当前位置:学习内容 - 第六章  刚体力学

(6.8.8)式也可由下面方法得到。当陀螺的自转角速度很大时,,与相比,可以忽略,于是有                            (6.8.9)

陀螺对定点O的角动量L可写成                             (6.8.10)

这就意味着,在近似理论情况下,可以认为总角速度w、角动量L的方向与对称轴Oz的方向相同。因此,角动量L在空间的变化决定了陀螺对称轴在空间的运动。

这就意味着,在近似理论情况下,可以认为总角速度w、角动量L的方向与对称轴Oz的方向相同。因此,角动量L在空间的变化决定了陀螺对称轴在空间的运动。

如图6.8.1所示的陀螺受重力P的作用,OC=l,根据角动量定理

                       (6.8.11)

由于对称轴与角动量L一起以进动,进动角速度的方向沿OZ轴,根据运动学公式,有       (6.8.12)

(6.8.11)式比较,知道     

由此得到        

解得的大小

     (6.8.13)

写成矢量形式,有

可见(6.8.13)式就是(6.8.1)式。

高速陀螺和一个允许其自转轴任意取向的悬架就构成了回转仪。由(6.8.13)式知,当外力矩不为零时,回转仪将以进动角速度绕外力P反向的轴线进动,L沿着外力矩的方向运动,一般的回转仪的值都很大,在外界干扰不大时,回转仪的轴线方向保持不变,这种性质称为回转仪的定向性。

2.应用举例

(1)利用回转仪的定向性,可保证飞机、导弹、火箭或鱼雷等在预定的航线上飞行。例如火箭飞行时可能偏离航向,为了保证火箭按预定的方向飞行,可利用回转仪控制方向,一旦它偏离航向,回转仪立刻发出信号,通知调节系统开始工作,使喷气方向稍加改变,以纠正所发生的偏航,从而使火箭始终按预定方向飞行。

(2)从枪筒中射出的子弹,在飞行中要受到空气阻力的作用。要使子弹在飞行中不偏航、不翻转,保证能击中目标,且在击中目标时弹尖在先,也要利用高速陀螺的回转效应。

如图6.8.2所示,设空气阻力为R,其方向与子弹质心的速度方向相反,但一般并不作用在子弹的质心上,R对质心C的力矩使子弹绕过质心的水平轴转动,从而使子弹翻转。为了避免子弹翻转,在枪筒内侧有螺旋式的来复线,使子弹离开枪筒后绕对称轴高速旋转。这样,空气阻力的力矩就使子弹轴线沿子弹飞行方向(-R方向)进动,子弹的轴线与前进方向保持不大的偏离,并且击中目标时总是弹尖在先。

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