第二节、陀螺罗经 SECTION 2.GYRO COMPASS 陀螺罗经指北原理 陀螺罗经的误差 三、陀螺罗经的使用与维护保养
第二节、陀螺罗经 SECTION 2. GYRO COMPASS 一、陀螺罗经指北原理 二、陀螺罗经的误差 三、陀螺罗经的使用与维护保养
陀螺罗经指北原理 陀螺罗经(gyrocompass)的发展史 1852年 物置閤表器斋餐塏利眉業寵矣夏速旋转 的对称刚体 本世纪初，以发明者命名的陀螺罗经才相继问世。，1908年德国的 608美 孱玉可望种最鳄鉴器罩等约差罗经它有近首年 赛步整架机终V 型斋肉外c生年6Yu2 技术指标也逐渐向国际上先进罗经靠拢
一、陀螺罗经指北原理 陀螺罗经（gyrocompass）的发展史 1852年法国物理学家列昂·福科第一个提出利用绕定点高速旋转 的对称刚体——陀螺仪作为指向仪器的设想。但未能实现。 本世纪初，以发明者命名的陀螺罗经才相继问世。1908年德国的 安修茨（ANSCHUTZ）博士，1911年美国的斯伯利（SPERRY） 博士和1916年英国的勃朗（BROWN）博士等先后制成了结构和 原理不同的三种类型的陀螺罗经。迄今船用陀螺罗经已有近百年 的历史，全世界陀螺罗经的型号约达100种以上。 我国电罗经工业起步较晚，1960年才开始由上海航海仪器厂仿 制前苏联“航向型”电罗经。先后研制成航海Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅴ型 等型号，安装在国内外船舶上。八十年代，国内一些单位也已研 制成小型船用罗经如：DH型、CLP型、JDJY型和LH型等电罗经， 技术指标也逐渐向国际上先进罗经靠拢
陀螺罗经指北原理 陀螺罗经的分类 ①按结构特征和工作原理分： 安许艺系：德国产安许茨4型和14、20型、普拉脱C型(PACH),中国产航海 斯伯利系列，如：美国产的斯伯利XX型、37型，日本产TG5000型、TG6000型等 勃朗系列，如：英美合制阿玛-勃朗10型罗经，我国DH1型、DH-2型、CLP-2型等。 ②按陀螺转子个数分： 单转子罗经，如：斯伯利系列，阿玛一勃朗系列 双转子罗经，如：安许茨系列。 ③按给陀螺罗经施加力矩的方法分： 电磁控制式罗经（简称电控罗经），如：阿玛一勃朗系列。优点：能快速启动。 机械摆式罗经，如：安许茨系列，斯伯利系列。 ④按给陀螺罗经施加阻尼力矩的方法可分为： 垂直轴阻尼陀螺罗经 如：斯伯利系列 水平轴阻尼陀螺罗经 如：安许茨系列
一、陀螺罗经指北原理 陀螺罗经的分类 ①按结构特征和工作原理分： 安许茨系列，如：德国产安许茨4型和14、20型、普拉脱C型（PLACH），中国产航海 Ⅰ和Ⅲ型等。 斯伯利系列，如：美国产的斯伯利ⅩⅩ型、37型，日本产TG5000型、TG6000型等。 勃朗系列，如：英美合制阿玛--勃朗10型罗经，我国DH-1型、DH-2型、CLP-2型等。 ②按陀螺转子个数分: 单转子罗经，如：斯伯利系列，阿玛—勃朗系列。 双转子罗经，如：安许茨系列。 ③按给陀螺罗经施加力矩的方法分: 电磁控制式罗经（简称电控罗经），如：阿玛—勃朗系列。优点：能快速启动。 机械摆式罗经，如：安许茨系列，斯伯利系列。 ④按给陀螺罗经施加阻尼力矩的方法可分为： 垂直轴阻尼陀螺罗经 如：斯伯利系列 水平轴阻尼陀螺罗经 如：安许茨系列
、 陀螺罗经指北原理 发展趋势 在保证航行精度的条件下，采用新技术 壁素机建手晶效膝盛是静止型地变器 实现小型化。 安许茨V到安许茨14；斯伯利20到斯伯利37。小型化可以使维护保养变 得方便，扩大安装范围： 安许茨IV主罗经尺寸：直径500MM,高度810MM 安许茨14主罗经： 直径345MM,高度407MM 提高可靠性和使用寿命。 覆染有经子楚嘉樱 晶体管又没有集成块可靠，这是因为集成块的 电流很小：安 14的陀螺球使用寿命可达30000到40000个小时。 简化维修保养工作和降低产品成本。 废除一些装置，大大简化罗经的结构
一、陀螺罗经指北原理 发展趋势 在保证航行精度的条件下，采用新技术。 由单转子到双转子；由电子管到晶体管，再到集成电路；静止型逆变器 代替旋转式的变流机组等双转子可以有效的消除摇摆误差。 实现小型化。 安许茨Ⅳ到安许茨14；斯伯利20到斯伯利37。小型化可以使维护保养变 得方便，扩大安装范围。 安许茨Ⅳ主罗经尺寸：直径500MM，高度810MM 安许茨14主罗经： 直径345MM，高度407MM 提高可靠性和使用寿命。 电子管没有晶体管可靠，晶体管又没有集成块可靠，这是因为集成块的 电流很小；安许茨Ⅳ罗经的陀螺球使用寿命为20000个小时，而安许茨 14 的陀螺球使用寿命可达30000到40000个小时。 简化维修保养工作和降低产品成本。 废除一些装置,大大简化罗经的结构
陀螺罗经指北原理 和磁罗经比较电罗经的主要优缺点 电罗经 1、优点精度高(<±1°)不受磁干扰的影响，能在钢 质船上高精度的工作。可带多个复示器，有利于自动 化。安装位置不受限制。 2、缺点需要电源。结构原理复杂，维护保养不便。 磁罗经 1、工作可靠。结构原理简单。 2、受磁性物质的影响误差大且多变化一般不带复示器
