專利名稱：一種定向指北裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方向測(cè)量?jī)x器，尤指提供一種可以同時(shí)克服及校正一般利用地磁感應(yīng)的定向裝置因常受到各種干擾源所產(chǎn)生磁干擾，而造成測(cè)量誤差的慣性定向指北裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行普遍使用的定向裝置俗稱指北(南)針或羅盤(pán)(經(jīng))，其屬于一種以中心一根磁針感應(yīng)地球地磁南北磁極的裝置，由于其極易取得及方便攜帶，因此被廣泛地應(yīng)用于日常生活或工作中，以用來(lái)辨別方向的裝置(簡(jiǎn)稱磁羅盤(pán))。利用磁針感應(yīng)的磁羅盤(pán)早在幾千年之前即被古人所發(fā)明、使用；而中華民族自古以來(lái)特有之一門應(yīng)天時(shí)地利選擇環(huán)境的堪輿(又稱風(fēng)水、地理)文化，主要就是利用磁羅盤(pán)做為上至城都下至一般家庭居所或家族祖先墓地的環(huán)境及方位的量測(cè)。隨著人類生活水平和科技日新月異，加上現(xiàn)代建筑技術(shù)和日常生活便利需求上， 多了許多不同古代的生活設(shè)備環(huán)境，但也產(chǎn)生許多古代沒(méi)有的干擾源，如電流、無(wú)線訊號(hào)、 鐵、鋼筋、礦石，甚至于太陽(yáng)黑子活動(dòng)等等，而這些干擾源充斥在現(xiàn)代住家環(huán)境之中。因此， 磁羅盤(pán)在上述干擾源的影響下，使得方向角度的量測(cè)不可避免的產(chǎn)生一定的誤差。眾所周知，陀螺儀能制成指向儀器(陀螺羅經(jīng))，是因?yàn)橥勇輧x有著自己的、獨(dú)特的動(dòng)力學(xué)特性，這些特性就是定軸性和進(jìn)動(dòng)性；其中，定軸性(gyroscopic inertia) 是在不受外力矩作用時(shí)，自由陀螺儀主軸保持它的空間的初始方向不變；至于，進(jìn)動(dòng)性 (gyroscopicprecession)則是在外力矩作用下，陀螺儀主軸的動(dòng)量矩矢端以快捷方式趨向外力矩矢端，作進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)或稱旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)。為使陀螺儀主軸指北端向西與子午面北半平面同步偏轉(zhuǎn)，自然應(yīng)想到用陀螺儀的進(jìn)動(dòng)特性，而陀螺儀的定軸性和進(jìn)動(dòng)性是可以利用外力矩的作用互相轉(zhuǎn)化的。而機(jī)械性質(zhì)的陀螺儀很多都是直接由地球重力作用獲得控制力矩的，故把這種力矩稱為重力控制力矩。在實(shí)踐中，通常都是利用固體或液體的重心下移方法直接獲得重力控制力矩，我們看到重心下移的陀螺儀，不但有自動(dòng)尋找子午面的性能，而且還能自動(dòng)抵達(dá)子午面里的穩(wěn)定位置；并保持跟隨子午面同步轉(zhuǎn)動(dòng)即指北，成為名符其實(shí)的陀螺羅經(jīng)?，F(xiàn)有的航海電羅經(jīng)技術(shù)亦是利用此原理制成，但由于航海電羅經(jīng)必須考慮船是行進(jìn)在大海中，會(huì)產(chǎn)生緯度誤差(latitude error)、速度誤差(speed error)、沖擊誤差 (ballistic error)、搖擺誤差(rolling error)、基線誤差等等，必須要配合很多機(jī)械結(jié)構(gòu)和校正技術(shù)才能完整應(yīng)用；以至于，電羅經(jīng)體積及重量和所需電力過(guò)于龐大、校正時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，所以并不適合陸地上方位定向要具有可輕便攜帶的特性使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種定向指北裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中指向裝置經(jīng)常會(huì)受到各種干擾源所產(chǎn)生的磁干擾，而造成測(cè)量誤差的問(wèn)題。