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陀螺儀的功能及六大分類

時(shí)間:2009-12-09 21:27:59來(lái)源:原創(chuàng) 作者:admin 點(diǎn)擊:
無(wú)
陀螺儀的主要功能有陀螺方向儀、陀螺羅盤(pán)、陀螺垂直儀、陀螺穩(wěn)定器、速率陀螺儀、陀螺穩(wěn)定平臺(tái)等
利用陀螺儀的動(dòng)力學(xué)特性制成的各種儀表或裝置,詳細(xì)介紹如下:
一陀螺方向儀。能給出飛行物體轉(zhuǎn)彎角度和航向指示的陀螺裝置。它是三自由度均衡陀螺儀,其底座固連在飛機(jī)上,轉(zhuǎn)子軸提供慣性空間的給定方向。若開(kāi)始時(shí)轉(zhuǎn)子軸水平放置并指向儀表的零方位,則當(dāng)飛機(jī)繞鉛直軸轉(zhuǎn)彎時(shí),儀表就相對(duì)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng),從而能給出轉(zhuǎn)彎的角度和航向的指示。由于摩擦及其他干擾,轉(zhuǎn)子軸會(huì)逐漸偏離原始方向,因此每隔一段時(shí)間(如15分鐘)須對(duì)照精密羅盤(pán)作一次人工調(diào)整。
二陀螺羅盤(pán)。供航行和飛行物體作方向基準(zhǔn)用的尋找并跟蹤地理子午面的三自由度陀螺儀。其外環(huán)軸鉛直,轉(zhuǎn)子軸水平置于子午面內(nèi),正端指北;其重心沿鉛垂軸向下或向上偏離支承中心。轉(zhuǎn)子軸偏離子午面時(shí)同時(shí)偏離水平面而產(chǎn)生重力矩使陀螺旋進(jìn)到子午面,這種利用重力矩的陀螺羅盤(pán)稱擺式羅盤(pán)。近年來(lái)發(fā)展為利用自動(dòng)控制系統(tǒng)代替重力擺的電控陀螺羅盤(pán),并創(chuàng)造出能同時(shí)指示水平面和子午面的平臺(tái)羅盤(pán)。
三陀螺垂直儀。利用擺式敏感元件對(duì)三自由度陀螺儀施加修正力矩以指示地垂線的儀表,又稱陀螺水平儀。陀螺儀的殼體利用隨動(dòng)系統(tǒng)跟蹤轉(zhuǎn)子軸位置,當(dāng)轉(zhuǎn)子軸偏離地垂線時(shí),固定在殼體上的擺式敏感元件輸出信號(hào)使力矩器產(chǎn)生修正力矩,轉(zhuǎn)子軸在力矩作用下旋進(jìn)回到地垂線位置。陀螺垂直儀是除陀螺擺以外應(yīng)用于航空和航海導(dǎo)航系統(tǒng)的又一種地垂線指示或量測(cè)儀表。
四陀螺穩(wěn)定器。穩(wěn)定船體的陀螺裝置。20世紀(jì)初使用的施利克被動(dòng)式穩(wěn)定器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)裝在船上的大型二自由度重力陀螺儀,其轉(zhuǎn)子軸鉛直放置,框架軸平行于船的橫軸。當(dāng)船體側(cè)搖時(shí),陀螺力矩迫使框架攜帶轉(zhuǎn)子一起相對(duì)于船體旋進(jìn)。這種搖擺式旋進(jìn)引起另一個(gè)陀螺力矩,對(duì)船體產(chǎn)生穩(wěn)定作用。斯佩里主動(dòng)式穩(wěn)定器是在上述裝置的基礎(chǔ)上增加一個(gè)小型操縱陀螺儀,其轉(zhuǎn)子沿船橫軸放置。一旦船體側(cè)傾,小陀螺沿其鉛直軸旋進(jìn),從而使主陀螺儀框架軸上的控制馬達(dá)及時(shí)開(kāi)動(dòng),在該軸上施加與原陀螺力矩方向相同的主動(dòng)力矩,借以加強(qiáng)框架的旋進(jìn)和由此旋進(jìn)產(chǎn)生的對(duì)船體的穩(wěn)定作用。
五速率陀螺儀。用以直接測(cè)定運(yùn)載器角速率的二自由度陀螺裝置。把均衡陀螺儀的外環(huán)固定在運(yùn)載器上并令內(nèi)環(huán)軸垂直于要測(cè)量角速率的軸。當(dāng)運(yùn)載器連同外環(huán)以角速度繞測(cè)量軸旋進(jìn)時(shí),陀螺力矩將迫使內(nèi)環(huán)連同轉(zhuǎn)子一起相對(duì)運(yùn)載器旋進(jìn)。陀螺儀中有彈簧限制這個(gè)相對(duì)旋進(jìn),而內(nèi)環(huán)的旋進(jìn)角正比于彈簧的變形量。由平衡時(shí)的內(nèi)環(huán)旋進(jìn)角即可求得陀螺力矩和運(yùn)載器的角速率。積分陀螺儀與速率陀螺儀的不同處只在于用線性阻尼器代替彈簧約束。當(dāng)運(yùn)載器作任意變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),積分陀螺儀的輸出量是繞測(cè)量軸的轉(zhuǎn)角(即角速度的積分)。以上兩種陀螺儀在遠(yuǎn)距離測(cè)量系統(tǒng)或自動(dòng)控制、慣性導(dǎo)航平臺(tái)中使用較多。
六陀螺穩(wěn)定平臺(tái)。以陀螺儀為核心元件,使被穩(wěn)定對(duì)象相對(duì)慣性空間的給定姿態(tài)保持穩(wěn)定的裝置。穩(wěn)定平臺(tái)通常利用由外環(huán)和內(nèi)環(huán)構(gòu)成制平臺(tái)框架軸上的力矩器以產(chǎn)生力矩與干擾力矩平衡使陀螺儀停止旋進(jìn)的穩(wěn)定平臺(tái)稱為動(dòng)力陀螺穩(wěn)定器。陀螺穩(wěn)定平臺(tái)根據(jù)對(duì)象能保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)軸數(shù)目分為單軸、雙軸和三軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)。陀螺穩(wěn)定平臺(tái)可用來(lái)穩(wěn)定那些需要精確定向的儀表和設(shè)備,如測(cè)量?jī)x器、天線等,并已廣泛用于航空和航海的導(dǎo)航系統(tǒng)及火控、雷達(dá)的萬(wàn)向支架支承。根據(jù)不同原理方案使用各種類型陀螺儀為元件。其中利用陀螺旋進(jìn)產(chǎn)生的陀螺力矩抵抗干擾力矩,然后輸出信 號(hào) 控、 照 相 系統(tǒng) 。
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