第一章 陀螺罗经指北原理1-2-2008
寻北仪原理及典型指标参数
寻北仪原理 简介和分类 寻北仪是罗盘的一种，是用来寻找某一位置的真北方向值。陀螺寻北仪又称陀螺罗盘，是利用陀螺原理测定地球自转角速率在当地水平面投影方向（即真北方位）的一种惯性测量系统。它的寻北过程无需外部参考。除受高纬度限制之外，它的寻北测量不受天气、昼夜时间、地磁场和场地通视条件的影响。陀螺寻北仪是一种精密惯性测量仪器，通常用于为火炮、地对地导弹和地面雷达等机动武器系统提供方位参考。根据所用陀螺类型，陀螺寻北仪可分为以下三种： ◆以二自由度陀螺作为地球自转敏感器的寻北仪（如悬挂摆式陀螺寻北仪） ◆以单轴速率陀螺作为敏感器的寻北仪（如捷联式陀螺寻北仪，高精度，例SDI-151） ◆平台寻北系统 陀螺寻北仪对环境的振动干扰（特别是对低频振动干扰）极为敏感。根据使用环境，陀螺寻北仪可分为地面架设的高精度寻北仪、车载陀螺寻北仪和船用动基座陀螺寻北仪三种。 工作原理 陀螺寻北仪原理 陀螺仪是一种机械转动部件的惯性测量元件，具有耐冲击、灵敏度高、寿命长、功耗低、集成可靠等优点，是新一代捷联式惯性导航系统中理想的惯性器件。 在基于陀螺的寻北应用中，采用的大多数方法是FOG转动固定角度，通过确定偏移量计算相对北方向的夹角。为了精确指北，还必须消除FOG的漂移。一般使用一个旋转平台如图1所示，将陀螺置于动基座上，动基座平面平行于水平面，陀螺的敏感轴平行于动基座平面。开始寻北时，陀螺处于位置1，陀螺敏感轴与载体平行。假设陀螺敏感轴的初始方向与真北方 向的夹角为。陀螺在位置1 的输出值为；然后转动基座90°,在2位置测
得陀螺的输出值为。依次再转动两次90°，分别转到3和4的位置，得到角速度和。 图 1. 陀螺寻北示意图 图 2. 地球自转在陀螺敏感轴上的投影 假设测量点的纬度为，地球自转为，则1位置测得的角速度为： 其中，为陀螺输出的零点漂移。同理可得：
光纤陀螺寻北仪多位置寻北误差分析
收稿日期:2005211202 基金项目:国家"八六三"基金资助项目 作者简介:王立冬(19662),男,河北正定人,讲师,博士后,从事导航技术研究。 文章编号:100422474(2006)0720042203 光纤陀螺寻北仪多位置寻北误差分析 王立冬1,王夏霄2,张春熹2 (1.军械工程学院光学与电子工程系,河北石家庄050003;2.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100083) 摘 要:在建立光纤陀螺(FO G )寻北仪误差模型和FO G 误差模型的基础上,从理论上分析了FO G 和加速度计的零偏、FO G 零漂、地速和地磁场随方位的变化等对FO G 、FO G 寻北仪的影响以及FO G 寻北仪产生多位置寻北误差的原因,并提出了减小多位置寻北误差的方法。最后,在FO G 寻北仪中进行了实验,实验证明了理论分析的正确性和所采用的方法的有效性。 关键词:光纤陀螺;光纤陀螺寻北仪;多位置寻北误差中图分类号:U666.1 文献标识码:A The Multi 2position North 2seeking Error Analysis of FOG North 2seeker WANG Li 2dong 1,WANG Xia 2xiao 2,ZHANG Chun 2xi 2 (1.Dept.of Optic &Electronic Engineering ,Ordnance Engineering College ,Shijiazhuang 050003,China ; 2.School of Instrument Science &Optoelectronic Engineering ,Beijing University of Aeronautics and Astronautics ,Beijing 100083,China ) Abstract :The error models of FO G north 2seeker and FO G are founded.The influences of FO G bias ,FO G drift ,accelerometer bias ,the change of the earth velocity and earth magnetic filed with azimuth on the FO G and FO G north 2seeker are analyzed.The reasons that produce multi 2position north 2seeking error and the methods that reduce the multi 2position north 2seeking error are given.The correctness of theoretical analysis and the validity of methods are proved in the FO G north 2seeker. K ey w ords :FO G;FO G north 2seeker ;the multi 2position north 2seeking error 在陀螺寻北仪中,存在着惯性器件误差、安装误差、物理参数误差以及环境温度变化、载体振动等影响。这些误差的来源和作用机理各不相同,对寻北结果的影响也不同,但有一共同点,即他们所产生的寻北误差多是方位角的函数[1],产生多位置寻北误差。其中,惯性器件误差是产生多位置寻北误差的主要原因。挠性陀螺已有成熟的误差模型[2], 而光纤陀螺(FO G )是一种新型角速度传感器,与传统机电陀螺在原理上有本质的不同,其误差产生的机理和误差模型也不同。本文从FO G 寻北仪的误差模型和FO G 的误差模型出发,重点分析和研究了FO G 寻北仪产生多位置寻北误差的原因,并提出了减小该误差的方法。 1 FO G 寻北仪的误差模型 FO G 寻北仪的组成与挠性陀螺寻北仪相似,仅 用两个FO G 代替了挠性陀螺仪。设地理坐标系为东、北、天坐标系X 0Y 0Z 0,坐标系转换过程为 X 0Y 0Z 0 Z 0 ψ X 1Y 1Z 1 X 1 θ X 2Y 2Z 2 Y 2 γ X 3Y 3Z 3 根据误差理论和偏导理论,求得捷联式陀螺寻北仪北向角的偏导为[2] d ψ=W 1y W 2 1x +W 21y d W 1x +W 1x W 21x +W 21y d W 1y (1) 式中 ψ为方位角;W 1x 、W 1y 为FO G 测量值在坐标系X 1Y 1Z 1中的投影,其大小为 W 1x =W 3x ×co s γ+W 3z ×sin γ(2) W 1y =W 3x ×sin θsin γ+W 3y ×cos θ- W 3z ×sin θcos γ (3) 式中 W 3x 、W 3y 为FO G 测量值;W 3z = W 2 i e -W 2 3x -W 2 3y 。θ和γ为姿态角,其大小为θ=arcsin ( A y g )(4)γ=arcsin (- A x g cos θ)(5) 式中 A x 、A y 分别为x 和y 轴加速度计的测量值; g 为地球重力加速度值。 2 寻北仪中FO G 的误差模型 目前,国内还没有一个成熟的FO G 误差模型。 第29卷第1期 压 电 与 声 光 Vol.29No.12007年2月 PIEZO EL ECTECTRICS &ACOUSTOOPTICS Feb.2007
第六节 陀螺罗经(已签批)
