Convencions d'eixos
En balística i dinàmica de vol, les convencions d'eixos són métodos estandardisats per a establir l'ubicació i l'orientació d'un sistema de coordenades per al seu us com sistema de referència. Els objectes mòvils es rastregen normalment des d'un sistema de referència extern que es considera fix. Es poden definir atres sistemes de referència sobre eixos objectes mòvils per a gestionar les posicions relatives d'atres objectes. Finalment, les actituts o orientacions es poden descriure per mig de la relació entre el sistema de referència extern i el definit sobre l'objecte mòvil.
L'orientació d'un vehícul es denomina normalment actitut. Es descriu normalment per mig de l'orientació d'un sistema de referència fixat al fuselage de l'objecte mòvil, sobre un sistema de referència fix. La actitut es descriu per mig de les coordenades d'actitut, i consta d'a lo manco tres coordenades.[1]
Si be des d'un punt de vista geomètric els diferents métodos per a descriure les orientacions es definixen utilisant solament alguns sistemes de referència, en aplicacions d'ingenieria també és important descriure cóm estos sistemes es vinculen al laboratori (referència fixa) i al fuselage en moviment (referència mòvil).
Per l'especial importància de les convencions internacionals sobre vehículs aéreus, vàries organisacions han publicat normes que deuen seguir-se. Per eixemple, la norma alemana DIN va publicar la norma DIN 9300 per a aeronaus[2] (adoptada per ISO com ISO 1151–2:1985).
Convencions d'eixos terrestres
[editar | editar còdic]
Marcos de referència mundials: ENU i NED
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Coordenades del pla tangente local.
Bàsicament, com a marc de referència de laboratori (fix), existixen dos tipos de convencions:
Est, Nort, Dalt (ENU), utilisat en geografia (O per up, dalt en anglés)
Nort, Est, Avall (NED), utilisat especialment en el sector aeroespacial (D per down, avall en anglés)
Este sistema coincidix en els marcs de referència globals, com el sistema no inercial Earth Center-Terra Fixed (ECEF).
Marcos de referència mundials per a la descripció de actituts
[editar | editar còdic]Per a establir una convenció estàndar per a descriure actituts, es requerix establir a lo manco els eixos del sistema de referència i els eixos del cos rígit o vehícul. Quan s'utilisa un sistema de notació ambigu (com els ànguls de Euler), també deu indicar-se la convenció amprada. No obstant, la majoria de les notacions utilisades (matrius i cuaterniones) són inequívoques.
Ànguls de Euler s'utilisa a sovint per a descriure l'actitut d'un vehícul sobre un sistema de referència elegit, encara que es pot utilisar qualsevol atra notació. L'eix "x" positiu en els vehículs sempre apunta en la direcció del moviment. Per als eixos "i" i "z" positius, devem considerar dos convencions diferents:
- En el cas de vehículs terrestres com a automòvils, tancs, etc., que utilisen el sistema ENU (Este-Nort-Dalt) com a referència externa (sistema de referència mundial), l'eix "i" positiu o de cabotege del vehícul (carrosseria) sempre apunta a la seua esquerra, i l'eix "z" positiu o de guiñada sempre apunta cap a dalt. L'orige del sistema de referència mundial es fixa en el centre de gravetat del vehícul.[3]
- Pel contrari, en el cas de vehículs aéreus i marítims com a submarins, barcos, avions, etc., que utilisen el sistema NED (Noreste-Avall) com a referència externa («Marque de referència mundial»), l'eix «i» positiu o de cabotege del vehícul (carrosseria) sempre apunta a la seua dreta, i el seu eix «z» positiu o de guiñada sempre apunta cap a avall. L'orige del marc de referència mundial es fixa en el centre de gravetat del vehícul. * Finalment, en el cas de vehículs espacials com el Transbordador STS, etc., s'utilisa una modificació d'esta última convenció, a on l'eix "i" positiu o de cabotege del vehícul (carrosseria) sempre apunta a la seua dreta, i el seu eix "z" positiu o de guiñada sempre apunta cap a avall. No obstant, "avall" pot tindre dos significats diferents: si s'utilisa un "marc local" com a referència externa, el seu eix "z" positiu apunta cap a avall, al centre de la Terra, com en el cas del sistema NED mencionat anteriorment.[4] No obstant, si s'utilisa el "marc inercial" com a referència, el seu eix "z" positiu apuntarà al pol celest i el seu eix "x" positiu al meridiano vernal Equinoccio[5] o a algun atre meridiano de referència.
Marcos montats en vehículs
[editar | editar còdic]Especialment per a aeronaus, estos marcs no necessiten coincidir en els marcs terrestres en la llínea ascendent-descendent. Deu acordar-se el significat de ENU i NED en este context.
Convencions per a vehículs terrestres
[editar | editar còdic]
En el cas dels vehículs terrestres, és poc freqüent descriure la seua orientació completa, llevat quan es parla de control d'estabilitat o sistema global de navegació per satèlit. En este cas, la convenció sol ser la del dibuix adjacent, a on RPY significa ànguls de Euler.
