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航海仪器;第一篇 航海陀螺罗经第一章 陀螺罗经指北原理;第一章 陀螺罗经指北原理1．各类陀螺仪 陀螺仪从广义讲就是一种能绕定点高速旋转的对称刚体。 陀螺仪由主轴和悬挂装置组成，主轴就是高速旋转的对称刚体，悬挂装置就是以定点为支撑点，为主轴提供自由度的装置。高速旋转的主轴产生动量矩H，其方向，用右手判断，如下图示： 陀螺仪可分为下列几种： 三自由度陀螺仪: 主轴可以高速旋转，悬挂装置保证主轴可以指向任意方位，这种陀螺仪称三自由度陀螺仪。 平衡陀螺仪: 中心、重心重合的三自由度陀螺仪称平衡陀螺仪. 自由陀螺仪: 中心和重心重合的、不受外力作用的三自由度陀螺仪称为自由陀螺仪。 ;转动惯量: 对于一个质点，I = mr^2，其中 m 是其质量，r 是质点和转轴的垂直距离。 这个定义只适用于 r 为恒定值的计算。准确的定义要用积分式子。是对 r^2 dm 的积分 动量矩H : 陀螺转子动量矩H 等于陀螺转子绕自转轴的转动惯量J和陀螺转子自转角速度w 的乘积，即:H =J×w 。其方向与角速度方向相同，即与陀螺转子自转轴一致。在陀螺罗经中，陀螺转子系陀螺马达，其转速通常为12000r/min～20000r/min。 ;2：进动性： 高速旋转的自由陀螺仪，受外力矩M作用时，其主轴的动量矩H的失端，将以捷径趋向外力矩M的失端 ，主轴转动方向可用右手定规判断，具体公式及右手定规如下：;力矩M也用右手定规判断，具体如下：这样；我们可以用二个右手定则，对陀螺的进动方向作出判断。;4．定轴性 定轴性定义： 三自由度平衡陀螺仪.主轴高速转动时，若不受任何外力矩作用，主轴指向将在惯性坐标系保持初始空间方位不变。如图示。 什么事惯性系呢？下面回答这个问题： 　　一个参考系是不是惯性系，只能由试验确定。最基本的判据就是牛顿运动定律成立与否。根据伽利略相对性原理，和一个惯性系保持相对静止或相对匀速直线运动状态的参考系也是惯性系。在实践中，人们总是根据实际需要选取近似的惯性参考系。 比如；在研究地面上物体小范围内的运动时，地球是一个很好的惯性系。 非惯性系:相对地面惯性系做加速运动的物体。 平动加速系:相对于惯性系作变速直线运动,但是本身没有转动的物体. 例如:在平直轨道上加速运动的火车. 转动参考系:相对惯性系转动的物体. 例如:转盘在水平面匀速转动。 下面；举一个惯性坐标系例子，表现定轴性： 自由陀螺仪的定轴性是在惯性坐标系表现出来的，我们站在遥远的恒星上观察图中的地球转动及位于地球某个固定点上的自由陀螺仪（蓝色箭头）随地球转动表现出来的特点，可以粗略地认为就是在惯性坐标系观察，我们可以看到，主轴随地球转动指向不变。 也就是说；在惯性坐标系，自由陀螺仪具有定轴性。 那么具体的惯性坐标系是怎样定义的？下面我们予以介绍。; 2、地理坐标系 定义： （1）地球表面任一点O，ON轴线在包含O点的子午面及水平面内、且指北。 （2）OW轴线为经过O点的纬度线的切线、且指西。 （3）OWN平面与O点水平面平行， OZ与OWN平面垂直，且指天顶。 特点： 在惯性坐标系中观察，随地球运动，三个坐标轴空间指向改变。如图2示;?=========习题分类====基本定义、属性（进动性等等）= D1384、所谓自由陀螺仪________。 (37290:第七章 航海仪器:3217) A．重心与其中心相重合的三自由度陀螺仪 ，B．主轴可指向空间任意方向的陀螺仪 C．不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪 ，D．A+B+C ?31d．不受任何外力矩作用，重心与支架中心重合的陀螺仪称为： A、三自由度陀螺仪 B、下重武陀螺仪， C、自由陀螺仪 D、平衡陀螺仪 53c．自由陀螺仪的定义是： A、重心与中心重合的三自由陀螺仪 B、主轴可指向任意方向的陀螺仪 C、不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪 D、A+B+C A1385、从工程技术角度，陀螺仪的定义为________。 (37293:第七章 航海仪器:3218) A．高速旋转的对称转子及保证转子主轴指向空间任意方向的悬挂装置 ，B．转子及其悬挂装置的总称 C．具有三自由度的转子 ，D．高速旋转的对称刚体 ? C1386、何谓陀螺仪的定轴性________。 (37298:第七章 航海仪器:3219) A．其主轴指向地球上某一点的初始方位不变 ，B．其主轴动量矩矢端趋向外力矩矢端 C．其主轴指向空间的初始方向不变 ，D．相对于陀螺仪基座主轴指向不变 ? A1387、三自由度陀螺仪在高速转动时，其主轴将指向________，若在垂直主轴方向上加外力矩，主轴将________。 (37301:第七章 航海仪器:3220) A