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1、一、有关磁的基本知识,1磁场概念 我们知道，相互靠近的两个磁体，具有同性相斥异性相吸的特性。若两个磁体，一个磁体的磁量为m，另一个磁体的磁量为单位正磁量，则该单位正磁量在磁量为m磁体所产生的磁场中某点且距离为r处所受到的作用力，称为该点的磁场强度，并用H表示，即 H=m/r,若在磁场某一范围内，各点的磁场强度大小相等、方向相同，则称该范围内的磁场为均匀磁场。位于船体范围内的地磁场可视为均匀磁场。,2磁铁,磁铁可分为两类，即天然磁铁和人造磁铁。目前所使用的人造磁铁是用人工方法将镍、钴、钨等金属材料经磁化而制成的。磁罗经中均使用条形磁铁。,通常用磁矩表示磁铁磁性的大小，磁铁磁矩是同名磁量与两磁极间
2、距离的乘积，则磁矩：M=2mL式中：m磁量；2L两磁极间的距离。为了保存磁铁的磁性，平时船上磁罗经的备用磁棒应异名极相靠，并避免被摔打、接触高温或受恒定磁场的干扰。,3磁铁的磁场强度,磁铁的磁场为非均匀磁场，下面仅讨论两种情况下磁铁的场强。(1)磁铁轴延长线上某点的场强 H=2M/r（Lr)(2)磁铁轴垂直平分线上某点的场强 H=M/r（Lr),4铁磁体的磁化,自然界中的物质按其导磁能力的大小；可分为磁性物质和非磁性物质两类。非磁性物质不能被磁场磁化，在制造磁罗经时，为避免产生附加的磁性干扰，除了罗盘的磁针以外，其余所有的材料均应为非磁性材料，非磁性材料有金、银、铜、木、纸、铝、橡胶、玻璃等，
3、其磁导率约为1。磁性材料又称为铁磁性材料，铁、镍、钴及其合金等金属材料均属于铁磁性材料。磁性物质被磁化后可呈现出较强的磁性，磁力线进入一端呈现南(S)极，而磁力线出去端呈现北(N)极。,铁磁体被磁化后产生了较强的附加磁场，它的磁感应强度B等于对它起感应作用的磁场强度H与它本身被磁化后产生的附加磁场H之和，即:BH+H(216)磁导率的大小主要与被磁化的物质有关，铁磁性物质的l，其值可达数千乃至数万之巨。,铁磁体的磁化特性可用磁滞回线来描述。铁磁体被初始磁化后，当外磁场H减小至零时，磁感应强度B降至Br，Br称为剩磁；当反向增大外磁场至Hc时，磁感应强度降为零，此时的Hc称为矫顽力。由于磁感应强
4、度的变化总是滞后于磁场强度的变化，这种现象称为“磁滞”现象。在铁磁性物质中，当外磁场为零时，仍保留有较强的磁性，这是铁磁性物质的重要特性之-。,磁性物质按其保留磁性的大小，又可分为软铁和硬铁两类。硬铁磁性材料需由较强的外磁场磁化，其剩磁可保留较长时间不易消失，硬铁的剩磁Br矫顽力Hc均较大，相应地磁滞回线的面积也较大；软铁磁性材料可由较弱的磁场磁化，一旦外磁场消失，其磁性也几乎随之消失，软铁的剩磁Br矫顽力Hc均较小，磁滞回线面积也较小。实际上，很难严格地区分软铁和硬铁，通常把矫顽力大于50奥的磁性材料视为硬铁，如碳钢、钨钢和钴钢等，而将矫顽力小于几奥的磁性材料称为软铁，如纯软铁，坡莫合金和矽
5、钢等。,现代船舶所使用的造船材料均含有硬铁和软铁两种类型的钢铁材料，钢铁材料受地磁场磁化后，形成了硬铁和软铁磁性，统称船磁。,5地磁场,地球可以认为是一个均匀磁化的球体，在其周围空间存在着磁场。实际观测表明，地磁极位于地理南北极附近，而且位于地球的深处，位于北半球的地磁极称为磁北极，且具有负磁量；而位于南半球的地磁极称为磁南极却具有正磁量。因此，围绕地球空间的磁力线是从南半球走向北半球的，如图214所示。地磁极的地理位置不是固定不变的，而是随时间逐年缓慢地变化的。,地面上任意一点地磁场方向，可以用一根自由悬挂的磁针来测定，如图215所示，磁针磁轴的指向顺着地磁总力T，通过磁针磁轴的垂直面，称为
6、该地的磁子午面，磁子午面与地理子午面的水平夹角，称为磁差(Var)。,将地磁总力丁分解为作用于磁子午面内的水平分力H和垂直分力Z，得水平分力H和总力了之间的夹角，称为磁倾角。在北半球，角在水平面之下为正值；在南半球，角在水平面之上为负值。在地球表面上磁倾角为零各点的连线称为磁赤道。自磁赤道向两极，磁倾角逐渐增大，在磁南北极，磁倾角相应地为-90和+90，把磁倾角为某一定值点的连线称为磁纬度。在地磁水平分力H的作用下，使磁罗经指向磁北，可见H越大，磁罗经的指北力也就越大。因为在磁赤道处H为最大值，而在地磁极处H为零，所以在地磁极附近无法用磁罗经来指示方向。与水平分力H相对应，垂直分力Z在磁赤道处