Convencions per a vehículs marítims
[editar | editar còdic]
De la mateixa manera que per a aeronaus, s'utilisa la mateixa terminologia per al motion of ships and boats. Alguns térmens d'us comú es varen introduir en la navegació marítima. Per eixemple, l'àngul o rumbo de guiñada té orige en nautical, en el significat de "desviar-se del rumbo". Etimológicament, està relacionat en el verp "anar".[6] està relacionat en el concepte de bearing. Se li sol assignar la notació abreviada ψ.
Convencions per als sistemes de referència locals d'aeronaus
[editar | editar còdic]
- Artícul principal → article.
Les coordenades per a descriure l'actitut d'una aeronau (rumbo, elevació i inclinament) es donen normalment en relació en un sistema de control de referència ubicat en una torre de control i, per lo tant, ENU, en relació en la posició de la torre de control sobre la superfície terrestre.
Les coordenades per a descriure les observacions realisades des d'una aeronau es donen normalment en relació en els seus eixos intrínsecs, pero se sol usar com a positiva la coordenada que apunta cap a avall, a on s'ubiquen els punts d'interés. Per lo tant, solen ser NED.
Estos eixos es prenen normalment de modo que l'eix X siga l'eix llongitudinal que apunta cap a avant, l'eix Z siga l'eix vertical que apunta cap a avall i l'eix I siga el lateral, apuntant de tal manera que el marc de referència siga right-handed.
El moviment d'una aeronau es descriu a sovint en térmens de rotació sobre estos eixos; per lo tant, la rotació sobre l'eix X es denomina balancege, la rotació sobre l'eix I es denomina cabotege i la rotació sobre l'eix Z es denomina guiñada.
Marcos de referència per a la navegació espacial
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Coordenades celests.
Per als satèlits que orbitan la Terra, se solen utilisar les coordenades equatorials. La proyecció de l'equador terrestre sobre l'esfera celest es denomina equador celest. De forma similar, les proyeccions dels pols geogràfics nort i sur de la Terra es convertixen en els pols celests nort i sur, respectivament.
Els satèlits de l'espai profunt utilisen atres coordenades celests, com el sistema de coordenades eclípticas.
Convencions locals per a naus espacials com a satèlits
[editar | editar còdic]Si l'objectiu és mantindre el transbordador durant les seues òrbites en una actitut constant sobre el cel, per eixemple, per a realisar certes observacions astronòmiques, la referència preferida és el sistema de referència inercial, i el vector angular RPY (0|0|0) descriu una actitut en la que les ales del transbordador es mantenen permanentment paraleles a l'equador terrestre, el seu morro apunta permanentment al equinoccio vernal i la seua pancha cap al estrela polar nort (vore l'image). cal destacar que les eixides i missils solen seguir les convencions per a les aeronaus, a on el vector angular RPY (0|0|0) apunta al nort, en lloc del equinoccio vernal.
Per un atre costat, si l'objectiu és mantindre el transbordador durant les seues òrbites en una actitut constant sobre la superfície terrestre, la referència preferida serà el marc local, a on el vector d'àngul RPY (0|0|0) descriu una actitut a on les ales del transbordador són paraleles a la superfície terrestre, el seu morro apunta al seu rumbo i el seu panza cap al centre de la Terra (vore l'image).
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ (2003) «Rigid body kinematics», Analytical mechanics of space systems, American Institute of Aeronautics and Astronautics, p. 71. ISBN 1-56347-563-4.
- ↑ Luft- und Raumfahrt; Begriffe, Größen und Formelzeichen der Flugmechanik; Bewegungen dones Luftfahrzeugs und der Atmosphäre gegenüber der Erde [1]
- ↑ NavCommand. Software to Operate and Configure iMAR Inertial Measuring and Surveying Systems. Operation and User Instructions. St.Ingbert 2007, str.11–12. http://www.imar-navigation.de/download/nav_command_en.pdf
- de setembre de 2006/https://web.archive.org/web/20060923021013/http://www.imar-navigation.de/download/nav_command_en.pdf Archivat el Erro en l'expressió: Temps no vàlit archivat en Wayback Machine.
- ↑ Exploration: Local Reference Orbiter Attitude (September 18, 1995) «LVLH Attitude». Archivat des d'el original, el 14 de juliol de 2007. Consultat el 08 d'octubre de 2010. (article no more available since 2007)
- ↑ Exploration: Inertial Reference Orbiter Attitude (October 3, 1995) «Inertial Attitude». Archivat des d'el original, el 14 de juliol de 2007. Consultat el 08 d'octubre de 2010. (article no more available since 2007)
- ↑ Etymology online dictionary
- de novembre de 2010/https://web.archive.org/web/20101115071345/http://www.20kweb.com/etymology_dictionary_y/origin_of_the_word_yaw.htm Archivat el Erro en l'expressió: Temps no vàlit archivat en Wayback Machine.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Convenciones de ejes» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.