Stydy of the ring laser gyroscope functioning on vibration influences

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Theoretical analysis and experimental study of the ring laser gyroscope functioning under vibration influences was carried out in this work. The purpose of the study is to improve the technical, economic and operational characteristics, which consist in reducing the dithered ring laser gyroscope to external mechanical influences. The work provides a review of the key characteristics, design and technological solutions for constructing the most common models of ring laser gyroscopes and inertial navigation systems. Dynamic calculations of the device design have been carried out. The mechanical system functioning of the ring laser gyroscope under vibration influences was studied using finite element analysis methods. The external mechanical influence of the dithered ring laser gyroscope on output signal was studied experimentally. It is shown that errors in measuring angular velocity arise in the frequency range of the structure’s own resonances. Agreement between the results of calculating the intrinsic resonances of an often dithered ring laser gyroscope and experimental data has been obtained. This research will allow us to develop a methodology for designing the dithered ring laser gyroscope structure and life support systems based on the study of errors arising from external mechanical influences.

About the authors

Nikolay Vadimovich Tikhmenev

JSC «State Research Institute of Instrument Engineering»

Email: nik-tikhmenev@yandex.ru
Moscow

Sergey Ivanovich Nazarov

JSC «State Research Institute of Instrument Engineering»

Email: apologet17@yandex.ru
Moscow

Aleksandr Aleksandrovich Ushanov

JSC «State Research Institute of Instrument Engineering»

Email: a.a.ushanov@mail.ru
Moscow

Anton Olegovich Sinelnikov

JSC «State Research Institute of Instrument Engineering»

