航海仪器课后解答.doc

【航海仪器课后解答】 航海仪器中的陀螺罗经是一种至关重要的导航设备，它基于陀螺仪的特性来确定船舶的航向。本篇解答主要围绕陀螺罗经的工作原理和设计方法展开。 1. 陀螺仪定义及特性： - 定义：陀螺仪是由高速旋转的对称刚体（转子）及其悬挂装置组成的系统。 - 根本特性：定轴性和进动性。定轴性表示陀螺仪主轴在空间保持相对稳定的方向，而进动性则意味着当外力矩作用时，陀螺仪会产生绕另一轴的旋转。 2. 平衡陀螺仪与自由陀螺仪： - 平衡陀螺仪：陀螺仪的旋转中心与其几何中心重合。 - 自由陀螺仪：不受任何外力矩影响的平衡陀螺仪，能自由地展现其视运动规律。 3. 自由陀螺仪在地球上的视运动规律： 在地球自转的影响下，陀螺仪在北纬会向东偏转，南纬则向西偏转，同时有上升和下降的视运动。这是由于地球自转导致的地表相对运动。 4. 影响自由陀螺仪稳定指北的因素及解决原则： 主要矛盾是地球自转引起的陀螺仪主轴无法稳定指向北极。通过利用陀螺仪的进动性，通过施加外力矩使其绕垂直轴进动，以抵消地球自转的影响（w2）。 5. 变自由陀螺仪为摆式罗经的方法： - 重力下移法：将陀螺仪重心下移，产生控制力矩，形成下重式罗经。 - 水银器法：在平衡陀螺仪上使用液体连通器，如水银，产生控制力矩，形成水银器罗经或液体连通器罗经。 6. 双转子摆式罗经与液体连通器罗经的动量矩差异： 双转子罗经利用重力控制力矩自动找北，而液体连通器罗经的控制力矩方向相反，两者动量矩指向不同是为了实现相同的自动找北功能。 7. 水平轴阻尼法与垂直轴阻尼法： - 水平轴阻尼法在水平轴上施加阻尼力矩，稳定效果可能受影响，结构较复杂。 - 垂直轴阻尼法在垂直轴上施加阻尼力矩，稳定效果好，但可能导致方位偏差，需补偿装置。 8. 双转子摆式罗经与液体连通器罗经的指北原理： - 双转子罗经：在重力控制力矩和液体阻尼器的共同作用下，主轴自动找北并逐渐稳定。 - 液体连通器罗经：主轴在重力控制力矩和垂直阻尼力矩作用下，同样经历减幅摆动最终稳定。 9. 不同类型罗经的共性： - 都有三个自由度的运动，呈现视运动现象。 - 都需要控制力矩设备来引导陀螺仪找北。 - 都利用阻尼力矩设备使主轴稳定指向北极。 10. 纬度误差及消除方法： 纬度误差是由于罗经设计中考虑地球自转时的简化导致的，可通过调整或补偿装置来消除这种误差。 陀螺罗经的运作基于陀螺仪的基本原理，通过各种控制和阻尼手段，确保在地球自转的环境中提供准确的航向指示。不同的设计方法（如摆式罗经和液体连通器罗经）反映了对这些原理的不同应用和优化。理解这些原理对于航海者来说至关重要，因为它们直接影响到航行的安全和准确性。