陀螺罗经的结构
03双转子陀螺罗经(安) (1)
5）加速启动装置：缩短启动时间的设备 ——斯伯利37型罗经 6）压降自动保护系统：用来自动控 制随动系统以保护罗经 ——阿玛勃朗10型罗经
3. 分罗经 1）作用：用来复示主罗经航
向的设备 2）种类：
① 航向分罗经：置于所需航向示度处，读取航向 ② 方位分罗经：驾驶室外左右两侧对称船舶首尾 线安装，测目标方位 3）组成： ① 同步接收器：接收主罗经送来的航向信号 ② 粗细刻度盘：读取航向 ③ 手调匹配器：将分罗经航向调与主罗经航向读数一致
陀 内 重
二、随动部分 跟踪灵敏部分一起转动，使航向刻度盘0-180线与（图片）
主轴始终保持一致，并通过支承液体向陀螺球供电。
1. 随动球：不密封，对流均热；电木柱、有机玻璃； 顶、底、赤道、随动电极；
2. 中心导杆、蜘蛛架
3. 汇电环：6 个环； 4、5、6环→27、28、29号螺钉→顶、底、赤道电极； 随动电极→30、31号螺钉→2、3环→放大器→方位电 机 4. 方位齿轮：与汇电环上托板固连 5. 航向刻度盘：
四. 温控系统
组成：微动开关、乙醚管、加热器、电风扇、蜂鸣器
图片 工作温度： T＜49 加热器工作 T = 49 加热器停止工作 T = 52 电风扇工作，冷却 降温 T = 57 电风扇工作，蜂鸣器报警，应采取措施 T = 60 停机检修
第三节 使用与保养
一. 使用 应避免频繁开关机，一般停靠码头时间不长不关机。 开航前 4～5小时启动，上次关机停泊码头航向未变 可2～3小时。 1.启动前的检查 1）电源开关、随动开关是否位于断开（0）位置。 2）各部分清洁、机械转动灵活、插头接头零部件牢固。 3）贮液缸液量是否正常。 4）各分罗经、航向记录器等航向是否与主罗经一致。 2.开机 1）接通电源操纵箱上的电源开关。 2）等20～90分钟后接通随动开关。 图片
航海仪器-第1节 陀螺罗经6 阿玛—勃朗10型陀螺罗经
二、随动系统：
MK10型罗经有方位和倾斜两套随动系 统，可以在方位和高度上同时跟踪陀螺球。
陀螺球 （电磁铁） 倾斜放大器 方位放大器 倾斜电机 方位电机
贮液缸 （8字线圈）
看结构图
倾斜平衡环 方位平衡环
倾斜齿轮 方位齿轮
•随动信号测量装置：
8字型敏感线圈和电磁铁
摆 信 号
倾斜放大器
倾斜 电机 方位 电机
水平扭丝 受扭 垂直扭丝 受扭
水平轴控 制力矩 垂直轴阻 尼力矩
方位放大器
四、传向系统： （直流步进式）
•组成：步进发送器、开关电路和步进接收器。
齿轮传动
方位 随动电机
步进 发送器
开关电路
步进接收器 （分罗经）
•步进精度：1/6度。
•方位刻度盘 •贮液缸 •倾斜平衡环 •方位平衡环 •倾斜随动电机
阿玛—勃朗10型陀螺罗经
概 述
一 阿玛勃朗系列典型产品(属电控罗经)
•阿玛勃朗MK10型 •SGB1000型
二 电控罗经的工作原理:
垂直轴 力矩器 电磁摆
Z •动量矩指北
•电磁摆产生摆信号;
Y
转子
内环
•摆信号放大后分别 送至水平及垂直轴 力矩器,产生水平轴 控制力矩及垂直轴 水平轴 阻尼力矩。 力矩器
电磁铁 8字型线圈 （贮液缸南 北轴内壁处）
三、控制力矩和阻尼力矩的产生：
•电磁摆及摆信号：
u0
•电磁摆可敏感出贮液缸相对于水平面的倾角。 •输出的摆信号（U0）与水平倾角成比例。
摆 信 号
倾斜放大器
倾斜 电机 方位 电机
水平扭丝 受扭 垂直扭丝 受扭
双转子陀螺罗经结构与支承液体的配制
实验一、双转子陀螺罗经结构与支承液体的配制一、实验的目的熟悉双转子陀螺罗经结构，掌握的组成与配制方法。
二、实验内容1. 主罗经结构的认识；参照教材安许茨4型陀螺罗经结构。
安许茨4型罗经整套设备组成及作用如下：1）主罗经：指示航向；2）分罗经：复示主罗经航向；3）分罗经接线箱：提供主、分罗经的接线；4）航向记录器：记录船舶历史航向；5）变流机：将船电转变为陀螺马达三相电；6）变压器箱：提供主罗经工作的其它电源，对罗经进行开关操作；7）报警器：对主罗经的工作进行监控，提供电源和温度报警。