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種定向指北裝置，其中，包括ー組殼體，其內(nèi)部具有容置空間，以及在其頂部設(shè)有ー開(kāi)孔；一陀螺儀，設(shè)在該組殼體的容置空間處，具有一個(gè)位于中心并可旋轉(zhuǎn)的陀螺儀；一分度盤(pán)總成，設(shè)在該殼體頂部的開(kāi)孔處，該陀螺儀軸心相對(duì)設(shè)在該分度盤(pán)總成 的中心。進(jìn)一歩，該分度盤(pán)總成具有以陀螺儀軸心為旋轉(zhuǎn)中心的兩個(gè)盤(pán)面，該兩個(gè)盤(pán)面以 內(nèi)、外圈的方式配置，并可互相調(diào)整角度差，以及在調(diào)整后可彼此固定。進(jìn)一歩，該兩個(gè)盤(pán)面上制作有堪輿及方位資料。進(jìn)一歩，該陀螺儀為機(jī)械式陀螺儀。進(jìn)一歩，該陀螺儀為多軸慣性自由陀螺儀。進(jìn)一歩，該陀螺儀為數(shù)字式或感應(yīng)式電子陀螺儀。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明利用陀螺儀角動(dòng)量守恒的原理使高速旋轉(zhuǎn)陀螺儀產(chǎn)生的 慣性力，使得陀螺轉(zhuǎn)子軸向具有定軸性和指向與地球自轉(zhuǎn)軸同向(即真北)進(jìn)動(dòng)性的特性。 從而可以使該陀螺儀取代磁羅盤(pán)慣用的磁針，而得到定向和真北的正確指向。


圖1為本發(fā)明的定向指北裝置外觀立體圖；圖2為本發(fā)明的定向指北裝置的平面結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3為本發(fā)明的定向指北裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖中10 定向指北裝置11 殼體12 陀螺儀121 陀螺儀軸向指針盤(pán)13 分度盤(pán)總成 131 盤(pán)面132 盤(pán)面
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一歩解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡 述。如圖1及圖2所示，本發(fā)明定向指北裝置10包括有一組殼體11、一陀螺儀12，以 及一分度盤(pán)總成13 ；其中殼體11概呈一方盒狀，其內(nèi)部具有供容納陀螺儀12的容置空間，以及在其頂部設(shè) 有一開(kāi)孔，分度盤(pán)總成13即設(shè)在該殼體11頂部的開(kāi)孔處。陀螺儀12設(shè)在殼體11的容置空間處，該陀螺儀12可以為機(jī)械式自由陀螺儀、多 軸向慣性陀螺儀，或是各類數(shù)字式電子陀螺儀，其主要具有一個(gè)位于中心可以旋轉(zhuǎn)的陀螺 儀12且與陀螺儀12軸向相同的陀螺儀軸向指針盤(pán)121，陀螺儀軸向指針盤(pán)121中心優(yōu)選相 對(duì)位于陀螺儀12的軸心上方及殼體11頂部的開(kāi)孔中心處。分度盤(pán)總成13設(shè)在殼體11頂部的開(kāi)孔處，使陀螺儀12軸心相對(duì)設(shè)于分度盤(pán)總成 13的中心；分度盤(pán)總成13具有以陀螺儀軸向指針盤(pán)121為旋轉(zhuǎn)中心的兩個(gè)盤(pán)面131、132，該兩個(gè)盤(pán)面131、132以內(nèi)、外圈的方式配置，并可互相調(diào)整角度差(即磁偏角)，以及在調(diào)整后可彼此固定；以及，該兩個(gè)盤(pán)面131、132可進(jìn)一步制作有關(guān)于堪輿和方位等相關(guān)資料。本發(fā)明定向指北裝置主要利用陀螺儀12旋轉(zhuǎn)慣性力產(chǎn)生定軸性和進(jìn)動(dòng)性原理， 一旦陀螺儀12開(kāi)始旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生慣性力，基于角動(dòng)量守恒理論，其陀螺轉(zhuǎn)子的角動(dòng)量使陀螺儀 12轉(zhuǎn)子軸向具備抗拒方向改變的趨向定軸性和進(jìn)動(dòng)性的性質(zhì)，從而達(dá)到定向和尋得真北 (正北)目的，再利用真北和磁北的磁偏角數(shù)據(jù)同時(shí)克服及校正一般利用地磁感應(yīng)的定向裝置受到各種干擾源產(chǎn)生的磁干擾測(cè)量誤差。