CN104992592B - 一种陀螺仪视运动演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陀螺仪视运动演示装置，包括底座、支撑架、中轴、绕中轴自由转动的球体、经度圈、至少一个纬度圈、至少一个陀螺仪示意装置、至少一个用于向远处发射红外的红外线装置、至少一个地平面模型板、至少一个子午面模型板；所述支撑架的一端设置在底座上，经度圈固定在支撑架的另一端，中轴的两端均固定在经度圈上，纬度圈设置在经度圈上且与中轴垂直，陀螺仪示意装置设置在纬度圈上，红外线装置设置在陀螺仪示意装置上且红外线装置发射出的红外线与陀螺仪示意装置的主轴平行；所述地平面模型板与子午面模型板相交且互相垂直的设置在球体上。本装置简单、新颖，直观、形象的描述陀螺仪的主轴相对地球的运动规律。

Description

一种陀螺仪视运动演示装置

技术领域

本发明涉及惯性技术领域，特别是一种陀螺仪视运动演示装置。

背景技术

陀螺罗经是船舶上非常重要的航海仪器，它是依据陀螺仪的定轴性和进动性特点研制的指向仪器，学习理解陀螺罗经需要准确把握陀螺仪在地球上的相对子午面及水平面的运动规律（陀螺仪的视运动）才能进一步理解陀螺罗经的工作原理。陀螺仪高速转动时，陀螺仪的主轴相对空间的初始指向不变，由于人所在的地球无时无刻都在进行自转运动，人所在的地平面及子午面都相对空间发生着变化，处在这个相对空间变化的地平面及子午面的人看到陀螺仪的主轴指向确是变化的。对于这个变化规律当前航海类院校在讲授时大多采用视频、动画的形式或理论分析的形式进行，这些方式方法固然能较好的满足教学需求，但是这种平面的图形，所能表达的空间关系是有限的，较为抽象，如果没有较强的空间想象能力就难以理解陀螺仪视运动规律。视运动是学习陀螺罗经的基础，学员在学习过程中缺乏形象、直观的陀螺仪视运动演示装置。目前暂未能搜索到能演示陀螺仪视运动的示教装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种陀螺仪视运动演示装置，本发明提供一种简单、新颖的装置，直观、形象、动态演示地球上不同纬度陀螺仪视运动规律。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种陀螺仪视运动演示装置，包括底座、支撑架、中轴、绕中轴自由转动的球体、经度圈、至少一个纬度圈、至少一个陀螺仪示意装置、至少一个用于向远处发射红外的红外线装置、至少一个地平面模型板、至少一个子午面模型板；其中，

所述支撑架的一端设置在底座上，经度圈固定在支撑架的另一端，中轴穿过球体且经过球体的球心，球体上标示有等间隔的经度线及纬度线，中轴的两端均固定在经度圈上，球体的球心和经度圈的圆心重合，中轴与底座不垂直，纬度圈设置在经度圈上且与中轴垂直，纬度圈上设有360°角度标示，陀螺仪示意装置设置在纬度圈上，红外线装置设置在陀螺仪示意装置上且红外线装置发射出的红外线与陀螺仪示意装置的主轴平行；

所述地平面模型板与子午面模型板相交且互相垂直的设置在球体上，其相交线为真北线，相交线的一端指向北，另一端指向南；地平面模型板与球体相切，取相交线上的中点作为参考点，该参考点为地平面模型板、子午面模型板与球体相接触的点；以参考点及相交线为基准，在地平面模型板上顺时针设置有0~360°刻度，在子午面模型板上顺时针设置有0~180°刻度。

作为本发明所述的一种陀螺仪视运动演示装置进一步优化方案，所述经度圈上每隔预设的距离设置有固定凹槽，纬度圈通过该固定凹槽设置在经度圈上，所述纬度圈上每隔预设的距离设置有螺孔，陀螺仪示意装置的底部设有螺帽，陀螺仪示意装置通过螺帽与纬度圈上的螺孔连接。

作为本发明所述的一种陀螺仪视运动演示装置进一步优化方案，所述陀螺仪示意装置的主轴平行于陀螺仪示意装置所在位置的地平面且指向球体的北极，陀螺仪示意装置的主轴在子午面模型板上的角度刻度为0°，在地平面模型板上的角度刻度为0°。