2. 支承液体的组成与配制方法；安许茨4型陀螺罗经液体配方：蒸馏水10L甘油1Lg（20℃时比重r=1.23g/cm3）安息香酸(苯甲酸) 10注：支承液体20℃时，比重r=1.021～1.022g/cm3其中甘油起增加比重的作用，以提高液体的浮力，由于甘油的比重大，所以数量多少对支承液体比重有明显影响，故甘油量要求准。
安息香酸(又名苯甲酸) 其作用为提高支承液体的导电率，蒸馏水为其它成分的溶剂起稀释作用，故要求质量纯、净、不混入杂质。
配制方法：（1）将规定数量的蒸馏水和甘油倒入清洁后的储液缸内或其他清洁的容器内，搅拌均匀。
（2）用非金属容器到入液体加安息香酸置于电炉加热溶解直到完全溶解为止，然后倒入缸内，并充分搅拌均匀。
（3）用比重计检查液体比重，同时测定液体温度，根据所测温度在液体比重曲线上查出液体比重范围，比较液体比重是否在允许范围内。
（4）如果实测值超过公差规定范围，应加甘油或蒸馏水调整之，为了使比重增加或减小0.0005g/cm3，约需加30cm3甘油或300cm3蒸馏水，加入后搅拌均匀，再进行检查直至符合要求为止。
若在船上无比重计时，可以陀螺球代替。
配制支承液体时应注意：（1）不允许用淡水来代替蒸馏水或用普通金属容器来盛放支承液体，否则会加速支承液体变质。
（2）在随动球（含陀螺球）未放入储液缸时，储液缸内的支承液体其液面应至储液缸观察窗直径2/3处，多余量应取出备用。
陀螺罗经指北原理
a rv
=
V cos C
Rewe cos?
1.仅取决于航速（V）、航向（C）、和地理纬度（ ? ）， 与罗经结构参数无关。任何罗经均会产生速度误差。
2.随船速（V） 、纬度（ ? ）的增大而增大。
3.航向偏北，αrv>0, 西误差； 航向偏南， αrv<0, 东误差。
4 . 东西航向无误差，南北航向误差最大。
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第二节 速 度 误 差(speed error)
五、速度误差的消除
V3
u2 r
V2
V1
（W ）
V3
u2 r
V2
V1`
1.查表法： 2.外补偿法：移动刻度盘。 3.内补偿法：施加补偿力矩。
?可施加垂直轴补 偿力矩，产生V1` （E） 以抵消V3。
第二节 冲 击 误 差(Ballistic error)
? 将右手大拇指与四指垂直，四指顺着转 动的方向朝内弯曲，则大拇指所指的方 向即是角速度向量的方向'
Z
F
H X
My Y
? 进动角速度（ w)、动量矩和外力矩三者之间是互相
垂直的，进动角速度的方向 (和大小取决于动量矩和外
力矩的方向和大小。
? Wpz = My/H
-Wpy = Mz/H
? Wpy和Wpz是陀螺仪相对于宇宙空间的绝对角速度在 OY
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第二节 速 度 误 差(speed error)
二、船舶作恒速恒向运动时的旋转角速度及其在 地理坐标系各坐标轴上的分量；
N VN
C O
V VE E
?设船偏北航行，航速 V， 航向 C 。
VN=VCosC
陀螺罗经的结构
2.球内部件： (点击可看图 球内部件： 点击可看图 球内部件 点击可看图)
•陀螺马达 陀螺马达 •灯型支架 灯型支架 •液体阻尼器 液体阻尼器 •电磁上托线圈 电磁上托线圈
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三、随动部分： 随动部分：
1.组成： 组成： 组成 随动球、中心导杆、蜘蛛架、 随动球、中心导杆、蜘蛛架、 汇电环、方位齿轮和方位刻度盘。 汇电环、方位齿轮和方位刻度盘。 2.作用： 作用： 作用 跟踪陀螺球航向， 跟踪陀螺球航向，在刻度盘上指 示航向，并给陀螺球供电 陀螺球供电。 示航向，并给陀 尼 器
