Перспективы развития космической гравиградиентометрии на основе торсионных механических колебательных систем

А.И. Сорока1, В.Ф. Фатеев1, В.В. Попадьёв2

1 ФГУП “ВНИИФТРИ”
fateev@vniiftri.ru
2 ФГБУ “ЦГКиИПД”
azyas@mail.ru

«Альманах современной метрологии» № 2 (3) 2015, стр. 69–83

Статья в полном объеме (PDF)

УДК 629.7.05

В работе представлены основные направления разработок и путей дальнейшего развития гравитационно-градиентных измерительных систем (ГГИС), построенных на основе торсионных механических колебательных систем. Рассмотрены оригинальные схемы построения ротационной ГГИС на базе приоритетных исследований научной школы академика РАН А.А.Красовского кафедры 37 ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского[1], с использованием уникального технологического достижения ВНИИФТРИ торсионных подвесов Ф.М.Федченко [2] и научного задела ВКА им. А. Ф. Можайского[3], ЦНИИГАиК [4,5], ЦНИИ машиностроения [6] и других организаций. Ротационные ГГИС имеют следующие преимущества: высокое быстродействие: от 0,1 до 0,001 с, повышенную чувствительность измерений: от 0,0005 до 0,01-0,1 этвеш (1 этвеш = 10–9с–2), рациональный динамический диапазон измерений: от 80 до 140 дБ и уникальную помехозащищенность от широкополосных бортовых линейных и угловых ускорений (помех). Определены перспективы создания ГГИС на базе торсионных нано-электромеханических систем (НЭМС) [7], включающих оптронные автокомпенсационные МЭМС [8-10] с технологией вложения систем [11] и гравичувствительные биоэлектрические резонаторы [12]. В дальнейшем предполагается разработка ряда оригинальных технических решений, программного обеспечения и создание новой системы автоматизированного проектирования торсионных ГГИС. В перспективе будут определены направления разработки промышленных технологий изготовления, сборки, отладки, лабораторно-стендовых и натурных испытаний основных узлов, блоков, агрегатов и контроллеров ГГИС различного применения с метрологической обеспеченностью достижимой погрешности измерений вторых производных гравитационного потенциала в зависимости от условий эксплуатации (бортовые авиационно- космические, наземно-морские и другие) в пределах 0,001 -5 этвеш [13].

Ключевые слова: гравиградиентометрия, торсионные нано-электромеханические системы.

Цитируемая литература

1. Красовский А.А., Румянцев Е.А., Сучков А.И., Вавилов Ю.А. Одноканальные двумерные измерительные и управляющие системы / Труды Военно-воздушной инженерной академии имени проф. Н.Е. Жуковского, вып. 1207, М.: 1967, 345 с.

2. Сорока А.И., Федченко Ф.М., Бобрышев В.С. Способ изготовления торсионного подвеса. Авторское свидетельство СССР №360547, кл. МКИ G01C19/22 от 30.03.1970, опубл. 28.11.1972 г., БИ №36.

3. Фатеев В. Ф., Сорока А.И Способ измерения гравитационного градиента. Авторское свидетельство СССР № 1108892, кл. МКИ G01C19/22 от 02.09.1982, зарегистрировано в Госреестре 15.04.1984 г.

4. Гравиметрия и геодезия / Отв. редактор д.т.н. Бровар Б.В. М.: Научный мир, 2010, 572 с.

5. Попадьёв В.В. Совершенствование коллакационных методов решения задач физической геодезии. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. МГУГиК (МИИГАиК). Москва, 2012, 202 с.

6. Сорока А.И., Рябченко В.Н. Разработка орбитального гравитационного градиентометра. Математическое моделирование характеристик полезного сигнала и основных помех орбитального гравитационного градиентометра. / Сб. ЦНИИ Машиностроения Росавиакосмоса России // “Труды рабочей группы при Координационном научно-техническом Совете Российского космического агентства по фундаментальным проблемам гравитации и космическим гравитационным экспериментам (Секция №9)” / Ред. Лукьященко В.И., Королев: 1997, с. 22–38.

7. Сорока А.И., Попадьев В.В. Перспективы создания тензорных гравитационно-градиентных измерительных систем на базе МЭМС и НЭМС технологий / Труды XXXIX академических чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королева и других выдающихся отечественных ученых-пионеров освоения космического пространства, Москва, 27–30 января 2015 г., с. 506–507.

8. Красовский А.А., Сорока. А.И., Черкашин В.В. Преобразователь механических величин. Авторское свидетельство СССР на изобретение № 851136 от 7.01.1980 г. Бюллетень изобретений, № 28, 1981.

9. Сорока А.И., Черкашин В.В. Автокомпенсационный измеритель механических моментов, сил и ускорений. Методика расчета автокомпенсационных измерителей угловых ускорений / В сб. Научно-методические материалы по математическим моделям и измерителям навигационных систем летательных аппаратов. Под ред. А.А. Красовского. М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1983, с. 96–129.

10. Сорока А.И. Методика определения чувствительности и рабочих диапазонов оптронно-световодных датчиков микроперемещений / В сб. “Научно-методические материалы по проектированию систем управления полетом летательных аппаратов. Под ред. А.В. Лебедева. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1976, с. 65–94.

11. Буков В. Н. Вложение систем. Аналитический подход к анализу и синтезу матричных систем. Калуга: Изд-во научной литературы Н.Ф. Бочкаревой, 2006, 720 с.

12. Дейнего В.Н., Капцов В.А., Сорока А.И. Влияние света и физических полей на риск дисгармонизации синтеза мелатонина в шишковидной железе // Научно-практический журнал “Анализ риска здоровью”, № 2, 2014, с. 30–41.

13. Daniel J. DiFrancesco. The Gravity Quest. Lockheed Martin USA, p. 44–48. Title of paper, In R. J. L. Lane (editor), Airborne Gravity, 2010 — Abstracts from the ASEG-PESA Airborne Gravity, 2010, Workshop: Published jointly by Geoscience Australia and the Geological Survey of New South Wales, Geoscience Australia Record 2010/23 and GSNSW File GS2010/0457.

Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.