作为本发明所述的一种陀螺仪视运动演示装置进一步优化方案，经度圈为圆框架， 纬度圈为圆框架。

作为本发明所述的一种陀螺仪视运动演示装置进一步优化方案，所述地平面模型板与子午面模型板是粘贴在球体上。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明涉及一种教学仪器，提供一种简单、新颖的装置，直观、形象、动态演示地球上不同纬度陀螺仪视运动规律；直观、形象的描述陀螺仪的主轴相对地球的运动规律。

附图说明

图1是本发明一种陀螺仪视运动演示装置结构示意图。

图中的附图标记解释为：1-底座，2-经度圈，3-球体，4-纬度圈，5-中轴，6-红外线装置，7-陀螺仪示意装置，8-相交且相互垂直的地平面模型板及子午面模型板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种陀螺仪视运动演示装置的一种实施例，包括底座1、支撑架、中轴5、绕中轴自由转动的球体3、经度圈2、纬度圈4、陀螺仪示意装置7、用于向远处发射红外的红外线装置6、地平面模型板和子午面模型板8；其中，

所述支撑架的一端设置在底座上，经度圈固定在支撑架的另一端，中轴穿过球体且经过球体的球心，球体上标示有等间隔的经度线及纬度线，中轴的两端均固定在经度圈上，球体的球心和经度圈的圆心重合，中轴与底座不垂直，纬度圈设置在经度圈上且与中轴垂直，纬度圈上设有360°角度标示，陀螺仪示意装置设置在纬度圈上，红外线装置设置在陀螺仪示意装置上且红外线装置发射出的红外线与陀螺仪示意装置的主轴平行；

所述地平面模型板与子午面模型板相交且互相垂直的设置在球体上，其相交线为真北线，相交线的一端指向北，另一端指向南；地平面模型板与球体相切，取相交线上的中点作为参考点，该参考点为地平面模型板、子午面模型板与球体相接触的点；以参考点及相交线为基准，在地平面模型板上顺时针设置有0~360°刻度，在子午面模型板上顺时针设置有0~180°刻度。

所述经度圈上每隔预设的距离设置有固定凹槽，纬度圈通过该固定凹槽设置在经度圈上，所述纬度圈上每隔预设的距离设置有螺孔，陀螺仪示意装置的底部设有螺帽，陀螺仪示意装置通过螺帽与纬度圈上的螺孔连接。所述陀螺仪示意装置的主轴平行于陀螺仪示意装置所在位置的地平面且指向球体的北极，陀螺仪示意装置的主轴在子午面模型板上的角度刻度为0°，在地平面模型板上的角度刻度为0°。经度圈为圆框架， 纬度圈为圆框架。

球体3固定于中轴5，中轴5固定于经度圈2上，经度圈2固定于底座1上，经度圈2与纬度圈4的接触点设置两个卡槽，用于放置纬度圈4，纬度圈4上方设置有陀螺仪示意装置6，采用收音机天线示意陀螺仪示意装置7的主轴，陀螺仪示意装置的主轴满足空间360度任意指向。地平面模型板及子午面模型板8根据使用者需求粘贴于球体1上方，地平面模型板上方画制0~360度角度刻度及子午面模型板上方画制0~180度角度刻度，红外线装置6平行放置于陀螺仪示意装置7上。

本发明设有球体是用于模拟地球，可用一般的地球仪的球体代替，即称为地球球体。

经度圈采用圆框设计，其中，圆框中设置有中轴，中轴穿过地球球体，地球球体就可以绕着中轴进行转动，圆框的下部通过支撑架固定在底座上用于放置球体；经度圈上方间隔30度设置有固定凹槽。

纬度圈采用圆框设计，圆框的大小与经度圈设置的纬度凹槽相对应，纬度圈正好放置于经度圈上方；纬度圈上方间隔10度设置有螺孔。

陀螺仪示意装置，采用类似收音机天线形式设计，天线代表了陀螺仪主轴，在天线上方外加一圈圆板，整体就代表了陀螺仪整体。陀螺仪示意装置的主轴可以平面360度旋转，高度方向-90°~90°旋转。陀螺仪示意装置底端设置有螺帽，用于与纬度圈配合使用。