返回
电 磁 上 托 线 圈
返回
陀 螺 球
返回
•
灯 型 支 架
返回
•
电刷 中心导杆 蜘蛛架
返回
返回
返回
返回
返回
返回
返回
返回
A.随动球：(out-sphere) 随动球： 随动球
返回
B.中心导杆和蜘蛛架： （net of outer 中心导杆和蜘蛛架： 中心导杆和蜘蛛架 sphere and spider legs） ）
电刷 中心导杆 蜘蛛架
返回
•三相电流走向： 三相电流走向： 三相电流走向 汇电环— 中心导杆— 导电螺钉— 随动球电 极— 支撑液体— 陀螺球电极
在船上为了消除附加的干扰力矩对灵敏部分的影响， 在船上为了消除附加的干扰力矩对灵敏部分的影响， 在主罗经的结构中增设了随动部分， 在主罗经的结构中增设了随动部分，借助于随动系 统使其跟踪灵敏部分运动，带动航向刻庋盘上的0° 统使其跟踪灵敏部分运动，带动航向刻庋盘上的 ° 到180°的刻度线与陀螺球主轴南北线始终保持一致； °的刻度线与陀螺球主轴南北线始终保持一致； 并把灵敏部分支承在固定部分上。 并把灵敏部分支承在固定部分上。
航海仪器-第1节 陀螺罗经4 安许茨22型陀螺罗经
E5: 随动系统故障
E6: 温度传感器故障
E7: 陀螺球高度偏离正常值范围
E8: 加热器统故障
E9: 支承液体温度>70ºC
四、（二）安许茨22型操作使用
2、更换支承液体和密封圈
• 规定每三年更换一次
• 关闭罗经,约等30min,方可进行 • 230cm3蒸馏水(红色标签) 从红螺钉孔注入储藏室 • 840cm3支承液体(绿色标签) 从绿色螺钉孔注入
系统所需要的各种电源. • 组成: 数个稳压电路和 (55V 400HZ)逆变器. • 稳压电路：将船电变换成电子传感器所
需的各种稳定的直流电。 • 逆变器的作用: 将直流24V船电变换成陀螺 球及离心泵所需的单相55V 400HZ电源.
2）、随动系统
• 组成:
随动传感器、放大器 、 A/D转换器、CPU、 随动电机控制器和随动步进电机.
（三）安许茨22型罗经
特点
1.高精度，适合于高速船舶使用 2.快速稳定功能，找北稳定时间由4h缩短到1h 3.数字化，打印机代替航向记录器 4.提供多种数字和模拟传向信号，可以提供船舶转向速率 功能 5.使用网络接口 6.减少能耗和噪声，提高可靠性采用逆变器直流供电系统 7.设备小型化
1、主罗经结构
• 按一次B14,航向消失
• 再按,显示警告字符
2、警告信号显示
警告字符所表示的含义如下:
C1: 电风扇功能失效
C2: 加热器功能失效
C3: 支承液体温度>65ºC
C4: 温度控制器功能失效
C5: 船电断电且支承液体温度≥45ºC
3、故障信号显示
出现故障
随动系统被切断
第一次ED1
航向显示被取消
第二次ED2
安许茨4型陀螺罗经的结构及使用注意事项
安许茨4型陀螺罗经（Anschütz-4型）（一）结构认识1．总体结构及作用(1)主罗经：指示船舶航向。
(2)变流机或逆变器：将船电转换成罗经各部分所需要的电源(3)变压器箱或自动启动箱和报警装置：对罗经进行启动、关闭和临视其工作。
(4)分罗经接线箱及分罗经：复示主罗经航向示度。
(5)航向记录器：显示及记录船舶航向。
2．主罗经结构及作用主罗经结构由三大部分构成。
（1）灵敏部分(陀螺球)：为一密封的球体，浸浮在随动球内的支承液体中。
起找北、指北的作用，是罗经的核心部件。
①陀螺球内的陀螺马达、阻尼器、灯形支架、电磁上托线圈等结构及安装方法；陀螺马达的供电及润滑方法。
②陀螺球外表面的五个电极名称及其作用；航向刻度线。
（2）随动部分：主要由随动球、中心枢轴、蜘蛛架、导电环、方位齿轮和罗经刻度盘等组成，置于贮液缸中，由上、下推力轴承支承在固定部分上。
能跟随灵敏部分一起转动，使航向刻度盘上的0º到180º的刻度线与陀螺球主轴南北线始终保持一致，用于复示并发送陀螺球所示的航向。
①随动球上、下半球及其连接方法。
②随动球各导电电极名称及其作用。
