Способ определения оси вращения свободно взвешенного сферического ротора

 

О П И СА Н И Е

ИЗОЬавт ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3I5926

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 08 Vfll.1969 (№ 1355277/40-23) МПК G 01с 19/32 с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 01.Х.1971. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания ЗО.Х11.1971

УДК 621.752.4(088.8) Авторы изобретения

Г. С. Иванов, H. Н. Иноземцев, Б. А. Агеев и А. B. Камнев

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСИ BPAlUEHÈß СВОБОДНО

ВЗВЕШЕННОГО СФЕРИЧЕСКОГО РОТОРА

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в навигационных приборах.

Известные способы определения оси вращения свободно взвешенного сферического ротора основаны на измерении осредненных за один оборот значений составляющих вектора угловой скорости.

В целях повышения точности определения мгновенного значения направления оси вращения ротора относительно корпуса измеряют мгновенные составляющие угловой скорости ротора и одновременно компенсируют мгновенные составляющие угловой скорости корпуса относительно инерциального пространства, а затем определяют направление мгновенной оси вращения ротора.

На чертеже изображена принципиальная схема реализации предлагаемого способа.

Способ определения ориентации мгновенной оси вращения свободно взвешенного сферического ротора 1 основан на измерении

Допплеровского сдвига частоты трех взаимно ортогональных скрещенных лучей монохроматического излучения, направленных на поверхность вращающегося ротора. Система лучей, излучаемых источником 2 монохроматического света и име1ощих частоту /1, при помощи зеркально-линзовой оптической сисгемы 8 направляется на поверхность вращающегося сферического ротора 1 под углом к нормали поверхности, находящимся в пределах 0 (а(90 . Система отраженных от сферического ротора лучей, имеющих частоту

5 которая определяется соотношением — )Й=(1 )fi, с направляегся на приемник 4 светового потока, где сравнивается с частотой fi. В результате выделяется сигнал частоты Af, пропорциональный составляющей вектора окружной — +скорости V вдоль луча в точке его падения

15 на сферу.

Для определения ьектора угловой скорости вращения достаточно трех измерений состав тяюи. их вектора o (o,, 1„, 0.-), найденных посредством измерения трех взаимно ор20 o oiI3,7 IIsi. . cocTBB 7IIIoi+Iix QIIp 1 IIHoÉ скорости вращения Г,, V,„V.- в соответствии с уравнениями

/\ (осоз(х, ?)+то,-)P= V

25 /, (асов(у, й)+д,,)Д= „.

Л, (olios (, o) +„,) R V

Л,, Л

30 где cos(х,О), cns(y, Q). cos(z,O) — направФ

315926

Предмет изобретения

4, 1 ф

Составитель А. Рожин

Редактор T. Юрчикова Текред Е. Борисова Корректоры: Т. Гревцова и Е. Усова..аказ 3532, 10 Иад. ¹ 14В4 Tl:раж 473 Подписное

Ц11ИИПИ Комитета по дедам изобретении и открытий при Совеге Министров СССР .11осква, Ж-35, Раугпскаи иаб., д. 4, 5 1йгпограгрин, II2. Саll) ltt3Dll, 2 — Оля1ощие косинусы вектора 0 с осями координат х, у, z, связанными с корпусом устройст-+Ва; а,ч 0), О1, — СОСтаВЛЯЮЩИЕ ВЕКтОРа ГВ УГловой скорости вращения корпуса устройства относительно инерциального пространства; R — радиус сферического ротора. Мгновенные значения направляющих косинусов пропорциональны соответствующим составляющим окружных скоростей, измеряемых

Допплеровским сдвигом частоты, с точностью до составляющих вектора угловой скорости вращения корпуса устройства относительно инерциального пространства. Эти составля1ощие вектора угловой скорости вращения являются методическими ошибками измерения, которые отсутствуют в системе лишь при стабилизации корпуса устройства с установленным на нем источником мопохроматического света относительно инерциального пространства.

Для компенсации методических погрешностей при произвольном движении корпуса каждый из трех взаимно ортогональных скрещенных лучей источника монохроматического света с часготой f, при помощи зеркальнолинзовой оптической систехгы проходит дополнительный контур, в центре которого находится сферический ротор, и поступает на приемник 4 светового потока. Таким образом, на фотокатоде приемника 4 происходит выделение разностной частоты 5f, пропорциональной линейной скорости вращения ротора или составляющим вектора угловой скорости вращения при известном радиусе сферического ротора.

Способ огределепия оси вращения свободно взвешенного сферического ротора относительно корпуса, основанный на использоваHèè 3ффекта Допплера, отличагощийся тем, что, с *целью повышения точности определения мгновенного вектора оси вращения ротора, измеряют мгновенные составляющие угловой скорости ротора, одновременно компенсируют мгновенные составляющие угловой скорости корпуса и по полученным значениям относительных мгновенных составляющих угловой скорости ротора определяют направление мгновенной оси вращения ротора.