一、陀螺罗经指北原理 和磁罗经比较电罗经的主要优缺点 电罗经 1、优点精度高（＜±1）不受磁干扰的影响，能在钢 质船上高精度的工作。可带多个复示器，有利于自动 化。安装位置不受限制。 2、缺点需要电源。结构原理复杂，维护保养不便。 磁罗经 1、工作可靠。结构原理简单。 2、受磁性物质的影响误差大且多变化一般不带复示器
陀螺罗经指北原理 1、自由陀螺仪及其特性 1)自由陀螺仪定义 陀螺仪：指任何绕定点高速旋转的对称刚体。 实男麦整的对称技千及保证技子主轴指白空间任意 按陀螺仪的悬挂装置不同，可分为： 单自由度陀螺仪(single-degree of freedom gyro,) 二自由度陀螺仪(two-degree of freedom gyro.) 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，称为平衡陀螺仪 自由陀螺仪：重心(G)与中心(O)重合，不受任何外力矩作用的 三直由度平衡陀螺衣
一、陀螺罗经指北原理 1、自由陀螺仪及其特性 1）自由陀螺仪定义 陀螺仪：指任何绕定点高速旋转的对称刚体。 实用陀螺仪：指高速旋转的对称转子及保证转子主轴指向空间任意 方向的悬挂装置的总称。 按陀螺仪的悬挂装置不同，可分为： 单自由度陀螺仪(single-degree of freedom gyro.) 二自由度陀螺仪(two-degree of freedom gyro.) 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，称为平衡陀螺仪 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
、 陀螺罗经指北原理 2)自由陀螺仪的结构 (1)结构 ◆转子轴(spin axis)(主轴) ◆转子(gyro wheel) ◆转子的悬挂装置，或称万向支架 ◆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 (转子的转动角速度2的方向称为陀螺仪主轴的正端。面对主轴，看到转子 逆时针转动的一端为主轴的正端) (2)陀螺坐标系 ◆属右手坐标系 ◆X、Y、Z轴 ◆支架中心为陀螺坐标系的中心
一、陀螺罗经指北原理 2）自由陀螺仪的结构 （1）结构 转子轴（spin axis）（主轴） 转子（gyro wheel） 转子的悬挂装置,或称万向支架 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 （转子的转动角速度Ω的方向称为陀螺仪主轴的正端。面对主轴，看到转子 逆时针转动的一端为主轴的正端） （2）陀螺坐标系 属右手坐标系。 X、Y、Z轴 支架中心为陀螺坐标系的中心
陀螺罗经指北原理 a 3)自由陀螺仪的特性 (1)定轴性： 商禱期鉴黌释性蒙季处腰黠性其主袖0X将保挂它在空 两个条件：A、转子高速旋转 B、不受外力矩作用（陀螺仪中心与其重心重合） (2)进动性： 电在之韵细以拉 条件：转子高速旋转，受外力矩作用。 进动角速度ωp与外力矩M成正比，与动量矩H成反比： 进动角速度的方向的判定：右手定则：伸开右手，掌心对着主轴正端， 四指并拢指问加力方向，拇指与四指垂直，则拇指的方向就是主轴正端 进动的方向
一、陀螺罗经指北原理 3）自由陀螺仪的特性 （1）定轴性： 高速旋转的自由陀螺仪，当不受外力矩作用时，其主轴OX将保持它在空 间的初始方向不变的特性称之为陀螺仪的定轴性。 两个条件：A、转子高速旋转 B、不受外力矩作用 （陀螺仪中心与其重心重合） （2）进动性： 高速旋转的自由陀螺仪，在外力矩M作用下,其主轴的动量矩H失端以捷 径趋向外力矩M失端作进动运动（旋进）。可记为H-->M。 条件：转子高速旋转，受外力矩作用。 进动角速度ωp与外力矩M成正比，与动量矩Ｈ成反比； 进动角速度的方向的判定：右手定则: 伸开右手，掌心对着主轴正端， 四指并拢指向加力方向，拇指与四指垂直，则拇指的方向就是主轴正端 进动的方向
、 陀螺罗经指北原理 2、自由陀螺仪的视运动 1)视运动现象
一、陀螺罗经指北原理 2、自由陀螺仪的视 运动 1）视运动现象
、 陀螺罗经指北原理 2)视运动规律 地球oe分解成两个分量o1和o2:(0e=360度/24小时) ωe的水平分量： w1=wecosw ψ。=0o1=0e(max) 。=90 01=0 (min) oe的垂直分量： ω2=oesiny Ψ。=0w2=0 (min) w。=90 02=ωe (max) 主轴相对于子午面的视运动 北纬东偏，南纬西偏： 主轴相对于水平面的视运动 偏东上升，偏西下降
一、陀螺罗经指北原理 2）视运动规律 地球ωe分解成两个分量ω1和ω2： (ωe=360度/24小时) ωe的水平分量： ω1=ωecosψ ψ。=0 ω1＝ωe (max) ψ。=90 ω1＝0 (min) ωe的垂直分量： ω2=ωesinψ ψ。=0 ω2＝0 (min) ψ。=90 ω2＝ωe (max) 主轴相对于子午面的视运动 北纬东偏，南纬西偏； 主轴相对于水平面的视运动 偏东上升，偏西下降