磁控制的方法把两者结合起来。揭开了陀螺仪从机械控制进电磁控制的时代。
到了五十年代,科学家现滚珠轴承支撑的机械陀螺怎么做度都有限,于是另辟蹊径,研出了浮子陀螺仪。所谓的浮子陀螺仪。其实就是把陀螺仪的机械支撑结构换成了
体或者气体进行支撑。比如说
浮陀螺仪、气浮陀螺仪,不管是
体还是气体,其摩擦力矩无疑比滚珠轴承小得多,自然的
度也就高得多。
打开了思路之后。随着技术的展,静电悬浮陀螺仪、磁悬浮陀螺仪也纷纷登场,一时间惯器件迎来了春天。
比如在195o年5月,北美航空公司进行了世界上第一套纯惯导航系统n1的飞行试验。经过适当改进之后,把n1更名为n6惯
导航系统后,安装在了“魟鱼号”核潜艇上进行测试。从珍珠港出。以水下2历时21天,穿越北极极点,潜航8146海里抵达英国波特港。在抵达目的地后,魟鱼号上浮,经过测量定位误差仅仅只有2o海里!
这一壮举震惊了世界,让浮陀螺瞬间走俏。但是,
浮陀螺也不是没有缺点的,其结构相当的复杂,造价更不是一般的高。除了军方能用得起,民用可能
实在太低。
所以,针对浮陀螺的缺点,新一
攻关又开始了。到了1965年,费伦蒂公司先开始研制一种挠
支撑的动力调谐陀螺。这种陀螺结构简单易于制造,造价相对便宜,而且
度也不错。优异的
价比使其被不需要成年累月长时间连续工作的对象广泛使用。
然后出场的就是静电陀螺了,这是用静电来支撑的在真空中高旋转的转子陀螺。其实1952年就出现了相关的设想,进六十年代才逐渐实现。这种陀螺仪的
度相当的牛
,对比一下吧!
早期的框架陀螺仪(机械陀螺仪)度量级约为11o1度每小时,动调陀螺仪约为51o251o3度每小时,浮子陀螺仪则是1o31o4度每小时,静电陀螺仪可高达1o61o7度每小时。而到了太空中,在失重和真空环境下,静电陀螺仪的
度还会增长到1o91o11度每小时的惊
量级。所以高
度的静电陀螺仪广泛用于卫星、洲际导弹和航天飞行器上。
可能有同志要说了,既然静电陀螺仪这么牛。是不是已经是技术最高峰呢?还真不是,因为其
度确实高,但价钱也是水涨船高,而且制造难度相当的大。一般的国家根本玩不起。而且对于一般
的导航来说,也不需要那么高的
度。
所以聪明的类并没有在陀螺轴承这一条路上走到黑,陀螺的核心就是轴承,而那个轴承也是一切问题的难点,能不能避开它呢?其实是可以的。随后
类明了没有轴承、没有转子,也就是没有“陀螺”的“陀螺仪”。这些仪器其实严格意义上说应该叫“角运动传感器”,但是“陀螺仪”之前是在是太得
心了,所以大家还是将其称之为“陀螺仪”。
这些新一代“陀螺仪”分为四类:流体陀螺、振动陀螺、光学陀螺和粒子陀螺。其中流体陀螺按照其工作方式分为热对流式和流式;振动陀螺按照振动原件的不同分为梁式、叉式、圆环式和板式。光学陀螺按照其构造不同分为激光陀螺、光纤陀螺、光机电陀螺;粒子陀螺目前还处于装
的高大上阶段(研中),根据其工作粒子不同暂时分为原子陀螺、离子陀螺和导(电子)陀螺。
简单的介绍一下骗字数吧(笑,大家也可以用来装),流体陀螺和振动陀螺的原理基于科里奥利效应。科氏效应是物体的惯
在其同时有线运动和角运动时的一种表现,是一种看起来很牛
、很高大上而实际上很简单的自然现象。
就好比是站在旋转着的
盘上,如果原地不动,可能只感受到有个离心力使
向外甩。如果顺着这个力向外侧走动。就会站不稳,觉得要向后倒。这是因为
盘外缘半径大,它的向前度就快,
原来在内缘度慢,到了外缘就会觉得脚下的
盘度变快了,
的身体由于有惯
就要向相反的方向倾斜。而这个向后倾斜的惯
力量就叫科氏力。
科氏力的大小与转盘的角度以及体沿转盘径向移动的线度成正比,而流体陀螺和振动陀螺利用科氏效应,通过测量科氏力的大小就可以得到他的转动角度的具体数值。
光学陀螺和粒子陀螺的工作原理则越了经典的牛顿力学,光学陀螺是以光的“运动度保持恒定不变”这种与惯类似的特征行为作为理论基础。将一束光分为正反相向旋转的两束,并将其旋转轴作为敏感轴构成一个“陀螺”。当陀螺绕敏感轴转动某一角度时。两束光从出点到汇合点的路程一个变长一个变短,于是其到达的时间也有前有后。这个时间差跟陀螺的转成正比。
所以测量这个时间差就可以知道陀螺的转,但是这个时间差不好测,于是们利用光的波动
(感谢
因斯坦)。把时间差的测量变换为与之等效的光波的相位差来测量。
粒子陀螺与光学陀螺的工作原理类似,也是基于粒子束运动度守恒这一理论来实现,同时它还依据量子力学波粒二象(再次感谢
因斯坦)理论,把粒子束当成波束来考察,再利用前面那一套理论测量其转动角度。
当然我们并不需要知道这些绕嘴饶舌的理论,我们只需要知道基于这些新理论研新的“陀螺”可以制造更简单价格更便宜。比如说光学陀螺中的激光陀螺。它没有高旋转机构,由此带来了寿命长、可靠高、抗过载能力大的一系列优点。这对于惯
导航来说,真心是福音啊!
当然,在194o年代,说这些还有些遥远,以当年苏联的技术基础和条件,不管是浮、气浮还是静电浮子陀螺统统搞不定,甚至连早期的滚珠轴承机械陀螺造得都磕磕
。
所以,苏联想要在惯导航上打开突
,真的只能另辟蹊径了。为了避开那些加工和技术要求高的机械原件,似乎苏联只能在光学陀螺上想办法。但是光学陀螺的核心实际上是激光器,虽然
因斯坦早已提出了受激辐
概念,但是怎么实现一直是个问题,而历史上在196o年激光器才真正实现。某仙
现在考虑的是,要不要在学术界装一下
呢?(未完待续。)
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