Vestnik of Don State Technical University Vestnik of Don State Technical University Вестник Донского государственного технического университета 1992-5980 6103 10.12737/11612 Машиностроение и машиноведение MACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCE Машиностроение и машиноведение Modified micromechanical gyroscope Модифицированный микромеханический гироскоп Погорелов Вадим Алексеевич Pogorelov Vadim Алексеевич Ipmir2011@yandex.ru Мирошниченко Игорь Павлович Miroshnichenko Igor Павлович Ipmir@rambler.ru Сизов Валерий Павлович Sizov Valeriy Павлович Ipmir2011@yandex.ru 30 06 2015 30 06 2015 15 2 73 77 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/6103/view

Целью настоящей работы является разработка и обоснование нового вида микромеханического гироскопа, позволяющего обеспечить преобразование угловых скоростей вращения несущего основания в электрические сигналы одновременно относительно двух осей его вращения. Предложен и описан новый микромеханический гироскоп, который сохраняя положительные качества известных российских и зарубежных аналогов, отличается расширением функциональных возможностей за счет преобразования угловых скоростей вращения несущего основания в электрические сигналы одновременно относительно двух осей вращения. Предлагаемое техническое решение защищено в 2015 году патентом Российской Федерации на изобретение. Предлагаемый гироскоп может быть применен в системах навигации, ориентации и управления различными подвижными объектами в авиации, ракетно-космической технике, робототехнике, приборостроении, станкостроении, на транспорте и т.п.

The work objective is the development and validation of a new type micromechanical gyroscope which allows maintaining the transformation of angular rotation velocities of the supporting base into electrical signals simultaneously about two rotation axes. A new micromechanical gyroscope that both preserves positive quali-ties of the known Russian and foreign analogues, and differs in its enhancement due to converting the angular rotation velocities of the supporting base into electrical signals simultaneously about two rotation axes, is proposed and described. The presented technical solution is protected by the Russian Federation patent for invention in 2015. The proposed gyroscope can be applied in the navigation systems, reference systems, control systems of various mobile ob-jects in the aviation, rocket and space technology, robotics, instru-mentation, tool engineering, transport, etc.

 микромеханический гироскоп акустические волны поверхностные акустические волны. micromechanical gyroscope acoustic waves surface acoustic waves

Введение. Интенсивное развитие авиационной, ракетно-космической техники, автомобильного транспорта, робото-техники и др. приводят к необходимости создания, производства и внедрения в практику новых видов микромехани-ческих гироскопов для систем навигации, ориентации и управления различными подвижными объектами. Актуаль-ность обусловлена необходимостью снижения массовых и геометрических характеристик, повышения надежности, увеличения ресурса эксплуатации, снижении стоимости производства и т.п. [1–5]

Матвеев, В. А. Гироскоп - это просто / В. А. Матвеев. - Москва : Из-во МГТУ им. Н.Э Баумана, 2012. - 191 с. Matveyev, V.А. Giroskop - eto prosto. [Gyroscope - it is simple.] Moscow: Izd-vo MGTU im. N.E Baumana, 2012, 191 p. (in Russian). Лукьянов, Д. П. Современное состояние и перспективы развития твердотельных микрогироскопов на по-верхностных акустических волнах / Д. П. Лукьянов, Ю. В. Филатов, С. Ю. Шевченко // Гироскопия и навигация.-2011. - №3(74). - С. 75-87. Lukyanov, D.P., Filatov, Y.V., Shevchenko, S.Y. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya tverdotel´nykh mikrogiroskopov na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh. [Current state and prospects of development of solid acoustic-surface-wave microgyroscopes.] Gyroscopy and Navigation, 2011, no. 3(74), pp. 75-87 (in Russian). Евстифеев, М. И. Основные этапы разработки отечественных микромеханических гироскопов / М. И. Ев-стифеев // Известия вузов. Приборостроение. - 2011. - Т. 54. - № 6. - С. 75-80. Evstifeev, M.I. Osnovnye etapy razrabotki otechestvennykh mikromekhanicheskikh giroskopov. [The main devel-opment steps of domestic micromechanical gyroscopes.] Izvestiya vuzov. Priborostroenie. 2011, vol. 54, no. 6, pp. 75-80 (in Russian). Калинин, В. А. Математическое моделирование гироскопа на ПАВ / В. А. Калинин, Ю. В. Лавров, В. А. Мельников, В. А. Шубарев // Электроника : Наука, технология, бизнес. Спецвыпуск. - 2008. - С. 47-51. Kalinin, V.А., Lavrov, Y.V., Melnikov, V.A. Matematicheskoe modelirovanie giroskopa na PAV. [Mathematic simulation of the acoustic-surface-wave gyroscope.] Electronics: Science, Technology, Business. Special iss., 2008, pp. 47-51 (in Russian). Varadan, V. K. Microsensors, microelectromechanical systems (MEMS), and electronics for smart structures and systems / V. K. Varadan, V. V. Varadan // Smart Mater. Struct. - 2009. - № 9. - P. 953-972. Varadan, V. K., Varadan, V.V. Microsensors, microelectromechanical systems (MEMS), and electronics for smart structures and systems. Smart Mater. Struct., 2009, no. 9, pp. 953-972. Пьезоэлектрический гироскоп : патент 2387951 Рос. Федерация : В. А. Калинин, В. Д. Лукьянов, В. А. Шу-барев, В. А. Мельников. - №2009109735/28; заявл. 17.03.2009; опубл. 27.04.2010. Бюл. № 12. - 9 с. Kalinin, V.A., Lukyanov, V.D., Shubarev, V.A., Melnikov, V.A. P´yezoelektricheskiy giroskop: patent 2387951. [Piezoelectric gyroscope.] Patent RF, no. 238795, 2010 (in Russian). Гироскоп на поверхностных акустических волнах : патент 2390727 Рос. Федерация : В. А. Калинин, В. Д. Лукьянов, В. А. Шубарев, В. А. Мельников. - №2009109734/28, заявл. 17.03.2009; опубл. 27.05.2010. Бюл. № 15. - 8 с. Kalinin, V.A., Lukyanov, V.D., Shubarev, V.A., Melnikov, V.A. Giroskop na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh: patent 2390727. [Acoustic-surface-wave gyroscope.] Patent RF, no. 2390727, 2010 (in Russian). Patent 7895892 В2 US. Apparatus and method for detecting a rotation / R. Aigner. - 01.03.2011. Aigner, R. Apparatus and method for detecting a rotation. Patent 7895892 В2 US, 01.03.2011. Patent 6984332 В2 US. Micro-Electromechanical Gyroscope / V.K. Varadan, P.B. Xavier, W.D. Suh, J.A. Kollakompil, V.V. Varadan - 10.01.2006. Varadan, V.K., Xavier, P.B., Suh, W.D., Kollakompil, J.A., Varadan, V.V. Micro-Electromechanical Gyroscope. Patent 6984332 В2 US, 10.01.2006. Микроакустомеханический гироскоп : патент 2543706 Рос. Федерация : Ю. В. Вахтин, И. П. Мирошничен-ко, В. П. Сизов, В. А. Погорелов. - №2013143420/28, заявл. 25.09.2013; опубл. 10.03.2015. Бюл. № 7. - 8 с. Vakhtin, Y.V., Miroshnichenko, I.P., Sizov, V.P., Pogorelov, V.A. Mikroakustomekhanicheskiy giroskop: patent 2543706 Ros. Federatsiya. [Microacoustomechanical Gyroscope.] Patent RF, no. 2543706, 2015 (in Russian).