第六节陀螺罗经 1、安许茨4型罗经，在纬度20°处起动时达稳定指北需3h，若起动状态一样，则在纬度60° 处达稳定指北的时间 B 。 A．仍为3h B．大于3h C．小于3h D．A、B、C皆可能 2、在北纬静止基座上，下重式罗经主轴指北端的稳定位置是 A 。 A．子午面内水平面之上 B．子午面内水平面之下 C．子午面之东水平面之上 D．子午面之 西水平面之下 3、把自由陀螺仪改造为陀螺罗经，关键是要 B 。 A．克服地球自转 B．克服地球自转角速度垂直分量所引起的主轴视运 动 C．克服地球自转角速度水平分量所引起的主轴视运动 D．克服陀螺仪的定轴性 4、一个自由陀螺仪要成为实用的陀螺罗经，必须对其施加 D 。 A．进动力矩和稳定力矩 B．控制力矩和稳定力矩 C．进动力矩和阻尼力矩 D．控 制力矩和阻尼力矩 5、液体连通器式陀螺罗经在起动过程中，当主轴指北端向水平面靠拢时，阻尼力矩起到 A 的作用。 A．增进其靠拢 B．阻止其靠拢 C．不起作用 D．以上都不对 6、下列何种陀螺罗经采用西边加重物的垂直轴阻尼法 B 。 A．安许茨4型罗经 B．斯伯利37型罗经 C．航海1型罗经 D．阿 玛一勃朗10型罗经 7、在北纬，船用陀螺罗经在稳定位置时，为什么其主轴要在水平面之上有一高度角，主要 用于产生 A 。 A．控制力矩 B．阻尼力矩 C．动量矩 D．以上 均错 8、当陀螺罗经结构参数一定时，罗经等幅摆动的周期为84.4min所对应的纬度被称为 B 。 A．标准纬度 B．设计纬度 C．20° D．固定 纬度 9、高速旋转的三自由度陀螺仪其进动性可描述为 C 。 A．在外力的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力方向 B．在外力矩的作 用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端力图保持其初始方位不变 C．在外力矩的作用下，陀螺 仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力矩 D．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴即能自 动找北指北
TG-5000型,DH-2型陀螺罗经正确使用
实验三、TG-5000型，DH-2型陀螺罗经正确使用 一、实验的目的 了解磁罗经的结构及各部分的作用，掌握磁罗经基本性能的检查方法，掌握磁罗经基本误差的校正方法。 二、实验内容 （一）使用常识 1．一般情况下，陀螺罗经的稳定时间为4～5小时，因此，通常在开航前4小时启动罗经。 2．某些罗经设有加速稳定装置，可将罗经主轴大致置于水平正北，从而缩短了主轴减幅摆动过程，但最迟也应在开航前2小时启动罗经。 3．停港后是否一定要停止罗经工作？停与不停，哪种有益？一般来说到港后不需要罗经时，将其停止，可减小机械磨损，延长使用寿命。但因陀螺马达启动时电流大，比工作电流大几倍，以及重新加速的磨损，考虑到这些对罗经的影响，和一些电子元件也易在启动瞬间电冲击而损坏。因此，如果船舶在港只停4～5天，那就不停为宜。但至今并不曾有某种型号罗经要求，该型号罗经启动后就再不中断，停机。 （二）TG-5000型陀螺罗经的使用 1. 启动 A．快稳启动 若船舶航向已知时（可参考磁罗经航向或码头方位），可按下列步骤启动罗经，约2小时罗经便可稳定。（1）将主罗经开关面板上的方式选择开关置于“旋转”（SLEW）位置，稍等一会（约4分钟），红灯发亮。（2）红灯亮后，向左或向右拨动“旋转开关”（SLEW SWITCH），使主罗经航向指示船舶真航向。 （3）方式选择开关置于“运转”（RUN）位置，绿灯亮。 B．正常启动 若未知船舶航向，则按下列操作启动罗经： 将方式选择开关置于“运转”（RUN）位置，绿灯亮。这种正常启动方式，罗经需4小时才能稳定。2．速度误差校正 将发送箱面板上的纬度和速度旋钮调整到船舶所在的纬度值和速度值。 3．分罗经同步 (1) 置分罗经开关到短开位置,手调分罗经同步旋钮,使其读数与主罗经刻度盘读数一致. (2) 同步后,接通分罗经开关,并检查分罗经与主罗经是否同步,若不同步则重新调整. 4．关机 将方式选择开关置于“断开”（OFF）位置。 5．电源报警 当交流船电断电时，可按下列步骤操作： （1）发送箱上的蜂鸣器发出响声，红灯亮。此时罗经电源自动转换为应急电源，主罗经可继续工作，而分罗经停止工作。 （2）按下报警按钮，蜂鸣器响声停止，红灯仍亮。 （3）当交流船电恢复正常后，蜂鸣器又发出响声，红灯继续发亮。