③蜘蛛架与导电螺钉。
④中心导杆及随动球的悬吊方法，导向轴承。
⑤汇电环及各电极间的导电途径，28号导电螺钉。
⑥方位齿轮、航向刻度盘及与随动球间的位置关系。
⑦主罗经如何指示出新航向。
（3）固定部分：是主罗经与船舶固定相连的部分。
由罗经桌、罗经箱等组成，提供灵敏部分正常工作的外部条件。
①罗经桌及桌上的各主要部件、贮液缸及平衡环的作用。
②支承液体。
③平衡重物及罗经桌的校平。
④罗经壳，主罗经基线，基线的粗调及微调。
⑤温控及报警系统：乙醚管、微动开关、加热器、风扇、蜂鸣器。
温度控制方法及范围。
（二）安许茨4型罗经的使用1.开机前的检查与准备(1)船电开关、变压器箱上的电源开关、主罗经左侧小门内的随动开关置于“断”位置。
(2)主罗经各部分在正常位置，主罗经上及分罗经接线箱中的保险丝应完好。
04单转子陀螺罗经(斯、阿)
陀螺马达
衔铁
组合支承方式
陀螺球及其支架组合件经过精密的动、静平衡后， 置于注满硅油的罗经壳内。 罗经在正常工作温度时，陀螺球及其支架组合件的 比重与硅油的比重相等，在罗经壳体内的硅油中呈 中性悬浮，垂直轴承和水平轴承仅起导向作用而不 承受陀螺球的重量。
二、随动部分 叉形随动环、方位齿轮、枢轴、汇电环、航向刻度盘 三、固定部分 罗经座（贮液缸）、支承板（罗经桌）、上盖、 减震装置、 锁紧杠杆（将陀螺球和叉形随动环锁在一起）
第一节 主罗经结构
一、灵敏部分 叉形随动环 1. 陀螺球：充有氦气的密封球体。 一个陀螺马达，动量矩H指南，重心和中心重合。 空气管 2. 垂直环：合金铸件，呈圆环形，定陀螺球中心。 3. 南北轴两端水银杯装硅油——产生控制力矩。 4. 陀螺球西侧阻尼配重30 g——产生阻尼力矩。 5. 三相电导电游丝从转子轴中引入。
陀螺球 金属杯
陀螺转子
连通管
垂直环
航向余弦解算器 航向信号 支承板（罗经桌） 方位电机 方位齿轮 叉形随动环 垂直环 随动信号 放大器 电解液水准器
衔铁 陀螺球 力矩器 随动变压器 陀螺马达 枢轴
航向余弦解算器
（罗经桌）支承板
航向信号 方位电机
方位齿轮 电解液水准器 叉形随动环 垂直环 力矩器 陀螺球 随动变压器 随动信号 放大器
第二节 电路系统
一. 电源系统：静止型逆变器 组成：整流稳压电路、调谐转换电路、分相电路。
船电 整流稳 压电路 24 V 直流 115 V 400 Hz 分相 电路 单相交流 115 V 400 Hz 三相交流 调谐转 换电路
全部装在电子控制箱内，各种开关、指示灯、 保险丝装在面板上。
电子控制箱图片
控制电路
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下半球 上半球 导电螺钉 汇电环 中心导杆 蜘蛛架
C.方位刻度盘与齿轮： 方位刻度盘与齿轮： 方位刻度盘与齿轮
刻度盘
方位齿轮 方位电机
返回
四、固定部分（fixed element）： 固定部分（ ）：
•组成：贮液缸、罗经桌、平衡环系统、罗经箱。 组成：贮液缸、罗经桌、平衡环系统、罗经箱。 组成
结束
陀 螺 马 达
返回
液 体 阻 尼 器
返回
电 磁 上 托 线 圈
返回陀 螺 球返回•灯 型 支 架
返回
•
电刷 中心导杆 蜘蛛架
返回
返回
返回
返回
返回
返回
返回
安许茨4型罗经主罗经结构 第二节 安许茨 型罗经主罗经结构
主罗经组成： 灵敏部分（ 主罗经组成： •灵敏部分（Sensitive element) 灵敏部分
灵敏部分起找北指北作用， 灵敏部分起找北指北作用，由陀螺仪及其控制设 备和阻尼设备组成。 备和阻尼设备组成。
•随动部分（Follow-up element) 随动部分（ 随动部分
述
•普拉特：（PLATH-德国） PLATH-C型 普拉特：（ 德国） 普拉特：（ 德国 型 •北辰（日本） 北辰（日本） 北辰 •航海 型（中国） 航海I型 中国） 航海 CMZ-300、CMZ、 500型 型 退出
