Моделирование и оптимизация виброподвеса кольцевого лазера

Автор(ы): Синельников А.О., Тихменев Н.В., Ушанов А.А.,

Выпуск: 118

Рубрика: Системный анализ

Год: 2025

Библиография: Синельников А.О., Тихменев Н.В., Ушанов А.А. и др. Моделирование и оптимизация виброподвеса кольцевого лазера // Управление большими системами. - 2025. - Вып. 118. - С.80-99.

Дата опубликования: 30.11.2025

Ключевые слова: кольцевой лазер, виброподвес, инклинометрическая система, системный анализ, компьютерное моделирование

Аннотация: Статья посвящена решению актуальной проблемы повышения виброустойчивости кольцевых лазеров с виброподвесом для применения в измерительных модулях инклинометрических систем. Актуальность работы обусловлена чувствительностью классических конструкций виброподвесов к внешним механическим воздействиям, приводящей к значительным погрешностям измерений и сбоям в работе кольцевого лазера в режиме гироскопического датчика. В исследовании применен комплексный подход, сочетающий аналитическое моделирование динамики системы, численный анализ методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS и экспериментальную верификацию на макетных образцах. Основное внимание уделено модальному и гармоническому анализу для выявления и подавления паразитных резонансных колебаний в конструкции виброподвеса и кольцевого лазера. Ключевым результатом стала разработка и успешные испытания оптимизированного четырехлопастного виброподвеса. Новая геометрия позволила сместить частоты паразитных резонансов за пределы рабочего диапазона при сохранении стабильности полезных крутильных колебаний виброподвеса. Показано, что модернизация конструкции исключает пропадания выходных сигналов, обеспечивая работу кольцевого лазера в условиях интенсивных вибрационных воздействий без потери точности. Полученные результаты представляют практическую ценность для разработки и модернизации высоконадежных инклинометрических систем для подземной навигации.

Author(s): Sinelnikov A., Tikhmenev N., Ushanov A., Romanov P.

Article title: Modeling and optimization ring laser dither mechanism

Issue: 118

Year: 2025

Keywords: ring laser, mechanical dither, inclinometric system, systems analysis, computer modeling

Abstract: The article is devoted to the solution of the urgent problem of increasing vibration resistance of dithered ring lasers with for use in measuring modules of inclinometric systems. The relevance of the work is due to the sensitivity of classical designs of dither mechanism to external mechanical effects, leading to significant measurement errors and failures in the operation of the ring laser in the gyroscopic sensor mode. The study uses a comprehensive approach combining analytical modeling of the system dynamics, numerical analysis by the finite element method in the ANSYS software package and experimental verification on prototypes. The main attention is paid to modal and harmonic analysis to identify and suppress parasitic resonant oscillations in the design of the dither mechanism and ring laser. The key result was the development and successful testing of an optimized four-blade dither mechanism. The new geometry allowed shifting the frequencies of parasitic resonances beyond the operating range while maintaining the stability of useful torsional oscillations of the mechanical dither. It is shown that the design upgrade eliminates output signal loss, ensuring operation of the ring laser under intense vibration impacts without loss of accuracy. The results obtained are of practical value for the development and upgrade of highly reliable inclinometric systems for underground navigation.