如何穩(wěn)定指北課件講解

項目二

船用陀螺羅經(jīng)的

操作與維護(hù)知識準(zhǔn)備-如何讓陀螺羅經(jīng)穩(wěn)定找北？1）什么是阻尼力矩

阻尼力矩（dampingmoment）：為了使陀螺羅經(jīng)穩(wěn)定指北而對陀螺儀施加的力矩。阻尼設(shè)備（damper阻尼器）：陀螺羅經(jīng)產(chǎn)生阻尼力矩的設(shè)備（器件）阻尼的目的：將等幅運動變?yōu)闇p幅運動，最后衰減至子午面上的某個穩(wěn)定位置，以實現(xiàn)穩(wěn)定指北。阻尼方式（dampingmode）：陀螺羅經(jīng)將阻尼力矩施加在陀螺儀（球）的哪一軸上陀螺羅經(jīng)的阻尼方式：水平軸阻尼方式（dampingmodeofhorizotalaxis）和垂直軸阻尼方式（dampingmodeofverticalaxis）。1.擺式羅經(jīng)的減幅擺動擺式羅經(jīng)的減幅擺動MM’（E）（W）N2）加阻尼力矩的方法1.擺式羅經(jīng)的減幅擺動1.擺式羅經(jīng)的減幅擺動2）加阻尼力矩的方法按產(chǎn)生阻尼力矩的原理不同，分為直接阻尼法和間接阻尼法；按阻尼力矩的性質(zhì)不同，分為重力阻尼力矩和電磁阻尼力矩；按三大系列羅經(jīng)使用的阻尼設(shè)備不同，分為以下三種方式：采用液體阻尼器(liquiddampingvessel)的直接阻尼法產(chǎn)生阻尼力矩采用在陀螺球（儀）正西側(cè)安放阻尼重物(dampingweight)的直接阻尼法采用電磁擺(electromagneticpendulum)和垂直力矩(verticalmomentaldevice)的間接阻尼法以上三種方式分別屬于下列兩類壓縮長軸法——水平軸阻尼法壓縮短軸法——垂直軸阻尼法2）加阻尼力矩的方法（1）水平軸阻尼法-------安許茨系列羅經(jīng)采用定義：由阻尼設(shè)備產(chǎn)生水平軸的阻尼力矩以實現(xiàn)阻尼的方法。阻尼力矩的產(chǎn)生方式：采用液體阻尼器(liquiddampingvessel)的直接阻尼法產(chǎn)生阻尼力矩的。液體阻尼器的構(gòu)成及作用液體阻尼器由固定在陀螺球主軸兩端的兩個相互連通的液體容器組成，內(nèi)充一定數(shù)量的高粘度硅油。連通兩個容器的導(dǎo)管很細(xì)，使容器內(nèi)液體流動滯后于主軸俯仰約四分之一個自由擺動周期（T0/4）。當(dāng)羅經(jīng)主軸自動找北時，主軸的俯仰使兩個容器中的液體數(shù)量不相等，多余液體的重力在陀螺球水平軸產(chǎn)生阻尼力矩，屬于水平軸阻尼方式。H矢端朝著MY方向跑，在阻尼力矩的作用下，羅經(jīng)主軸的方位角a和高度角θ不斷減小，最終使方位角a為零，羅經(jīng)主軸穩(wěn)定指北。采用液體阻尼器獲得阻尼力矩的羅經(jīng)又稱為液體阻尼器羅經(jīng)。1.擺式羅經(jīng)的減幅擺動液體阻尼器的構(gòu)成及作用：A阻尼器結(jié)構(gòu)：液體阻尼器沿南北放置，內(nèi)有高粘度硅油。國產(chǎn)航海I型液體阻尼器NSNS德國安許茨液體阻尼器GOGO（1）水平軸阻尼法（為下重式羅經(jīng)所采用）要求阻尼力矩引起的進(jìn)動線速度（u3)總是指向子午面。1、3象限漸次衰減至穩(wěn)定位置ru3u323u3u314MM’（E）（W）B作用：高度角—θ減幅<θ等幅2、4象限方位角—α

減幅<α等幅r1.擺式羅經(jīng)的減幅擺動B.阻尼液體流動的滯后性：N（E）（W）西側(cè)—南端油多東側(cè)—北端油多結(jié)論：阻尼力矩作用于水平軸上，阻尼線速度（u3）總是指向子午面，實現(xiàn)了水平軸阻尼。u3NSNSSNu3NSNSNSNSNSr阻尼運動軌跡及穩(wěn)定位置：（E）（W）子午面軌跡：為一衰減的螺旋曲線。V2u3u2穩(wěn)定位置（r）：

北緯——指北偏上

南緯——指北偏下結(jié)論：下重式羅經(jīng)主軸指北端在水平軸阻尼力矩的作用下，將等幅運動變?yōu)樗p運動，最后穩(wěn)定于子午面上。穩(wěn)定位置公式：（3）垂直軸阻尼法---斯伯利系列羅經(jīng)采用定義：由阻尼設(shè)備產(chǎn)生垂直軸阻尼力矩以實現(xiàn)阻尼的方法。垂直軸阻尼法的結(jié)構(gòu)特點：采用在陀螺球（儀）正西側(cè)安放阻尼重物(dampingweight)的直接阻尼法產(chǎn)生阻尼力矩。阻尼力矩的形成：當(dāng)羅經(jīng)主軸自動找北時，主軸具有高度角θ，阻尼重物的重力mg在陀螺球垂直軸產(chǎn)生重力阻尼力矩MZD，H矢端朝著MZD即Z軸跑，屬于垂直軸阻尼方式。阻尼重物產(chǎn)生的阻尼力矩使羅經(jīng)主軸向水平面方向進(jìn)動，進(jìn)動速度用u3表示，使主軸的高度角θ不斷減小，由于主軸的運動是連續(xù)運動，因此在主軸高度角θ不斷減小的同時，主軸的方位角a也隨之減小，最終使主軸偏離子午面一個很小的方位角a穩(wěn)定指北。由阻尼重物獲得阻尼力矩的羅經(jīng)又稱為重物阻尼羅經(jīng)。1.擺式羅經(jīng)的減幅擺動（3）垂直軸阻尼法（為液體連通器羅經(jīng)所采用）要求阻尼力矩引起的進(jìn)動線速度（u3)總是指向水平面。1、3象限—θ減幅<θ等幅

u3u3u3u3漸次衰減至穩(wěn)定位置rMM’（E）（W）垂直軸阻尼法的結(jié)構(gòu)特點：2、4象限—α

減幅<α等幅1234r2.液體連通器羅經(jīng)垂直軸阻尼法的實現(xiàn)：A阻尼器：陀螺房西側(cè)放置一阻尼重物。YZO陀螺房阻尼重物mDZXNSFZFXl

MZmgB.阻尼重物產(chǎn)生垂直軸阻尼力矩（MzD）：垂直軸阻尼力矩表達(dá)式：MZD=-mDgsinθ*l≈-MDθ主軸指北端在水平面之上:u3u3u3u3所以，可實現(xiàn)垂直軸阻尼。MZD向上，指北端產(chǎn)生的進(jìn)動u3向下；主軸指北端在水平面之下:MZD向下，指北端產(chǎn)生的進(jìn)動u3向上。C.阻尼運動軌跡及穩(wěn)定位置：軌跡：問題：主軸指北端衰減終了的位置不在子午面上，為什么？r

為一衰減的螺旋曲線。穩(wěn)定位置的分析：