陀螺罗经指北原理综述.ppt.ppt

总结 陀螺罗经的指北原理陀螺仪 地球自转 阻尼力矩 稳定位置 控制力矩 2 进动性 在外力矩m的作用下 陀螺仪主轴的动量矩h矢端以捷径趋向外力矩m矢端 作进动运动或旋进运动 h m 例 1 1p4fig1 4 2 基本特性 1 定轴性 在不受任何外力矩作用时 自由陀螺仪的主轴将保持它的空间的初始方向不变 即惯性空间 进动方向 右手定则 二 陀螺仪及其特性 二 陀螺仪及其特性 一 地球自转产生的影响 e 地球自转角速度 地理纬度 2 esin 垂直分量 1 在北纬使水平面senw的东半平面不断下沉 西半平面不断上升 以北纬a点为例 2 在北纬使子午面sz n的n点不断向w移动 e分解为 1 ecos 水平分量 相同 南纬 南纬 反之 2 自由陀螺仪主轴指北端的视运动规律 1 主轴指北端相对于子午面的视运动 以北纬某点为例 由于 2的影响 人看到主轴指北端将不断向东运动 v2 h 2 h esin 南纬处呢 赤道处呢 0 2 主轴指北端相对于水平面的视运动 以主轴指北端初始偏子午面东侧为例 由于 1y 主轴指北端一侧水平面不断下沉 则人看到主轴指北端将上升 v1 h 1y h 1sin h 1 若指北端初始偏西呢 0 3 自由陀螺仪主轴指北端的视运动规律总结 北纬东偏 南纬西偏 全球一样 东升西降 1 主轴指北端投影图 p 退出 下重式罗经为例 问题 如何克服 2的影响 设法人为产生一个u2使其与v2大小相等 方向相反 利用陀螺仪的进动性 施加外力矩 产生u2 问题 力矩施加在哪个轴上 只能加于水平轴 oy 上 原则 必须人为施加水平轴控制力矩 my 产生一个u2使其与v2大小相等 方向相反 才能克服 2影响 问题 如何实现 一 下重式罗经的控制力矩 1 下重式罗经灵敏 指北 部分的结构 动量矩指北 重心g下移7 8mm 核心 液浮 双转子陀螺球 252mm 2 重心下移后如何使主轴自动找北 a主轴初始水平指西 1 初始时刻1 oy轴负方向 即北向 2 由于的存在使主轴发生高度视运动 即西降 则 2 时刻2 动量矩指南 ox轴负向 二 液体连通器罗经的控制力矩 1 液体连通器罗经灵敏 指北 部分的结构 南北两侧挂上一对金属容器及连通管构成 内盛硅油 b 主轴指北端 ox正向 初始水平指西 结论 液体的流动能使主轴指北端自动找北 1 初始时刻 2 由于的存在使主轴发生高度视运动 多余液体mg产生控制力矩 oy轴正方向 即南向 2 时刻2 下重式和液体连通器式产生控制力矩方法的异同点 不同点 总是指北 总是指南 x轴正方向 x轴负方向 相同点 重心下移 液体连通器某端容器多余液体 2 按进动特性 主轴的 主轴具有自动找北的性能 产生方式 指向 h指向 1 都是依靠重力产生水平方向的控制力矩 1 主轴指北端投影图 p 退出 下重式罗经为例 2 主轴指北端运动线速度 1 2 my 控制力矩 v1 h 1 v2 h 2 u2 m 东升西降与 成正比 方向 大小 方向 北纬东偏 南纬西偏 大小 纬度一定 v2不变 方向 水平面之上 u2偏西水平面之下 u2偏东 大小 与 成正比 3 主轴指北端在投影面上的运动轨迹 p11fig1 24 a b c d e f g h v1随方位角的增大而增大 v2大小方向不变 u2随高度角的增大而增大 其运动轨迹为一椭圆 分析如下 北纬 n 结论 下重式罗经在施加了控制力矩后 其主轴指北端运动轨迹为一等幅摆动的椭圆 并不能稳定在子午面上 椭圆轨迹呈扁平状 椭圆运动周期又称等幅摆动周期 t0 4 椭圆运动轨迹的特征 液体连通器罗经的等幅运动分析同下重式罗经 c 稳定位置 r 主轴在r点获得稳定的物理意义 1 相对于水平面达到平衡 2 相对于子午面达到平衡 二 摆式罗经的减幅摆动 获得减幅摆动的方法 1 长轴阻尼法 水平轴阻尼法 安许茨系列特点 u3总是指向子午面 随着方位角的增大而增大 表现为在方位角衰减的同时高度角也相应衰减 但略增