第十三次課陀螺定向原理

第六章陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量一、陀螺經(jīng)緯儀定向原理

陀螺經(jīng)緯儀的發(fā)展和應(yīng)用陀螺儀＋經(jīng)緯儀陀螺經(jīng)緯儀直接測(cè)定真北方位角：物理定向

陀螺經(jīng)緯儀的發(fā)展和應(yīng)用

陀螺經(jīng)緯儀的發(fā)展和應(yīng)用我國(guó)西漢末年，發(fā)現(xiàn)了陀螺特性，法國(guó)人L.Foucault1852年創(chuàng)造了第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)陀螺羅經(jīng)；德國(guó)人H.Anschütz1904年制成第一臺(tái)陀螺羅經(jīng)樣機(jī)；德國(guó)人M.Schuler1908年首次制成單轉(zhuǎn)子液浮陀螺羅經(jīng)，用于軍事和航海；1949年德國(guó)研制出MW1型子午線指示儀，并于1958年研制出金屬帶懸掛陀螺靈敏部的KT-1陀螺經(jīng)緯儀。此后的幾十年間，世界各國(guó)先后開展了陀螺經(jīng)緯儀的研制工作，相繼生產(chǎn)出多種型號(hào)的產(chǎn)品。陀螺經(jīng)緯儀的分類：液體漂浮式：將陀螺轉(zhuǎn)子裝在封閉的球形浮子中，采用液體漂浮電子磁定中心，陀螺轉(zhuǎn)子由空氣壓縮渦輪機(jī)帶動(dòng)三相交流電機(jī)供電，全套儀器重達(dá)幾百千克，一次定向需幾小時(shí)，陀螺方位角一次測(cè)定中誤差為1～2。下架懸掛式：利用金屬懸掛帶把陀螺房懸掛在經(jīng)緯儀空心軸下，懸掛帶上端與經(jīng)緯儀的殼體相固連；采用導(dǎo)流絲直接供電方式，附有攜帶式蓄電池組和晶體變流器。上架式：用金屬絲懸掛帶把陀螺轉(zhuǎn)子（裝在陀螺房中）懸掛在靈敏部的頂端，靈敏部可穩(wěn)定地聯(lián)接在經(jīng)緯儀橫軸頂端的金屬橋形支架上（該支架需預(yù)先制做、安裝），不用時(shí)可取下。

一、陀螺儀的尋北原理陀螺儀的基本特性繞自身軸高速旋轉(zhuǎn)的勻質(zhì)剛體，稱為陀螺儀(Gyroscope)。動(dòng)量矩：外力矩：

動(dòng)量矩定理：動(dòng)量矩定理的分析：陀螺儀的基本特性結(jié)合動(dòng)量矩定理，有：數(shù)值關(guān)系：或：一般情況將外力矩分解兩個(gè)分量結(jié)論：1、與轉(zhuǎn)子動(dòng)量矩方向平行的外力矩改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，但不改變轉(zhuǎn)子軸的方向2、與轉(zhuǎn)子動(dòng)量矩方向垂直的外力矩不改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，但改變轉(zhuǎn)子軸的方向3、當(dāng)外力矩大小為0時(shí)，轉(zhuǎn)子軸的方向保持不變。定軸性4、當(dāng)轉(zhuǎn)子動(dòng)量矩方向的垂直方向有外力矩存在時(shí)，轉(zhuǎn)子軸的方向?qū)l(fā)生進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)性5、進(jìn)動(dòng)的角速度方向?yàn)閯?dòng)量矩矢量沿最短路徑轉(zhuǎn)向外力矩矢量的右手旋進(jìn)方向。說明：由于陀螺的動(dòng)量矩很大，陀螺的進(jìn)動(dòng)可以看作是無(wú)慣性的。當(dāng)外加力矩加在陀螺的瞬間就會(huì)立刻開始進(jìn)動(dòng)，外加力矩一旦消失進(jìn)動(dòng)立即停止。改變外力矩的大小和方向，進(jìn)動(dòng)角速度大小或方向也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。自由陀螺儀自轉(zhuǎn)軸在地表面上的關(guān)系參考系的選擇：以太陽(yáng)或其它恒星作為慣性參考系自由陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸的方位角、高度角不停發(fā)生緩慢變化，無(wú)法指示真北方位。地球自轉(zhuǎn)對(duì)擺式陀螺儀的影響如果在三自由度陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸上桿連一質(zhì)量為m的剛體，則其自由度成為二個(gè)半，稱為擺式陀螺儀。

擺式陀螺儀的運(yùn)動(dòng)方程1、簡(jiǎn)述陀螺儀的兩個(gè)基本特性？