本發(fā)明定向指北裝置在使用時(shí)，即通過(guò)分度盤(pán)總成13的盤(pán)面131、132上的角度、 數(shù)據(jù)與陀螺儀12的陀螺轉(zhuǎn)子軸向指針盤(pán)121的軸向進(jìn)行定向；利用陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)軸向永遠(yuǎn)指北，而得到真北的正確指向，而可由陀螺儀12取代磁羅盤(pán)慣用的磁針，做為現(xiàn)行的堪輿(風(fēng)水)羅盤(pán)和指北針使用，進(jìn)而提升方向辨別的準(zhǔn)確性。再者，因在地球各個(gè)緯度不同的地區(qū)，真北和磁北有不同的磁偏角，一般磁偏角的數(shù)據(jù)可以由各大天文信息中心取得，抑或是在同緯度之同地區(qū)找出一個(gè)戶外無(wú)磁干擾的地方，可先用磁羅盤(pán)測(cè)量磁北數(shù)據(jù)，再用本發(fā)明的定向指北裝置量測(cè)一次換算真北數(shù)據(jù)，兩者相差角度數(shù)據(jù)即是磁偏角數(shù)據(jù)。然后在有磁干擾地方量測(cè)，因本發(fā)明的定向指北裝置利用慣性定向完全不受磁干擾影響，故可利用本發(fā)明的定向指北裝置同時(shí)換算出在移動(dòng)后有磁干擾地方得到正確方向的數(shù)據(jù)。以及，該分度盤(pán)總成13內(nèi)、外圈的盤(pán)面131、132經(jīng)調(diào)整相差磁偏角并彼此固定后， 當(dāng)任一盤(pán)面旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)、外圈的盤(pán)面131、132即可同步旋轉(zhuǎn)，再以內(nèi)圈零度角對(duì)應(yīng)該陀螺儀軸向方向(或真北向)，即可利用兩個(gè)盤(pán)面131、132調(diào)整相差磁偏角，同時(shí)得到磁北與真北以及其周圍正確方向數(shù)據(jù)。上述實(shí)施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
權(quán)利要求
1.一種定向指北裝置，其特征在于，包括一組殼體，其內(nèi)部具有容置空間，以及在其頂部設(shè)有一開(kāi)孔；一陀螺儀，設(shè)在該組殼體的容置空間處，具有一個(gè)位于中心并可旋轉(zhuǎn)的陀螺儀；一分度盤(pán)總成，設(shè)在該殼體頂部的開(kāi)孔處，該陀螺儀軸心相對(duì)設(shè)在該分度盤(pán)總成的中心。
2.如權(quán)利要求1所述的一種定向指北裝置，其特征在于，該分度盤(pán)總成具有以陀螺儀軸心為旋轉(zhuǎn)中心的兩個(gè)盤(pán)面，該兩個(gè)盤(pán)面以內(nèi)、外圈的方式配置，并可互相調(diào)整角度差，以及在調(diào)整后可彼此固定。
3.如權(quán)利要求2所述的一種定向指北裝置，其特征在于，該兩個(gè)盤(pán)面上制作有堪輿及方位資料。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種定向指北裝置，其特征在于，該陀螺儀為機(jī)械式陀螺儀。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種定向指北裝置，其特征在于，該陀螺儀為多軸慣性自由陀螺儀。
6.如權(quán)利要求1或2所述的一種定向指北裝置，其特征在于，該陀螺儀為數(shù)字式或感應(yīng)式電子陀螺儀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以同時(shí)克服及校正一般利用地磁感應(yīng)的定向裝置，解決經(jīng)常受到各種干擾源產(chǎn)生的磁干擾而造成測(cè)量誤差的定向指北裝置；本發(fā)明利用慣性力產(chǎn)生定軸性和進(jìn)動(dòng)性的原理，從而尋得真北(正北)，再利用真北和磁北磁偏角數(shù)據(jù)同時(shí)克服及校正一般利用地磁感應(yīng)的定向裝置受到各種干擾源產(chǎn)生的磁干擾測(cè)量誤差。從而可替代一般利用磁針感應(yīng)的磁羅盤(pán)，做為現(xiàn)行的堪輿(風(fēng)水)羅盤(pán)和便于攜帶式指北(南)針的相關(guān)工具使用，進(jìn)而提升方向辨別的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01C19/38GK102401650SQ20101028831
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者高銘鴻 申請(qǐng)人:高銘鴻