陀螺罗经
陀螺罗经 B1、安许茨4型罗经，在纬度20°处起动时达稳定指北需3h，若起动状态一样，则在纬度60°处达稳定指北的时间。 A．仍为3h B．大于3h C．小于3h D．A、B、C皆可能 A2、在北纬静止基座上，下重式罗经主轴指北端的稳定位置是。 A．子午面内水平面之上 B．子午面内水平面之下 C．子午面之东水平面之上 D．子午面之西水平面之下 B3、把自由陀螺仪改造为陀螺罗经，关键是要。 A．克服地球自转B．克服地球自转角速度垂直分量所引起的主轴视运动 C．克服地球自转角速度水平分量所引起的主轴视运动 D．克服陀螺仪的定轴性 D4、一个自由陀螺仪要成为实用的陀螺罗经，必须对其施加。 A．进动力矩和稳定力矩 B．控制力矩和稳定力矩 C．进动力矩和阻尼力矩 D．控制力矩和阻尼力矩 A5、液体连通器式陀螺罗经在起动过程中，当主轴指北端向水平面靠拢时，阻尼力矩起到的作用。 A．增进其靠拢 B．阻止其靠拢 C．不起作用 D．以上都不对 B6、下列何种陀螺罗经采用西边加重物的垂直轴阻尼法。 A．安许茨4型罗经 B．斯伯利37型罗经 C．航海1型罗经 D．阿玛一勃朗10型罗经 A7、在北纬，船用陀螺罗经在稳定位置时，为什么其主轴要在水平面之上有一高度角，主要用于产生。 A．控制力矩 B．阻尼力矩 C．动量矩 D．以上均错 B8、当陀螺罗经结构参数一定时，罗经等幅摆动的周期为84.4min所对应的纬度被称为。 A．标准纬度 B．设计纬度 C．20° D．固定纬度C9、高速旋转的三自由度陀螺仪其进动性可描述为。 A．在外力的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力方向 B．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端力图保持其初始方位不变C．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力矩 D．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴即能自动找北指北 C10、舒拉条件是指当陀螺罗经的等幅摆动周期为，陀螺罗经不存在第一类冲击误差。 A．6h B．90min C．84.4min D．60min B11、陀螺罗经的阻尼因数表示主轴减幅摆动过程快慢程度，其大小在范围。 A．1～2 B．2.5～4 C．5～10 D．以上均错 D12、根据“海船航行设备规范”的要求，一般要在开航前4～6h起动陀螺罗经，这是因为。 A．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到其正常工作温度 B．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到其正常工作电流 C．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到稳定
船用陀螺罗经