Email: mr.sinelnikov.a@mail.ru
Moscow

References

  1. АФАНАСЬЕВ В.Б., ВОРОБЬЕВ Т.К., МАМАЕВ В.А. и др. Авто-матизация процесса анализа отказов, оценки надежности и эф-фективности доработок изделий // Вестник Концерна ВКО «Ал-маз – Антей». – 2021. – №1(36). – С. 76–84.
  2. АФАНАСЬЕВ В.Б., МАМАЕВ В.А., МЕДВЕДЕВ В.М. и др. К во-просам качества и надежности лазерных инерциальных систем // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. – 2023. – №1(126). – С. 87–95.
  3. БОЙКОВ В.Г., ЮДАКОВ А.А. Моделирование динамики системы твердых и упругих тел в программном комплексе EULER // Инфор-мационные технологии и вычислительные системы. – 2011. – №1. – С. 42–52.
  4. БОЛОТНОВ А.С. Применение лазерного гироскопа в бесплатфор-менных инерциальных системах // Политехнический молодежный журнал. – 2019. – Вып. 10(39).
  5. ГРУШИН М.Е., КОЛБАС Ю.Ю. Вибрационная ошибка лазерных гироскопов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборо-строение». – 2017. – №4(115). – С. 27–42.
  6. ЕНИН В.Н., САНЕЕВ И.В., ВОЛКОВ Э.В. Малогабаритный пре-цизионный лазерный гироскоп с виброподставкой // Электронный журнал «Наука и образование». МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2017. – №5. – С. 105–118.
  7. КУЗНЕЦОВ А.Г., МОЛЧАНОВ А.В., ЧИРКИН М.В. и др. Прецизи-онный лазерный гироскоп для автономной инерциальной навига-ции // Квантовая электроника. – 2015. – Т. 45, №1. – C. 78–88.
  8. КУЗНЕЦОВ Е., ПОПОВ С., СОЛОВЬЕВА Т. Применение кольцевых лазерных гироскопов компании «Ханиуэлл» в ракетно-бомбовом вооружении и беспилотных аппаратах ВС США // Зарубежное военное обозрение. – №6. – 2023. – С. 29–34.
  9. ЛУКЬЯНОВ Д.П., РАСПОПОВ В.Я., ФИЛАТОВ Ю.В. Прикладная теория гироскопов. – СПб: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2015. – 316 с.
  10. ПЕШЕХОНОВ В.Г. Перспективы развития гироскопии // Гиро-скопия и навигация. – 2020. – Т. 28, №2(109). – С. 3–10. – doi: 10.17285/0869-7035.0028.
  11. СИНЕЛЬНИКОВ А.О., МЕДВЕДЕВ А.А., ГОЛЯЕВ Ю.Д. и др. Роль тепловых дрейфов нуля в магнитооптических зеемановских лазер-ных гироскопах // Гироскопия и навигация. – 2021. – Т. 29, №4(115). – C. 46–55. – doi: 10.17285/0869-7035.0079.
  12. ТИХМЕНЕВ Н.В., СИНЕЛЬНИКОВ А.О., УШАНОВ А.А. и др. Взаимодействие виброподвеса кольцевого лазерного гироскопа с внешним механическим возмущением // В сб.: XXX Юбилейная Санкт-Петербургская международная конференция по интегриро-ванным навигационным системам. сборник материалов конферен-ции. Санкт-Петербург, 2023. – С. 221–224.
  13. ARONOWITZ F. Fundamentals of the ring laser gyro // Optical Gyros and their Application, RTO AGARDograph. – 1999. – Vol. 339, 3-1-3-45.
  14. CHOPRA K.N. Ring Laser Gyroscopes // Optoelectronic Gyroscopes. Progress in Optical Science and Photonics. –2021. – Vol. 11. – Springer, Singapore.
  15. DAMIANOS D., GIRARDIN G. High-End Inertial Sensors for Defense, Aerospace & Industrial Applications // Market and Technology Re-port by Yole development, 2020
  16. FANG FANG, WENHUI ZENG, ZILONG LI Coupled Dynamic Analy-sis and Decoupling Optimization Method of the Laser Gyro Inertial Measurement Unit // Sensors. – 2020. – Vol. 20, No. 111. – doi: 10.3390/s20010111.
  17. JEONG ICK LEE. Mechanical Design of Ring Laser Gyroscope Using Finite Element Method // Journal of the Korean Society of Manufac-turing Technology Engineers. – 2013. – Vol. 22, No. 1, 2. – P. 107–111.
  18. KUZNETSOV E., GOLYAEV Y., KOLBAS Y. et al. The method of in-telligent computer simulation of laser gyros behavior under vibra-tions to ensure their reliability and cost-effective development and production // Proc. of SPIE. – 2020. – Vol. 11523, 115230B.
  19. LIN WANG, WENQI WU, GENG LI et al. Ring Laser Gyro G-Sensitive Misalignment Calibration in Linear Vibration Environments // Sen-sors. – 2018. – Vol. 18. – P. 601. – doi: 10.3390/s18020601.
  20. LUKYANOV D., FILATOV YU., GOLYAEV YU. et al. 50th anniver-sary of the laser gyro // Proc. 20th Saint-Petersburg Int. Conf. on Inte-grated Navigation Systems ICINS, 2013. – P. 36–49.
  21. OELSCHLAEGER M., THIELMAN L.O. GG1308 ring laser gyro iner-tial measurement systems: Honeywell's low-cost solution for tactical applications // IEEE Position Location and Navigation Symposium, Las Vegas, USA, 1990. – P. 528–536.
  22. PASSARO V.M.N., CUCCOVILLO A., VAIAM L. et al. Gyroscope Technology and Applications: A Review in the Industrial Perspective // Sensors. – 2017. – Vol. 17, 2284. – P. 1–22.
  23. ROBIN L., PERLMUTTER M. Gyroscopes and IMUs for Defence Aer-ospace and Industrial // Report by Yole development, 2012.
  24. SHAODI WANG, ZHILI ZHANG Research on principle, application and development trend of laser gyro // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1549(2). – 022118.
  25. SINELNIKOV A.O., TIKHMENEV N.V., USHANOV A.A. et al. Inter-action of the Dither of a Ring Laser Gyroscope with an External Me-chanical Disturbance // IEEE Xplore. – 2023. – P. 1–4. – doi: 10.23919/ICINS51816.2023.10168376.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).