陀螺定向原理学习教案

1、会计学1陀螺定向陀螺定向(dn xin)原理原理第一页，共21页。一、陀螺经纬仪定向(dn xin)原理l 陀螺(tulu)经纬仪的发展和应用陀螺仪经纬仪陀螺(tulu)经纬仪直接测定真北方位角：物理定向第1页/共21页第二页，共21页。l 陀螺(tulu)经纬仪的发展和应用第2页/共21页第三页，共21页。l 陀螺经纬仪的发展(fzhn)和应用l我国西汉末年(mnin)，发现了陀螺特性，l法国人L. Foucault 1852年创造了第一台实验陀螺罗经；l德国人年制成第一台陀螺罗经样机；l德国人M. Schuler 1908年首次制成单转子液浮陀螺罗经，用于军事和航海；l1949年德国研制出

2、MW1型子午线指示仪，并于1958年研制出金属带悬挂陀螺灵敏部的KT-1陀螺经纬仪。l此后的几十年间，世界各国先后开展了陀螺经纬仪的研制工作，相继生产出多种型号的产品。第3页/共21页第四页，共21页。陀螺(tulu)经纬仪的分类： 液体漂浮式：将陀螺转子装在封闭的球形浮子中，采用液体漂浮电子磁定中心，陀螺转子由空气压缩涡轮机带动(didng)三相交流电机供电，全套仪器重达几百千克，一次定向需几小时，陀螺方位角一次测定中误差为12。下架悬挂式：利用(lyng)金属悬挂带把陀螺房悬挂在经纬仪空心轴下，悬挂带上端与经纬仪的壳体相固连；采用导流丝直接供电方式，附有携带式蓄电池组和晶体变流器。第4页/

3、共21页第五页，共21页。上架式：用金属丝悬挂带把陀螺转子（装在陀螺房中）悬挂在灵敏部的顶端，灵敏部可稳定(wndng)地联接在经纬仪横轴顶端的金属桥形支架上（该支架需预先制做、安装），不用时可取下。 第5页/共21页第六页，共21页。一、陀螺仪的寻北原理(yunl)l 陀螺仪的基本(jbn)特性绕自身(zshn)轴高速旋转的匀质刚体，称为陀螺仪(Gyroscope)。 动量矩：HJ dmrJ2外力矩： FrM 动量矩定理：MH dtdMrF第6页/共21页第七页，共21页。动量矩定理(dngl)的分析：l 陀螺仪的基本(jbn)特性第7页/共21页第八页，共21页。结合(jih)动量矩定理，

4、有：MH P数值(shz)关系：PPJHM JMHMP 或：l一般情况将外力矩分解两个(lin )分量第8页/共21页第九页，共21页。MP H结论(jiln)：1、与转子(zhun z)动量矩方向平行的外力矩改变转子(zhun z)转动的速度，但不改变转子(zhun z)轴的方向2、与转子动量矩方向垂直的外力矩不改变转子转动(zhun dng)的速度，但改变转子轴的方向3、当外力矩大小为0时，转子轴的方向保持不变。定轴性4、当转子动量矩方向的垂直方向有外力矩存在时，转子轴的方向将发生进动。进动性5、进动的角速度方向为动量矩矢量沿最短路径转向外力矩矢量的右手旋进方向。第9页/共21页第十页，共

5、21页。HMFP说明：由于陀螺的动量矩很大，陀螺的进动可以看作是无惯性的。当外加力矩加在陀螺的瞬间就会立刻开始进动，外加力矩一旦(ydn)消失进动立即停止。改变外力矩的大小和方向，进动角速度大小或方向也随之发生相应的变化。第10页/共21页第十一页，共21页。l 自由陀螺仪自转轴在地表面(biomin)上的关系 参考系的选择：以太阳或其它(qt)恒星作为惯性参考系第11页/共21页第十二页，共21页。03coscosEsin1E02sincosE第12页/共21页第十三页，共21页。自由陀螺仪的自转轴的方位角、高度角不停发生缓慢(hunmn)变化，无法指示真北方位。第13页/共21页第十四页，共21页。l 地球自转对摆式(bi sh)陀螺仪的影响如果在三自由度陀螺仪的自转轴上杆连一质量为m的刚体，则其自由度成为(chngwi)二个半，称为摆式陀螺仪。 第14页/共21页第十五页，共21页。第15页/共21页第十六页，共21页。第16页/共21页第十七页，共21页。第17页/共21页第十八页，共21页。l 摆式(bi sh)陀螺仪的运动方程第18页/共21页第十九页，共21页。第19页/共21页第二十页，共21页。1、简述陀螺仪的两个(lin )基本特性