目录 第一篇船用陀螺罗经 第一章陀螺罗经指北原理 (1) 第一节陀螺仪及其特性 (1) 第二节自由陀螺仪在地球上的视运动 (7) 第三节变自由陀螺仪为陀螺罗经的方法 (9) 第四节摆式罗经等幅摆动和减幅摆动 (14) 第五节电磁控制式陀螺罗经 (20) 第六节光纤陀螺罗经 (21) 第二章陀螺罗经误差及其消除 (24) 第一节纬度误差(latitude error) (24) 第二节速度误差(speed error) (25) 第三节冲击误差(ballistic error) (28) 第四节其他误差 (30) 第五章磁罗经 第一节磁的基本概念 (61) 第二节船用磁罗经 (64) 第三节磁罗经的检查、保管与安装 (66) 第四节船正平时的自差理论 (68) 第五节倾斜自差理论 (75) 第六节罗经自差校正 (77) 第七节自差的测定和自差表计算 (83) 第二篇水声导航仪器 第六章回声测深仪 (86) 第一节水声学基础 (86) 第二节回声测深仪原理 (87) 第三节回声测深仪误差 (89) 第四节IES-10型回声测深仪 (91) 第七章船用计程仪 (94) 第一节电磁计程仪 (94) 第二节多普勒计程仪 (96) 第三节声相关计程仪 (99)
第一篇 船用陀螺罗经 第一章 陀螺罗经指北原理 陀螺罗经是船舶上指示方向的航海仪器。其基本原理是把陀螺仪的特性和地球自转运动联系起来，自动地找北和指北。描述陀螺罗经指北原理所涉及的内容用式（1－1）表示: 陀螺罗经=陀螺仪+地球自转+控制设备+阻尼设备 （1－1） 第一节 陀螺仪及其特性 一. 陀螺仪的定义与结构 凡是能绕回转体的对称轴高速 旋转的刚体都可称为陀螺。所谓回 转体是物体相对于对称轴的质量分 布有一定的规律,是对称的。常见的 陀螺是一个高速旋转的转子。回转 体的对称轴叫做陀螺转子主轴,或 称极轴。转子绕这个轴的旋转称为 陀螺转子的自转。陀螺转子主轴相 当于一个指示方向的指针，如果这 个指针能够稳定地指示真北，陀螺 仪就成为了陀螺罗经。 如图1-1所示，一个陀螺用一 个内环（视其水平放置，也可称水平环）支承起来，在自转轴（主轴）水平面内，与主轴相垂直的方向上，用水平轴将内环支承在外环（垂直环）上，而外环则用与水平轴相垂直的垂直轴支承在固定环及基座上。把高速旋转的陀螺安装在这样一个悬挂装置上,使陀螺主轴在空间具有一个或两个转动自由度,就构成了陀螺仪。可以看出高速旋转的转子及其支承系统是构成陀螺仪的两个要素。 实用罗经中，陀螺仪转子的转速都是每分钟几千转到每分钟几万转。陀螺仪的支承系统应具有这样的特点，即它应保证主轴在方位上指任何方向，在高度上指示任何高度，总之，能指空间任何方向。由此，我们可以将陀螺仪概述为：陀螺转子借助于悬挂装置可使其主轴指空间任意方向，这种仪器就叫陀螺仪。 实用陀螺仪，其转子、内环及外环等相对主轴、水平轴以及垂直轴都是对称的，无论几何形体或质量都是对称的。重心与几何中心相重合的陀螺仪称为平衡陀螺仪。不受任何外力矩作用的陀螺仪称为自由陀螺仪。工程上应用的都是自由陀螺仪。陀螺仪的转子能绕1－转子；2－内环；3－外环；4－固定环；5－基座 图1－1
陀螺罗经
20世纪70年代，伴随着光纤通信技术的发展，光纤传感技术也迅速发展起来。该技术是以光波为载体，光纤为媒质，感应和传输外界被测量信号的新型传感技术，以独特的优良性能赢得极大的重视，并在各个领域中广泛应用。光纤陀螺技术是光纤传感技术的一个特例，是利用光学传输特性而非转动部件来感应角速率和角偏差的惯性传感技术。 1 光纤陀螺的结构 按照元器件类型，光纤陀螺分为分立元件型、集成光学型和全光纤型。由于分立元件型光纤陀螺存在体积较大、可靠性较差、误差较大等缺点，现在世界各国都已停止发展。集成光学型光纤陀螺将主要光学元件如耦合器、偏振器、调制器都集成在一块芯片上，将光纤线圈、光源、检测器接在芯片适当的位置，就构成了实用的集成光学型光纤陀螺。从光纤陀螺的发展方向来看，集成光学型光纤陀螺是最有发展前途的光纤陀螺形式。全光纤陀螺是将主要的光学元件都加工在一条保偏光纤上，从而可以避免因元器件连接造成的误差。目前，全光纤陀螺技术比较成熟，其性能在三种中最好，适合在现阶段研制实用的商品光纤陀螺。 根据干涉型光纤陀螺的信号检测方式的不同，可以分为开环式和闭环式两大类。