安许茨系列罗经主要共性： 二 、 安许茨系列罗经主要共性：
灵敏部分为双转子陀螺球、 灵敏部分为双转子陀螺球、 采用液浮和辅助支承； 采用液浮和辅助支承； 利用陀螺球重心下移产生 水平轴控制力矩； 水平轴控制力矩； 利用液体阻尼器产生 水平轴阻尼力矩。 水平轴阻尼力矩。
安许茨4型罗经的整套设备组成： 安许茨 型罗经的整套设备组成： 型罗经的整套设备组成
第三章 安许茨系列陀螺罗经
第一节 概 一 安许茨系列典型产品
•安许茨系列： 安许茨系列： 安许茨系列 ANSCHUTZ-德国 德国） （ANSCHUTZ-德国） 标准IV、 、 、 、 标准 、4、6、14、 20型 22型 20型、22型
陀螺罗经的组成
近代船用陀螺罗经，按其结构特征和工作原理， 近代船用陀螺罗经，按其结构特征和工作原理，可分 安许茨系列、斯伯利系列和阿玛－勃朗系列等三种 为安许茨系列、斯伯利系列和阿玛－勃朗系列等三种 系列罗经。 系列罗经。 任何一种系列的陀螺罗经，均由主罗经及其附属仪器 主罗经及其 任何一种系列的陀螺罗经，均由主罗经及其附属仪器 组成。 组成。 主罗经是陀螺罗经的主体，具有指示船舶航向的性能； 主罗经是陀螺罗经的主体，具有指示船舶航向的性能； 主体 附属仪器则是确保主罗经正常工作的必需设备。 附属仪器则是确保主罗经正常工作的必需设备。 附属仪器包括：分罗经、航向记录器、罗经电源（ 附属仪器包括：分罗经、航向记录器、罗经电源（变 流机或逆变器）、电源控制装置和报警装置等。 ）、电源控制装置和报警装置等 流机或逆变器）、电源控制装置和报警装置等。 分罗经、 分罗经、分罗经接线箱和航向记录器用于复示主罗经 航向示度的仪器； 航向示度的仪器； 罗经电源将船电转换成罗经用电； 罗经电源将船电转换成罗经用电； 电源控制装置和报警装置用以对陀螺罗经进行启动、 电源控制装置和报警装置用以对陀螺罗经进行启动、 关闭和监视其工作。 关闭和监视其工作。
返回
A.随动球：(out-sphere) 随动球： 随动球
返回
B.中心导杆和蜘蛛架： （net of outer 中心导杆和蜘蛛架： 中心导杆和蜘蛛架 sphere and spider legs） ）
电刷 中心导杆 蜘蛛架
返回
•三相电流走向： 三相电流走向： 三相电流走向 汇电环— 中心导杆— 导电螺钉— 随动球电 极— 支撑液体— 陀螺球电极
•固定部分（Fixed element) 固定部分（ 固定部分
固定部分是与船舶甲板固定的部分；提供灵敏都 固定部分是与船舶甲板固定的部分； 分正常工作的外部条件。 分正常工作的外部条件。
灵敏部分（陀螺球 灵敏部分（陀螺球-gyrosphere）： ）：
1.球 壳： 球
•绝缘硬橡胶 绝缘硬橡胶 电 极 顶电极 底电极 电极 电极 • •
在船上为了消除附加的干扰力矩对灵敏部分的影响， 在船上为了消除附加的干扰力矩对灵敏部分的影响， 在主罗经的结构中增设了随动部分， 在主罗经的结构中增设了随动部分，借助于随动系 统使其跟踪灵敏部分运动，带动航向刻庋盘上的0° 统使其跟踪灵敏部分运动，带动航向刻庋盘上的 ° 到180°的刻度线与陀螺球主轴南北线始终保持一致； °的刻度线与陀螺球主轴南北线始终保持一致； 并把灵敏部分支承在固定部分上。 并把灵敏部分支承在固定部分上。
2.球内部件： (点击可看图 球内部件： 点击可看图 球内部件 点击可看图)
•陀螺马达 陀螺马达 •灯型支架 灯型支架 •液体阻尼器 液体阻尼器 •电磁上托线圈 电磁上托线圈
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三、随动部分： 随动部分：
1.组成： 组成： 组成 随动球、中心导杆、蜘蛛架、 随动球、中心导杆、蜘蛛架、 汇电环、方位齿轮和方位刻度盘。 汇电环、方位齿轮和方位刻度盘。 2.作用： 作用： 作用 跟踪陀螺球航向， 跟踪陀螺球航向，在刻度盘上指 示航向，并给陀螺球供电 陀螺球供电。 示航向，并给陀螺球供电。