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第一章 陀螺罗经指北原理 陀螺仪及其特性 自由陀螺仪在地球上的视运动 变自由陀螺仪为罗经的方法 摆式罗经等幅摆动和减幅摆动 电磁控制式罗经 光纤陀螺罗经 陀螺仪及其特性 二、陀螺仪的两个特性 第二节 自由陀螺仪在地球上的视运动 陀螺仪的视运动规律 变自由陀螺仪为陀螺罗经的方法 下重式罗经的控制力矩 液体连通器罗经灵敏（指北）部分的结构 下重式罗经与上重式罗经的比较 液体连通器产生的重力控制力矩与下重式陀螺球产生的重力控制力矩指向刚好相反，而二者的动量矩H指向正好相反,所以两者陀螺仪主轴指北端(OX轴正向)进动的规律相同 摆式罗经等幅摆动 电磁控制式罗经的主要优点 其结构参数的选择不受舒勒条件的限制,并可根据需要予以改变 启动时,增大施加于水平轴和垂直轴的力矩电控系数Ky与KZ之值,即减小阻尼周期TD之值,使电磁控制式罗经工作于强阻尼状态,用以缩短其稳定时间 主轴接近其稳定位置时,再将Ky和KZ值恢复至正常工作的数值,使电磁控制式罗经工作于弱阻尼状态,用以提高罗经的指向精度 在消除ω2的影响、补偿和消减有害力矩的干扰等均可用电路实现,这将有利于简化罗经的机械结构和提高指向精度 图1－29 水平轴阻尼主轴衰减振荡轨迹 图1－33 下重式罗经的阻尼曲线 下重式罗经的减幅摆动参数及其特点 （1）阻尼因数f(又称衰减因数)：罗经在作减幅摆动时主轴偏离子午面之东和相继偏西的依次最大方位角之比。 　 　　它表示主轴在方位角上减幅摆动过程的快慢程度，通常f在2.5~4之间。 （2）阻尼周期TD：罗经作减幅摆动时，主轴指北端围绕稳定位置作阻尼摆动一周所需的时间。60~120min(纬度在0~70度范围) 　特点：与罗经结构参数和船舶所在地理纬度有关，且在纬度一定时， （3）稳定位置： 物理意义 : u2= V2+ u3 　　　　　 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （4）罗经的稳定时间：罗经从起动到其指向精 　　　度满足航海精度要求(土1°)所需的时间。 　　　大约为2.5 TD＝3h 45min V1=0 ｛ 垂直轴阻尼法 定义:由阻尼设备产生的阻尼力矩作用于罗经的垂直轴OZ上以实现阻尼的方法,称为垂直轴阻尼法。 图1－30 液体连通器式罗经的减幅摆动 　 1．液体连通器式罗经的阻尼力矩　 （1）结构： 　　　在陀螺房的西上侧加设一个阻尼重物， 　　　约30克重。 　 （2）阻尼力矩的形成： 　 2．液体连通器式罗经的阻尼曲线　 3．液体连通器式罗经的阻尼运动轨迹 4．液体连通器式罗经的减幅摆动参数： （1）阻尼周期 （2）阻尼因素 （3）稳定位置 ： 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 　 （4）罗经的稳定时间 物理意义: u2＝V2，u3＝V1 总结： 　 　罗经的指北原理 陀螺罗经＝陀螺仪＋地球自转＋控制力矩＋阻尼力矩 　　　　　　　 电控式罗经的指北原理 一.电控式罗经的控制力矩 1.结构：强阻尼电磁摆和水平扭丝力矩器。即将电信号转化为机械力矩。 2.控制力矩的形成： My＝－KYθ 二. 电控式罗经的阻尼力矩： 1. 结构：强阻尼电磁摆和垂直扭丝力矩器 2. 阻尼力矩的形成：MZ＝KZθ 三. 电控式罗经的阻尼曲线 四. 电控式罗经的减幅摆动参数 （1）阻尼周期 （2）阻尼因素 （3）稳定位置： ； * * 一、陀螺仪的概念 1．定义：高速旋转的对称钢体（转子）及保证转子自转轴（主轴）能指空间任意方向的悬挂装置的总称。 2.组成: 由绕X轴（主轴）高速旋转的对称转子、绕Y轴（水平轴）旋转的内环、绕Z轴（垂直轴）旋转的外环、固定环、基座组成。 3.平衡陀螺仪 重心与几何中心重合陀螺仪。 4．自由陀螺仪： 不受任何外力矩作用的陀螺仪。 1.定轴性：不受任何外力矩作用的自由陀螺仪的主轴将保持其初始空间方位不变。（即惯性空间） 2.进动性：在外力矩M的作用下，3自由度陀螺仪主轴动量矩H矢端将以捷径趋向外力矩M矢端作进动。（H→M） 角速度ω 动量矩H=Jω 外力矩M=r＊F 右手定则 F1 F2 进动公式: 进动角速度 : 三、进动角速度与进动公式 四、赖柴尔定理(P6)： 　外力矩 = 动量矩矢端的线速度 即:M=up 结论：表示为当外力矩作用的方向与动量矩的方向垂直时，在动量矩矢端将产生一个线速度，该线速度的大小与外力矩相等，方向与外力矩的方向相同 1.坐标系 参考坐标系:以陀螺仪支架点O为公共原点 （1）地理坐标系（航海学