航海学 模块七 航海仪器 第一章 陀螺罗经指北原理8-2008.docVIP

§1-8 摆式罗经的 减幅摆动 2008版  浙江省精品课程 宁大海运学院  1 一、变等幅摆动为减幅摆动的途径 1．要求： ?  欲使主轴在偏离子 午面后，能做减幅摆 动，最后到达稳定位 置，除了控制设备外 还必须增加阻尼设备。  ? ? ?  阻尼设备应： 当主轴向着稳定位置运 动时，使其速度加快； 当主轴偏离稳定位置运 动时，使其速度减慢。 从而使主轴通过减幅摆动能较快地抵 达其稳定位置 2008版  浙江省精品课程 宁大海运学院  2 2．方法： 根据阻尼力矩的方向，分为两种： 11 ）水平轴阻尼法：（又称 长轴阻尼法） 阻尼力矩作用于水平轴 （OY 轴） ——下重式罗经  22 ）垂直轴阻尼法：（又称短 轴阻尼法） 阻尼力矩作用于垂直轴 （OZ 轴） ——液体连通器式罗经 2008版  浙江省精品课程 宁大海运学院  3 — — — — 二、下重式罗经的减幅摆动 阻尼器 ?  下重式罗经采用水 平轴阻尼法， ? ?  阻尼器产生的阻尼 力矩作用于陀螺坐标 系的OY轴上。 阻尼力矩由液体阻  H 尼器产生。 陀螺球 陀螺仪 2008版 浙江省精品课程 宁大海运学院 4 1．液体阻尼器的构成及作用 ? ? ? ?  在陀螺球内两个陀螺仪上方沿OX 轴方 向装一个油液连通器，内装粘度很大的 阻尼油液。 连通器南北各有一个油室，下面有连 通管，上面有通气管相连。 油液粘度大，流动缓慢，出现迟滞现 象： 形成油的流动周期比主轴高度角的变 2008化周期落后1/4 精品课程。宁大海运学院  5 江省周期 江省周期版 浙 作图分析： ? 当出现油液差时，产生阻尼力矩。 ? 主轴偏在子午面之东时，阻尼力矩M D 指西； ? 主轴偏在子午面之西时，阻尼力矩M D 指东； ? 总之，阻尼力矩M D 总是指向子午面。 ? 当主轴向子午面运动时，阻尼力矩使主轴加 速靠拢子午面； ? 当主轴背离子午面运动时，阻尼力矩阻止主 轴离开子午面。 ? 因而阻尼力矩的作用是把主轴压向子午面， 使主轴趋向稳定位置。 2008版 浙江省精品课程 宁大海运学院 6 DDD D D D 2．阻尼螺旋线 —— 减幅摆动的物理实质 ? 影响的速度有： ? （1 ）V1 ——东升西降 ? （2 ）V2 ——北纬东偏，南纬西偏 ? （3 ）U2 ——水平面之上向西，水 平面之下向东（控制力矩作用） ? （4 ）U3 ——子午面之东向西，子 午面之西向东（阻尼力矩作用） 2008版  浙江省精品课程 宁大海运学院  7 — — — — — — — 3．下重式罗经减幅摆动的 数学分析 ? 11 ）求油液阻尼器产 生的阻尼力矩表达式  S  hh ’ ?符号的规定： hh ’ 逆时针偏离OX 轴，??为 正，??。在OY 轴正向。  N θ N  O hh ’ 顺时针偏离OX 轴，??为 负，??。在OY 轴负向。 阻尼力矩： Md = -- C ?  X ? h  C ——多余液体最大阻尼力矩 2008版  浙江省精品课程 宁大海运学院  8 Z Z0 ’’— Z Z0 ’ ’ — 3．下重式罗经减幅摆动的 数学分析 ? 22 ）（具有油液阻尼器的下重式罗经主轴） 减幅摆动的运动方程: ? H ???????? ?  2  ? ??? ?  ? M ??  ? C ?? ?  ????? H ???????? ?  1  ???  ? ??? ?  0 ? ?  ?  ? F  ??  ?  ?  ? ? 第三个方程为阻尼器中阻尼油液的流动方程。 F —— 阻尼油液的流动因数。 2008版 浙江省精品课程 宁大海运学院 9 ? ? 3 ）求稳定位置 ????????????? 令???????????? 0 ????? r , ????? r , ????? r ? ?? r ?? 0 ?? M ? C ?????????? H ? 2 r 2008版  浙江省精品课程 宁大海运学院  10 代入方程，得： ?? r 代入方程，得： ?? r ???? H ? 2 ? ?? r M ? C 4）物理意义 ? αr = 0 ?表示主轴稳定在子午面内。 ?  ? r = -θr ?表示：虽然主轴开始摆动时及摆动过程 中，阻尼油液流动有滞后现象，但当主 轴稳定以后，油液面仍然是水平的， ?即hh’’ 与ON重合，多余油液出现在南油室 中。 2008版  浙江省精品课程 宁大海运学院  11 4）物理意义 ?