《船用陀螺羅經(jīng)》word版

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1、目錄第一篇船用陀螺羅經(jīng)第一章陀螺羅經(jīng)指北原理1第一節(jié)陀螺儀及其特性1第二節(jié)自由陀螺儀在地球上的視運(yùn)動(dòng)7第三節(jié)變自由陀螺儀為陀螺羅經(jīng)的方法9第四節(jié)擺式羅經(jīng)等幅擺動(dòng)和減幅擺動(dòng)14第五節(jié)電磁控制式陀螺羅經(jīng)20第六節(jié)光纖陀螺羅經(jīng)21第二章陀螺羅經(jīng)誤差及其消除24第一節(jié)緯度誤差(latitudeerror)24第二節(jié)速度誤差(speederror)25第三節(jié)沖擊誤差(ballisticerror)28第四節(jié)其他誤差30第五章磁羅經(jīng)第一節(jié)磁的基本概念61第二節(jié)船用磁羅經(jīng)64第三節(jié)磁羅經(jīng)的檢查、保管與安裝66第四節(jié)船正平時(shí)的自差理論68第五節(jié)傾斜自差理論75第六節(jié)羅經(jīng)自差校正

2、77第七節(jié)自差的測(cè)定和自差表計(jì)算83第二篇水聲導(dǎo)航儀器第六章回聲測(cè)深儀86第一節(jié)水聲學(xué)基礎(chǔ)86第二節(jié)回聲測(cè)深儀原理87第三節(jié)回聲測(cè)深儀誤差89第四節(jié)IES-10型回聲測(cè)深儀91第七章船用計(jì)程儀94第一節(jié)電磁計(jì)程儀94第二節(jié)多普勒計(jì)程儀96第三節(jié)聲相關(guān)計(jì)程儀99第一篇船用羅經(jīng)61第一篇　船用陀螺羅經(jīng)第一章　陀螺羅經(jīng)指北原理陀螺羅經(jīng)是船舶上指示方向的航海儀器。其基本原理是把陀螺儀的特性和地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，自動(dòng)地找北和指北。描述陀螺羅經(jīng)指北原理所涉及的內(nèi)容用式（1－1）表示:陀螺羅經(jīng)=陀螺儀+地球自轉(zhuǎn)+控制設(shè)備+阻尼設(shè)備　　　　?。?－1）1－轉(zhuǎn)子；2－內(nèi)環(huán)；3－

3、外環(huán)；4－固定環(huán)；5－基座圖1－1　第一節(jié)　陀螺儀及其特性一.　陀螺儀的定義與結(jié)構(gòu)凡是能繞回轉(zhuǎn)體的對(duì)稱(chēng)軸高速旋轉(zhuǎn)的剛體都可稱(chēng)為陀螺。所謂回轉(zhuǎn)體是物體相對(duì)于對(duì)稱(chēng)軸的質(zhì)量分布有一定的規(guī)律,是對(duì)稱(chēng)的。常見(jiàn)的陀螺是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子?；剞D(zhuǎn)體的對(duì)稱(chēng)軸叫做陀螺轉(zhuǎn)子主軸,或稱(chēng)極軸。轉(zhuǎn)子繞這個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)稱(chēng)為陀螺轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)。陀螺轉(zhuǎn)子主軸相當(dāng)于一個(gè)指示方向的指針，如果這個(gè)指針能夠穩(wěn)定地指示真北，陀螺儀就成為了陀螺羅經(jīng)。如圖1-1所示，一個(gè)陀螺用一個(gè)內(nèi)環(huán)（視其水平放置，也可稱(chēng)水平環(huán)）支承起來(lái)，在自轉(zhuǎn)軸（主軸）水平面內(nèi)，與主軸相垂直的方向上，用水平軸將內(nèi)環(huán)支承在外環(huán)（垂直環(huán)）上，而外環(huán)則