开环式光纤陀螺直接检测干涉条纹的相移，因而动态范围较窄，检测精度较低。闭环式系统采取相位补偿的方法，实时抵消萨格奈克相移，使陀螺始终工作在零相移状态，通过检测补偿相位移来测量角速度，其动态范围大，检测精度高。此外，闭环式光纤陀螺对环境尤其是对振动不敏感，是研制高精度光纤陀螺仪的理想形式。开环式全光纤陀螺是中低精度、低成本光纤陀螺中比较流行的结构。目前，在中高精度光纤陀螺仪领域，最为流行的设计结构为全数字闭环式光纤陀螺仪。 光纤陀螺示意图 2 光纤陀螺的特点 光纤陀螺的主要特点是：①无运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击且对加速度不敏感；②结构简单，零部件少，价格低廉；③启动时间短(原理上可瞬间启动)；④检测灵敏度和分辨率极高；⑤可直接用数字输出并与计算机接口联网；⑥动态范围极宽；⑦寿命长，信号稳定可靠； ⑧易于采用集成光路技术；⑨克服了因激光陀螺闭锁现象带来的负效应；⑩可与环形激光陀螺
5_2、陀螺罗经
第二节陀螺罗经 概述 1．发展 法国物理学家列昂.福科（Leon Foucault) 1852年提出的陀螺指向理论； 现代船舶上普遍使用的陀螺罗经于本世纪初研制成功的船舶指向仪器。 1908年德国生产出了安许茨型陀螺罗经（ANSCHüTZ gyrocompass）； 1911年美国生产出了斯伯利型陀螺罗经（SPERRY gyrocompass）； 1916年英国生产出了勃朗型陀螺罗经（BROWN gyrocompass）。 2．分类 近百年，生产出了近百种型号的陀螺罗经，主要分为三大系列或两大类型。 按照结构特点和工作原理分为三大系列：即安许茨系列；斯伯利系列；阿玛-勃朗系列。 按照灵敏部分转子个数分为两大类型：即单转子陀螺罗经和双转子陀螺罗经。 按照控制力矩的性质分为两大类型：机械摆式陀螺罗经和电磁控制式陀螺罗经。 按照阻尼方式分两大类型：水平轴阻尼陀螺罗经和垂直轴阻尼陀螺罗经。 3．与磁罗经相比较，陀螺罗经的主要优缺点 主要优点：指向精度高；多个复示器，有利于船舶自动化；不受磁干扰影响，指向误差小；安装位置不受限制等。 主要缺点：必须有电源才能工作（可靠性较差）；工作原理、结构复杂。 4．发展趋势 体积小型化；广泛采用先进技术；提高指向可靠性和使用寿命；简化维护保养。 一、陀螺罗经指北原理 1.自由陀螺仪及其特性 1）自由陀螺仪(free gyroscope)定义 陀螺仪从广义讲就是一种能绕定点高速旋转的对称刚体。 实用陀螺仪是高速旋转的对称刚体及其悬挂装置的总称。 按其悬挂装置不同分为单自由度陀螺仪(single-degree of freedom gyro.)、二自由度陀螺仪(two-degree of freedom gyro.)和三自由度陀螺仪(three-degree of freedom gyro.)。 平衡陀螺仪(balanced gyroscope)：若陀螺仪的重心（G）与中心（O）重合。 自由陀螺仪：重心（G）与中心（O）重合，不受任何外力矩作用的三自由度平衡陀螺仪。 2）自由陀螺仪的结构 由转子(gyro wheel)、转子轴(spin axis)（主轴）、内环(horizontal ring)、内环轴(horizontal axis)（水平轴）、外环(vertical ring)、外环轴(vertical axis)（垂直轴）、基座组成的。 转子的转动角速度 的方向称为陀螺仪主轴的正端。 自由陀螺仪结构特点：有三个自由度，即主轴、水平轴和垂直轴； 整个陀螺仪的重心与中心重合。
罗经误差
