e航海仪器【演示版加入历届考题】【含知识点】

H
主轴 转动方向
=====习题分类=====基本定义、属性（进动性等等）=
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：
W
H
M
M 为力矩, W 为角速度, H 为动量矩 公式表示为： M W H


C1393、当自由陀螺仪相对于水平面作视运动时，其进动角速度与________有关。 (37319:第七章 航海仪 器:3226) A．地理纬度 ，B．方位角 ， C．A+B对 ，D．高度角
9a．位于南纬的自由陀螺仪，其主轴的视运动规律是 。 A、偏西，东升西降 B、偏东，东升西降， C、偏东，西升东降
47c．放在地球上的自由陀螺仪主轴由于 作用，相对子午面做视运动。 A、地球自转角速度 B、 we的水平分量 C、we的垂直分量 D、主轴旋转的角速度 52a．自由陀螺仪主轴相对于水平面的视运动角速度与 有关。 A、纬度、 B、方位角、 C、A+B对 D、A+B错 A1391、影响自由陀螺仪主轴不能稳定指北的最主要因素是________。 (37314:第七章 航海 仪器:3224) A．地球自转角速度的垂直分量，B．地球自转角速度的水平分量 C．陀螺仪本身的特性 ，B．水平向西
W
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。
H
M

M
r
F
M 为力矩, W 为角速度, H 为动量矩 公式表示为： M W H
M 为力矩, r为力臂, F为力

4．定轴性

Z
赤道面
图2


=========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


22c．陀螺仪置于南纬某处，此时主轴指北端视运动方向是 A、偏南、 B、偏北， C、偏西 、 D、偏东
。
32b．在北纬自由陀螺仪视运动的规律是主轴指北端 。 A、保持在子午面内 B、偏东而后上升， C、偏东而后下降 D、每24小时旋转一圈


======习题分类========视运动（口诀、各视运动原因、不指北的原因）=====
Hr习题

====习题分类=====视运动（口诀、各视运动原因、不指北的原因）===== B1394、若在北纬，陀螺仪主轴作视运动，则________。 (37321:第七章 航海仪器:3227) A．主轴视运动的角速度等于地球自转角速度 ，B．主轴指北端向东偏离子午面后又相对水平面上升 C．主轴指北端向西偏离子午面后又相对水平面下降，D．主轴指北端每24小时水平旋转一周 C1392、在北纬自由陀螺仪主轴相对于午面向东做视运动，这是由于________作用。 (37317:第七章 航海仪 器:3225) A．地球自转角速度 ，B．地球自转角速度的水平分量 C．地球自转角速度的垂直分量 ，D．主轴高速旋转的角速度
OZ轴
支点
w2
we

赤道面

w1

we
主视图的NS剖面图
恒星

恒星
同步卫 星
子午 面
同步卫 星
N
随着地球转动，水平面和子 午面的运动由二部分组成，一部 分是平移，另一部分是转动。
水平面
图7
右上习题分类对应 2个知识要点： 1．从地理坐标系观察到的主轴的 视运动 2. 陀螺主轴不指北的原因
<==习题分类==视运动（口诀、各视运动形成的原因、不指北的原因）=


54c．下述有关自由陀螺仪的说法中，哪条是正确的？ A、地球上自由陀螺仪主轴不能稳定指北的原因是地球自转速度太快 B、自由陀螺仪主轴在外力作用下，将朝着外力的方向进动 C、地球上自由陀螺仪主轴不能稳定指北是由于地球自转角速度的影响 D、自由陀螺仪主轴在外力作用下，将朝着外力相反的方向进动 ==========综合题========== C1396、满足下列________，陀螺仪主轴在地球上保持稳定不动。 (37326:第七章 航海仪 器:3229) A．主轴相对方位运动角速度为零 ，B．主轴相对垂直运动角速度为零 C．主轴相对方位和垂直方向的运动角速度均为零 ，D．主轴空间绝对运动角速度为零
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．空间某一方向，产生进动 ，B．真北，指向真北 C．空间某一方向，保持指向不变，D．A和C对 26c．三自由度陀螺仪定轴性是力图保持主轴相对于______ 不变。 A、船舶 B、地理方位， C、宇宙空间 D、任意方位 D1388、满足下列________时，陀螺仪才具有定轴性。 (37305:第七章 航海仪器:3221) A．高速旋转 ，B．陀螺仪中心与其重心重合 ，C．不受任何外力矩 ，D．A+B+C
OZ轴
支点 主轴(蓝色)
子午 面
N 从地理坐标系观察到的主轴的视运动： 由于主轴在惯性坐标中指向不变。 故：主轴指北端相对水平面 做“东升西降”运动。 主轴相对子午面做“北纬东偏， 南纬西偏”运动。如图7示。 以上称主轴的视运动
恒星 恒星
同步卫 星 同步卫 星
水平面
子午面产生“北纬西偏，南纬东偏”运 动. 是由于 W2引起，所以；我们说W2是 陀螺主轴不指北的原因。
航海仪器
武汉理工大学航运学院航海系
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。




，若无外力矩作用，主轴将一直指向
。
第三节 自由陀螺仪的视运动
地球自转角速度分解： W1= We cos( ) W2 =We sin( ) 各个物理量含义如下： W1~ 地理水平面绕 ON轴的转动角速度。 W2~ 地理子午面绕OZ轴的转动角速度。 We ~ 地球自转角速度 。 ~ 地球的纬度。 从惯性坐标系观察到的水平面 和子午面的视运动规律如下： 主轴(蓝色) 1）：随着地球转动，水平面产 生“东降西升”运动。 2）：随着地球转动，子午面产 生“北纬西偏，南纬东偏”运动。 注：上述口诀是针对主轴支点到 主轴矢端的那一部分。
D、偏西，西升东降
10a．由于地球自转角速度的垂直分量的影响，使自由陀螺仪主轴视运动的方位变律是： A、北纬东偏，南纬西偏 B、北纬西偏，南纬东偏 C、偏东则上升，偏西则下降 D、偏西则上升，偏东则下降 18d．当船位在35°00’’S，125°00’’E处时，陀螺罗经主轴指北端的视运动方向应： A、偏南B、偏北 C、偏东D、偏西
OZ轴
支点 子午 面

N
水平面

N
0 1．惯性坐标系 定义： （1）坐标系原点O在地球上，或在地球表面上移动。 （2）3个坐标轴指向宇宙的某三个恒星。 特点： 不管地球如何运动，不管坐标系原点O在地球 上任何移动，三个坐标轴空间指向不变，如图1示 0 S 图1
Z
N
W 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 子午面 O W O N



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 主轴(蓝色) 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。