大型電機轉子的轉動軸受到軸承約束,但在轉軸變形時,轉動軸可在空間改變方向,伴隨產生的陀螺效應將改變轉子的臨界轉速。地球繞南北極軸自轉,自轉角速度極為緩慢,但因自轉動量矩十分巨大,因此地球也是一個內充液體外帶氣圈的大陀螺。地球南北極軸在星空的指向也以25,800年為周期緩慢改變,稱為歲差。航天器為了穩定與控制自己的姿態運動,常在內部安裝動量飛輪(一個或三個),稱為陀螺體衛星。因此,只要能繞某軸轉動,而此軸又可繞某匯交軸轉動的剛體或準剛體,一般都可稱為陀螺。
使陀螺的轉子作慣性轉動的陀螺儀可實現慣性導航。但是由于地球本身的自轉,這種陀螺的轉軸并不指向地球上的某個固定方向。用于導航上的陀螺它的自轉軸應一直指向北方,因此必須給陀螺加上一個同地球的自轉角速度相等的進動角速度,并使外環軸和轉子的自轉軸永遠處于子午面內。這種始終指向地球北方的陀螺裝置稱為陀螺羅盤。同樣也可以制造用于表征飛機姿態的各種專用陀螺。
由于陀螺具有定軸性、進動性等力學特性(見陀螺力學),因而可制成陀螺儀、陀螺穩定器,導航平臺等裝置,用于不同的工程技術領域。從力學上看,陀螺的含義更為廣泛。高速自旋的炮彈在飛行中并無固定點,但其相對質心的運動就是典型的陀螺運動,依靠了陀螺的穩定性才不致翻跟斗。
高速自轉的三自由度陀螺的自轉軸具有穩定性,這就是陀螺運動的穩定性,是陀螺運動的又一個力學特性。
18世紀歐拉建立的動力學方程和歐拉運動學方程,為陀螺運動的理論奠定了基礎。但是制造出一個實用的陀螺卻經歷了長時間的探索。19世紀中期,隨著鋼制外殼船舶的出現,原來所用的磁羅盤不再適用,因而用陀螺導航的要求日益迫切。在第一次世界大戰中,美國海軍制成了陀螺導航儀,并很快被其他國家所采用。隨著航海和航空事業的發展,陀螺儀已成為不可缺少的精密導航儀器。20世紀初出現了飛機的陀螺穩定器和自動駕駛儀。但直到1940年后,陀螺羅盤才完全代替了磁羅盤,1950年出現了慣性導航系統。
不論制造得多么精密的陀螺,要完全消除軸承的摩擦力并使質心和支點重合是不可能的,因而就會產生外加干擾力矩的作用,引起陀螺轉子自轉軸的緩慢進動,稱為陀螺漂移。這時的進動角速度稱為漂移角速度。陀螺漂移角速度的大小是衡量陀螺精度高低的標志。為最大限度地減少漂移,近代陀螺的研究課題主要是如何實現無干擾力矩的支承。主要途徑是用電場力來代替支架,實現無支承懸浮。如果轉子是個標準的球形,則電場力通過其中心,從而實現無摩擦的懸浮。另一個途徑是用磁場力來實現轉子的懸浮,但要求轉子必須是用超導體制造的,才能使磁力線垂直于球形轉子的表面且不穿透它的表面。這就是近代電陀螺和磁陀螺的基本設想。
你好。三軸陀螺儀可以同時測定6個方向的位置,移動軌跡,加速。 單軸的只能測量兩個方向的量,也就是一個系統需要三個陀螺儀,而3軸的一個就能替代三個單軸的。3軸的體積小、重量輕、結構簡單、可靠性好,是激光...
進動,就是轉動軸畫出的面是一個圓錐面,大學物理一般都會講解。
中國最早的娛樂項目——陀螺 也作陀羅,閩南語稱作“干樂”,英文稱之為“spinning top”,日本語中以“獨樂”表示,稱為“KOMA”。 傳統古陀螺大致是木或鐵制的倒圓錐形,現代已有各式各樣的材質...
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在我國發展中,陀螺全站儀已經應用隧道貫通測量中,一定程度上提高了測量數據的精度,為各項工作的開展提供準確的數據支持,提供工作質量。文章主要以陀螺全站儀工作原理為切入點,對陀螺全站儀在隧道貫通測量中的應用進行分析。
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以實際盾構隧道內陀螺定向測量為例,采用陀螺定向測量對盾構隧道內控制導線的坐標方位角進行檢核。詳細闡述陀螺定向測量的原理以及陀螺定向測量的流程與取得的測量成果。將陀螺定向與導線測量結果進行對比,驗證導線測量成果的可靠性。
即陀螺穩定平臺,是一種復雜的陀螺系統,用來穩定儀表或設備的位置和方向。它一般包含兩個或三個陀螺儀,分別裝在三個或四個框架中,另外附加伺服放大器或伺服電動機。平臺能給出慣性空間的定向參考,當平臺繞某軸轉動時,相應的陀螺儀通過傳感器把信號送給該軸的放大器和電動機,使電動機開動直到把平臺轉回信號消除的位置為止。放大器和電動機都必須能在極小的信號下正常工作。陀螺儀只起傳感器或敏感元件的作用。陀螺平臺用來穩定那些需要精確地定向的儀表和設備,如測量儀器、照相機、天線和慣性導航系統中的加速度計,等等。
陀螺傳感器是一切用以測量轉角、角速率,把信號輸送給自動駕駛儀、慣性導航系統的陀螺元件的總稱。
在應用中,為確保陀螺裝置的精確度、靈敏度和可靠性,除了進行各種誤差分析并采用相應的專門修正措施外,還要盡量降低陀螺儀的漂移。目前已取得成效的有:液浮陀螺,以及氣浮、靜電、磁和超導支承的陀螺,擺式和對轉式支承的陀螺等;還有不用軸承的撓性陀螺、振動陀螺等。經研究發現,現在已有100種以上的物理現象和相應的原理,包括激光、偏振波、核子自旋、放射性同位素等,可以用來觀測旋轉和確定方向。
(陀螺地平儀)
轉子軸能維持在鉛直位置的陀螺裝置。最簡單的是陀螺擺。它是由附在高速自轉陀螺轉子上的重力擺構成的三自由度重力陀螺儀,其轉子軸鉛直放置,當轉子軸偏離鉛直線時重力產生的力矩使陀螺擺繞鉛直線旋進。陀螺的出現使擺的穩定性顯著增大。當陀螺擺放在劇烈搖擺的船上時,陀螺轉子軸仍能維持在鉛直位置。因此可以用來穩定軍艦或坦克上火炮的發射角。
這類陀螺儀本身大都是二自由度的。常見的有速率陀螺儀和積分陀螺儀。速率陀螺儀是用以直接測定運載器角速率的儀表。把均衡陀螺儀的外環固定在運載器上并令內環軸垂直于要測量角速度的軸,如果考慮運載器的轉動在內,這種陀螺儀也是三自由度的。當運載器連同外環以角速度繞測量軸旋進時,陀螺力矩將迫使內環連同轉子一起相對于運載器而旋進。這種陀螺儀中有彈簧限制這個相對旋進,而內環的旋進角正比于彈簧的變形量。由平衡時的內環旋進角即可求得陀螺力矩和運載器的角速率。
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。當運載器作任意變速轉動時,積分陀螺儀的輸出量是繞測量軸的轉角(即角速度的積分)。這種陀螺儀在遠距離測量系統或自動控制、慣性導航平臺中使用較多。
還可以利用旋進受限制的三自由度陀螺儀來同時測出運載器的角速度和角加速度。