罗经误差 罗经差一般分为电罗经差△G和磁罗经差△C。对本轮“EVER LISSOME长通轮” 来讲，因为磁罗经位于驾驶台上面的罗经甲板，故在航行中值班驾驶员离开驾驶 台前往罗经甲板测磁罗经差是不现实的，这不利于航行安全。因此一般情况下都 是在驾驶台测量电罗经差，再反推算出磁罗经差，公式关系如下： △G + GC = TC 或△G + GB = TB TC – MC = △C TB – MB = △C 又由于测磁罗经方位也得前往罗经甲板，所以实际情况是不能使用第二个公式的， 但是驾驶台有一个“HANDLE WITH CARE”，可以很方便的直接看到当前的MC，所 以用第一个公式就很方便合理了。 测电罗经差 A.利用陆标（叠标）测定电罗经差 1.根据当前船位，找出适合的叠标。 2.在海图上将对应的叠标的真方位TB测量出来。 3.在电罗经上利用方位圈测出叠标的电罗经方位。（测量时叠标前标和后标要在 一条线上，即叠标的“串视”。） 4.最后根据公式TB – GB = △C算出电罗经差。 例： 我船“EVER LISSOME 长通轮”过巴拿马运河时，在其中一段河道发现叠标，随 即我立刻在三副的指导下开始利用叠标测量罗经差。首先利用方位圈测得叠标 GB电罗经方位307°，随后在海图上测得叠标的TB真方位为307.4°，即算出 307° 利用叠标测罗经差是一种简单快捷且准确 的方法，尤其是过巴拿马运河的时候。
B.利用泊位线测罗经差 船舶靠泊后，是贴着泊位并与泊位直线平行的。这个时候，只要在海图上将泊位线角度量出来，即可为TC真航向，再观测电罗经上的航向与磁罗经上的航向，一对比计算，即能算出电罗经差和磁罗经差。 例： 我轮“EVER LISSOME 长通轮”于09-July-2018右舷靠泊深圳盐田港7号泊位后， C.利用低高度太阳测罗经差 1.观测低高度太阳的电罗经方位GB，同时记下观测时间和经纬度。 2.利用《航海天文历》和《SIGHT REDUCTION TABLE FOR MARINE NAVIGATION》 （因为我船航线问题一般不去高纬度地区，所以前3本就已足够使用）这两本书查找并计算太阳的计算方位Z也就是真方位TC。 如何正确观测低高度太阳方位 ○1首先观测时太阳要是低高度的（h＜30°）。 ○2方位圈要放水平，即可以看到两滴水珠位于中央。 ○3读数要准确。 如何求取太阳计算方位Z ○1首先根据记录的观测时间在《航海天文历》中查出对应的天体格林时角GHA
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第一章 陀螺罗经误差及其消除 陀螺罗经的主轴在方位上偏离地理真北方向的角度称为陀螺罗经误差。陀螺罗经误差也是船舶真航向与陀螺罗经航向之间的差值或真北与陀螺罗经北之间的差角。陀螺罗经误差有纬度误差、速度误差、冲击误差、摇摆误差和基线误差。 第一节 纬度误差 (latitude error) 一. 纬度误差产生的原因 在第一章讨论具有阻尼重物的液体连通器单转子式陀螺罗经时指出,在北纬φ处的静止基座上稳定位置为 ?? ???-=-=M H tg M M r D r 2ωθ?α （2－1） 由(2－1)式可见,位于北纬φ处的具有阻尼重物的水银器式罗经,稳定后罗经主轴并不恰好位于子午面内,而是偏离子午面一个角度αr ,当罗经的结构参数M 、M D 确定后, αr 角仅与地理纬度φ有关,故称为纬度误差。 以具有阻尼重物的液体连通器式罗经为例,分析纬度误差产生的原因消除方法。当罗经稳定后,罗经主轴指北端自水平面升高θr 角,产生沿水平轴OY 负向的控制力矩M Y =-Mθr ,使主轴产生绕垂直轴OZ 正向的主进动角速度ωPZ ,主轴指北端向西主进动的线速度u 2= Mθr ,与位于北纬φ处因地球自转角速度垂直分量ω2的影响,使主轴指北端东偏的线速度V 2=Hω2等值反向,亦即u 2＝V 2。于是,罗经主轴相对于子午面获得稳定。由于罗经主轴指北端自水平面升高θr 角,阻尼重物则产生与θr 角成正比的阻尼力矩M D θr 沿垂直轴OZ 作用,指OZ 轴的正向。