陀螺罗经指北原理综述课件

1、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 控制力矩总结：陀螺罗经的指北原理地球自转阻尼力矩稳定位置 控（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。（HM）例：11 P4 Fig1-42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2基本特性：（1）定轴性：在不受任何外力矩作用时,自由陀螺二、 陀螺仪及其特性二、 陀螺仪及其特性Z0SEN（一）地球自转产生的影响PNPSe （e:地球自转角速度 , :地理纬度） 2 = e

2、sin （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S Z。N的N点不断向W移动。e分解为：A 2e 1 1= e cos （水平分量）相同南纬？南纬？反之Z0SEN（一）地球自转产生的影响PNPSe （e:地球 ZWNSE2、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 =He sin 2- 2 V2南纬处呢？赤道处呢？ 0ZWNSE2、自由陀螺仪主轴指北端的视运动规律（1）主轴指北（2）主轴指北端相对于水平面的视运动（

3、以主轴指北端初始偏子午面东侧为例）WNSEZ 1V1 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。v 1 =H 1 y =H 1 sin H 1 Z XY 1y 若指北端初始偏西呢？H 1x0（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（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（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MMH(E)H(W)N东南西北子午面水平面1）主轴指北端投影图：PP(, )MMEWN 投影面退出(下重式罗经为例)V2V2V2V2V1V1V1V1MMHHN东南西北子午面水平面1）主轴

4、指北端投影图：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。Z。NSEW问题：如何实现？Z XY V2U2问题：如何克服 2的影响？设法人为产生一个u2使其与v2大（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：G重心ZX陀螺球陀螺转子Oa动量矩 指北重心G下移7-8mmH核心液浮、双转子陀螺球（252mm）（一）下重式罗经的控制力矩1.下重式罗经灵敏（

5、指北）部分的结2.重心下移后如何使主轴自动找北？mg西东XZZ0OGH1地球自转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OGHXZZ0mg2西东（2）时刻2：2.重心下移后如何使主轴自动找北？mg西东XZZ0OGH1地动量矩 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。NSXOZ动量矩 指南（ox轴负向）（二）液体连通器罗经的控地球自转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。西SN东ZX水平面m

6、g2NZ0ZX西东S1O（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）mg（2）时刻2：地球自转B.主轴指北端（ox正向）初始水平指西结论：液体的流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：总是指北下重式：液体连通器式：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:qMMy-=1、都是依靠重力产生水平方向的控制力矩；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MMH(E)H(W)N东南西北子午面水平面1）主轴指

7、北端投影图：PP(, )MMEWN 投影面退出(下重式罗经为例)V2V2V2V2V1V1u2u2V1V1u2u2MMHHN东南西北子午面水平面1）主轴指北端投影图： 2）主轴指北端运动线速度线速度产生原因公式规 律V1（上升/下降）V2u2 (偏东/偏西)（控制线速度） 1 2 My（控制力矩）V1=H 1V2=H 2u2=-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 2）主轴指北端运动线速度线速度产生原因公式规 律V13）主轴指北端在投影面上的运动轨迹(P11 fig1-24)NMM(E)(W)A

8、BCDEFGHV1V2V1V2V1V2u2u2V2u2V2u2V1V2u2V2V1V1V2u2u2V2V1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)3）主轴指北端在投影面上的运动轨迹(P11 fig1-24)NMM（E）（W）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NMM（E）（W）结论：下重式罗经在施加了控制力矩后，其主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：C稳定位置 ( r ) ： 主轴在r点获得稳定的物理意义 （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。MM（E）（W）u3u323u3u314r（二）摆式罗经的减幅摆动 获得减幅摆动的方法