纬度圈的旋转与地球球体同步，在转动过程，保持陀螺仪示意装置的主轴始终保持最初的空间指向方向。

地平面模型板模拟地平面，子午面模型板模拟子午面，两者相互垂直，且上方设置有角度刻度。

旋转地球球体，通过观察陀螺仪主轴在纸板上方的角度变化，可以直观观察到地球上的人观测陀螺仪相对观测者地平面、子午面的角度变化情况。

本发明使用方法简介如下：

1、根据使用者的目标纬度，选取相应纬度的纬度圈，提前安装陀螺仪示意装置及红外装置于目标纬度圈上方，放置纬度圈于经度圈上方。

2、根据使用者的目标经度及目标纬度，将地平面模型板及子午面模型板粘贴于地球球体相应经纬度上方，转动纬度圈使其中某一个陀螺仪示意装置对应目标经度，并保持该陀螺仪示意装置的主轴初始位置相对地平面平行且指向地球球体的北极，即主轴在子午面模型板上的角度刻度为0°，在地平面模型板上的角度刻度为0°，打开陀螺仪示意装置上的红外线装置，确定红外线装置远处所指的点，同时可在纬度圈上方另外设置几个陀螺仪示意装置及红外线装置，将这些陀螺仪示意装置的主轴与之前调整好的陀螺仪示意装置主轴红外线打到一个点，并用在远处用记号笔记录红外线点的位置。

3、转动球体模拟地球自转，球体转动同时纬度圈也做相应的转动，待到转动停止时，调整陀螺仪示意装置的主轴指向使得红外线所指点在步骤2中远处所示的点位置，保证了陀螺仪示意装置的主轴的空间初始指向与步骤2中陀螺仪示意装置的空间初始指向一致，但由于球体转动过程中地平面模型板及子午面模型板也随球体发生了转动，此时两个模型板相比步骤2中相对空间发生了变化。这样，陀螺仪示意装置的主轴在相对空间变化的地平面模型板及子午面模型板中角度刻度发生了变化，通过查看地平面模型板及子午面模型板所示的角度即可得知在目标经纬度上方的陀螺仪主轴相对当地地平面及子午面的变化情况。

4、重复步骤2、3，步骤2中陀螺仪示意装置的主轴初始位置可以根据使用者的需要进行调整以分析不同初始位置条件下陀螺仪的视运动规律。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种陀螺仪视运动演示装置，其特征在于，包括底座、支撑架、中轴、绕中轴自由转动的球体、经度圈、至少一个纬度圈、至少一个陀螺仪示意装置、至少一个用于向远处发射红外的红外线装置、至少一个地平面模型板、至少一个子午面模型板；其中，

所述支撑架的一端设置在底座上，经度圈固定在支撑架的另一端，中轴穿过球体且经过球体的球心，球体上标示有等间隔的经度线及纬度线，中轴的两端均固定在经度圈上，球体的球心和经度圈的圆心重合，中轴与底座不垂直，纬度圈设置在经度圈上且与中轴垂直，纬度圈上设有360°角度标示，陀螺仪示意装置设置在纬度圈上，红外线装置设置在陀螺仪示意装置上且红外线装置发射出的红外线与陀螺仪示意装置的主轴平行；

所述地平面模型板与子午面模型板相交且互相垂直的设置在球体上，其相交线为真北线，相交线的一端指向北，另一端指向南；地平面模型板与球体相切，取相交线上的中点作为参考点，该参考点为地平面模型板、子午面模型板与球体相接触的点；以参考点及相交线为基准，在地平面模型板上顺时针设置有0~360°刻度，在子午面模型板上顺时针设置有0~180°刻度。

2.根据权利要求1所述的一种陀螺仪视运动演示装置，其特征在于，所述经度圈上每隔预设的距离设置有固定凹槽，纬度圈通过该固定凹槽设置在经度圈上，所述纬度圈上每隔预设的距离设置有螺孔，陀螺仪示意装置的底部设有螺帽，陀螺仪示意装置通过螺帽与纬度圈上的螺孔连接。

3.根据权利要求1所述的一种陀螺仪视运动演示装置，其特征在于，所述陀螺仪示意装置的主轴平行于陀螺仪示意装置所在位置的地平面且指向球体的北极，陀螺仪示意装置的主轴在子午面模型板上的角度刻度为0°，在地平面模型板上的角度刻度为0°。

4.根据权利要求1所述的一种陀螺仪视运动演示装置，其特征在于，经度圈为圆框架，纬度圈为圆框架。

5.根据权利要求1所述的一种陀螺仪视运动演示装置，其特征在于，所述地平面模型板与子午面模型板是粘贴在球体上。