因此,阻尼力矩M Z 将引起罗经主轴绕水平轴OY 的阻尼进动角速度ωPY ＝M D θr /H ,亦即主轴指北端以阻尼进动线速度u 3= M D θr 向下运动,罗经主轴不能在子午面内r 点稳定。欲使罗经主轴获得相对于水平面的稳定。只有借助于主轴相对于水平面的升降视运动的线速度V 1=Hω2α与阻尼进动线速度u 3的平衡。 为此,主轴指北端只有自子午面向东偏 离适当的方位角αr ,并满足条件: ???==r D r M H u V θαω131 （2－2） 即阻尼力矩M D θr 使主轴指北端向 下进动的线速度u 3与视运动线速度V 1 等值反向。在高度上获得稳定,如(图 2-1)所示。 不难看出,产生纬度误差的原因是 由于了采用垂直轴阻尼法。因此,纬度误 差是采用垂直轴阻尼法罗经特有的误差;它属于垂直轴阻尼法陀螺罗经固有的特性。 二. 纬度误差的消除方法 为了提高陀螺罗经的使用精度,应想方设法对纬度误差进行补偿,最好完全予以消除。实践中,对纬度误差的补偿方法有两种——外补偿法和内补偿法。 水平面
第四章单转子陀螺罗经
第二节ES-110型陀螺罗经 一、主罗经 主罗经核心部分为陀螺马达,由100V、400Hz、3相驱动，转速为12000r/min, 动量矩指南。陀螺房以6根吊钢丝悬吊在垂直环内，垂直环通过东西轴承装在水平环上并可绕水平轴作俯仰转动。这样，构成了具有三自由度陀螺仪。整个灵敏部分由水平环通过南北轴承支承在外侧的随动部分的随动环上。随动变压器初级绕组装在陀螺房的东侧，而次级绕组装在与其对应的垂直环上。当灵敏部分与随动部分有失配角，则随动变压器输出随动信号，以放大器放大后，驱动随动电机，带动方位齿轮转动，使随动环能绕垂直轴转动而跟踪灵敏部分随动。在陀螺房的西侧装有16g的生物，作为陀螺罗经阻尼摆动的阻尼重物。当主轴有倾斜时，该重物产生绕垂直轴的阻尼力矩，故ES-110型陀螺罗经亦属于短轴阻尼陀螺罗经。 在垂直轴的SN两侧以螺钉固紧一对塑料制成液体稳定器。这对液体稳定器，由塑料制成液体杯及连通管与空气管组成。于是，当陀螺主轴相对水平面倾斜时，液体稳定器也跟着倾斜；杯中的液体沿着连通管作南北流动，随着液体的流动、重量的改变，便产生与倾斜角方向和大小成正比的水平轴摆性力矩，陀螺罗经在此力矩的作用下作找北运动。 二、使用与调整 1、一般使用 （1）设置纬度在船舶所在的纬度上，当纬度每变化5°时调整一次。 （2）打开电源开关。 （3）启动指示灯亮并开始找北。 （4）启动指示灯亮，等待5min；运转指示灯亮，此时陀螺马达转数达到正常转数。 （5）当主罗经上的分罗经指示灯亮，方可设置每一个分罗经与主罗经一致。对于同步分罗经，将分罗经开关放到“OFF”位置，调整分罗经的航向与主罗经一致后，将分罗经开关放在“ON”位置。 （6）大约4h 罗经稳定，此时其精度满足航海要求。 （7）重新确定分罗经的航向读数是否与主罗经一致，如果有误差，重新调整。 2、快稳启动罗经 当船舶真航向为已知时，启动罗经约20min后，握住液体连通器和水平环轻轻地向上或向下压，使罗经在方位上进动直至刻度盘的读数为真航向，然后在水平方向推陀螺房，直至水准器上气泡停留在上次关机时的气泡位置上。 3、停机 （1）将主罗经上电源开关放在“OFF”位置。 （2）将每个分罗经的开关也都放在“OFF”位置上。 4、调整 该设备电子调整点都在逆变器板伺服放大板和母板上。 （1）逆变器板：逆变器板上，陀螺马达的电压和频率是可调整的。 1）电压调整（RV1）：当主罗经供电24V±20%供电时，等待陀螺马达转数上升，约5min后，调整RV1，使8-9、9-10、8-10之间电压为100V。 2）频率调整（RV2）：调整RV21使8-9之间频率为400Hz±2Hz。 （2）伺服放大器板有两处调整 1）相位调整1（R61）： ①调整伺服增益到最小值; ②启动主罗经和调整逆变器; ③将转子壳慢慢地顺时针转动； ④测定TP5-TP1、TP6-TP1之间的小型。