4、用與水平軸相垂直的垂直軸支承在固定環(huán)及基座上。把高速旋轉(zhuǎn)的陀螺安裝在這樣一個(gè)懸掛裝置上,使陀螺主軸在空間具有一個(gè)或兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,就構(gòu)成了陀螺儀。可以看出高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子及其支承系統(tǒng)是構(gòu)成陀螺儀的兩個(gè)要素。實(shí)用羅經(jīng)中，陀螺儀轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速都是每分鐘幾千轉(zhuǎn)到每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)。陀螺儀的支承系統(tǒng)應(yīng)具有這樣的特點(diǎn)，即它應(yīng)保證主軸在方位上指任何方向，在高度上指示任何高度，總之，能指空間任何方向。由此，我們可以將陀螺儀概述為：陀螺轉(zhuǎn)子借助于懸掛裝置可使其主軸指空間任意方向，這種儀器就叫陀螺儀。實(shí)用陀螺儀，其轉(zhuǎn)子、內(nèi)環(huán)及外環(huán)等相對(duì)主軸、水平軸以及垂直軸都是對(duì)稱(chēng)的，無(wú)論幾何形體或質(zhì)量都是

5、對(duì)稱(chēng)的。重心與幾何中心相重合的陀螺儀稱(chēng)為平衡陀螺儀。不受任何外力矩作用的陀螺儀稱(chēng)為自由陀螺儀。工程上應(yīng)用的都是自由陀螺儀。陀螺儀的轉(zhuǎn)子能繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，它就具備了一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由，也就是具有一個(gè)自由度。像圖1-1所示的陀螺儀，第一篇船用羅經(jīng)61具有三個(gè)自由度,一是轉(zhuǎn)子繞OX軸作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),一是轉(zhuǎn)子連同內(nèi)環(huán)繞OY軸(水平軸)轉(zhuǎn)動(dòng),一是轉(zhuǎn)子連同內(nèi)環(huán)和外環(huán)繞OZ軸(垂直軸)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)子主軸可指空間任意方向。三軸交點(diǎn)O為陀螺儀的中心點(diǎn),陀螺儀的重心位于O點(diǎn)。所以它具有三個(gè)自由度，稱(chēng)為三自由度陀螺儀。應(yīng)當(dāng)明確地指出,把陀螺儀定義為陀螺及其懸掛裝置的總體是經(jīng)典的定義,是有局

6、限性的?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展表明,有許多物理現(xiàn)象可以用來(lái)保持給定的方位,并能夠測(cè)量載體的轉(zhuǎn)動(dòng),即能產(chǎn)生陀螺效應(yīng)。這就是說(shuō)產(chǎn)生陀螺效應(yīng)不一定要有高速旋轉(zhuǎn)的剛體。因此,廣義地說(shuō),凡能產(chǎn)生陀螺效應(yīng)的裝置都可稱(chēng)為陀螺儀。一.　陀螺儀的特性陀螺儀能制成指向儀器－－陀螺羅經(jīng)，是因?yàn)橥勇輧x有著自己的、獨(dú)特的動(dòng)力學(xué)特性，這些特性就是定軸性和進(jìn)動(dòng)性。圖1－2圖1－31.自由陀螺儀的定軸性。表明陀螺儀性能的主要物理參數(shù)是主軸動(dòng)量矩H，它說(shuō)明了轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱狀態(tài)與方向。設(shè)圖1-1所示的陀螺儀主軸動(dòng)量矩H、即OX軸正向水平指空間某一方向；現(xiàn)將基座傾斜，則出現(xiàn)的現(xiàn)象如圖1-2所示：H、即

7、OX軸正向仍指原來(lái)方向沒(méi)變；如將基座旋轉(zhuǎn)，也可看到同樣的結(jié)果，H即OX軸仍然水平的指示原來(lái)的方向，沒(méi)發(fā)生任何變化。這說(shuō)明，當(dāng)一個(gè)自由陀螺儀不受任何外力矩作用時(shí)，它的主軸將保持其空間初始指向不變的特性，稱(chēng)作陀螺儀的定軸性。2.陀螺儀的進(jìn)動(dòng)性。圖1－4若圖1-1所示的陀螺儀的轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，這就是一般的剛體系統(tǒng)了。在自轉(zhuǎn)軸上，如OX軸正端作用一個(gè)力F（如圖1-3，為清楚展示轉(zhuǎn)子位置的變化，圖中未畫(huà)出支架系統(tǒng)），根據(jù)右手法則，F(xiàn)產(chǎn)生的力矩應(yīng)作用于OY軸正向，以MY表示。可以看到，轉(zhuǎn)子在F力作用下，將繞OY軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ωY，與MY同向。說(shuō)明轉(zhuǎn)子是沿著外力方向轉(zhuǎn)動(dòng)的，這

8、不是進(jìn)動(dòng)。使上述系統(tǒng)轉(zhuǎn)子