7、为零，而在两磁极处最大。,在不同的地理位置，磁差是不同的。磁差的变化范围可达o16，当磁北在真北东面时，称为东磁差；而在真北西面时，称为西磁差。通常把地磁水平分力H，磁倾角和磁差Var称为地磁三要素，只要知道这三个量即可计算出其他的地磁要素。,二、船用磁罗经,1船用磁罗经的分类(1)按罗盆内有否液体分类 根据罗盆内有无液体，磁罗经可分为液体罗经和干罗经两类。液体罗经的罗盆内盛满液体，罗盘浸浮在液体中，因液体的阻尼作用，当船舶摇摆时，罗盘的指向稳定性好。另外，由于液体浮力的作用，减小了轴针与轴帽间的摩擦力，提高了罗盘的灵敏度，故液体罗经在当代船舶上已被广泛使用。干罗经因其稳定性差，故已被淘汰。,
8、(2)按用途分类,标准罗经(Standard compass)：操舵罗经(steering compass)：(3)救生艇罗经(1ife boat compass)应急罗经或称太平罗经(emergency compass),(3)按罗盘的直径分类按罗经的罗盘直径来分类，目前常用的有190mm、165 mm、130mm等类型罗经。,2船用磁罗经的结构,一般船用磁罗经主要由罗经柜、罗盆和自差校正器三部分组成。,(1)罗经柜罗经柜(binnacle)由木材、铜或铝合金等非磁性材料制成，用于安放罗盆和自差校正器等，如图216所示。在罗经柜的顶部有罗经帽，它可保护罗盆使其避免风吹雨淋和日晒以及在夜航中防
9、止照明灯光外露。,在罗经柜的正前方，有一竖直筒，筒内根据需要放置一定长度的佛氏铁圆块或放置一定数量的软铁条。佛氏铁(Flinders bar)属于软铁校正器，主要用于消除在罗经后方的桅杆、烟囱等竖直软铁对罗经产生的软铁半圆自差。,在罗经柜左右正横的支架上放置校正软铁(quadrantalcorrectors)，主要有软铁球或软铁片两种类型，要求校正软铁的中心应与罗盘磁针位于同一平面内，以对罗经产生较大的作用力。校正软铁属于软铁校正器，主要用于消除船舶水平软铁对罗经产生的象限自差。,在罗经柜内，位于罗盆正下方有一竖直铜管，管内安放一根垂直磁铁(heeling magnets)，并可由吊链拉动在管
10、内上下移动。它属于硬铁校正器，主要用于校正船舶磁场中垂直方向的硬铁船磁力在船舶摇摆时对罗经产生的倾斜自差。,在罗经柜内还安放有水平纵向(fore and aft magnets)和横向的磁铁棒(athwardshipmagnets)，也属于硬铁校正器。罗盘中心应位于纵向和横向磁铁的垂直平分线上，通过调整磁铁位置的高低或通过齿轮装置对称地增大或减小两磁棒间的夹角，以改变磁铁对罗经产生的纵向和横向作用力的大小。水平纵横向磁铁主要用于校正船硬铁磁场在船纵横方向上的投影力对罗经产生的半圆自差。,(2)罗盆 罗盆(compass bowl)由罗盆本体及罗盘两部分组成。罗盆均由铜制成，其顶部为玻璃盖，它与
11、盆体的接合处用橡皮圈密封以保水密。罗盆的底部加有配重，以降低罗盆的重心，并保持罗盆的稳定。,4磁罗经的安装,(1)安装位置的选择 磁罗经受船磁影响产生自差的大小与罗经安装的位置有关。罗经安装的位置应尽可能选择船磁影响小的地方，一般均安装在驾驶室上面的露天甲板上。船舶钢铁设备与罗经均应保持一定的距离,应离罗经越远越好。由于船体的左右结构对称，为使感应船磁在罗经两旁对罗经的磁性干扰相互抵消，磁罗经均安装在船首尾线上。罗经两旁的钢铁设备，若可能的话也应左右对称配置，否则将使剩余自差增大。罗经的周围应是开敞的，视线阻碍最小，以便于观测方位。,(2)罗经的安装 在商船上，不论标准罗经还是操舵罗经，其首尾
12、基线均要求准确地安装在船首尾线内。为此，在安装罗经时，船应保持正平，首先用尺量出船首尾线的位置，在该位置上放上罗经的垫木，并安上磁罗经，罗经柜应与甲板垂直，否则调整罗经柜下的垫木，使罗经柜垂直。,罗经的首尾基线应与船首尾线重合。可利用船首旗杆、桅杆以及船尾的烟囱等位于船首尾线上的目标来核对罗经基线的准确性。首先用方位圈对准船首的目标，然后再检查罗经的基线是否也在方位圈的照准面内。若罗经基线不在照准面内，可调整罗经柜，使罗经基线与船首目标重合。将方位圈旋转180，观测罗经的尾基线是否对准烟囱的中线，可用方位圈观测烟囱两边缘相对尾基线的夹角是否相等来判断尾基线是否在船首尾面内。若两夹角相等，说明尾
13、基线位于船首尾面内，在固定罗经柜的过程中，应按此方法反复检查首尾基线的准确性，一般要求其偏差小于02。,5磁罗经的检查,(1)罗盆及罗盘的检查 罗盆在常乎环上应保持水平，罗盆液体应五色透明，且无沉淀物，罗盘应无变形。检查罗经基线是否位于船首尾面内，偏差小于o2。,检查罗盘的灵敏度：该项检查主要查看罗盘轴帽与轴针之间摩擦力的大小，若摩擦力较大时。可导致罗经产生较大的指向误差。检查的方法是：在船靠稳码头后，用一小磁铁将罗盘从原来的位置向左引偏23，然后移去小磁铁，观察罗盘是否返回原位，再将罗盘引向右边，做同样的检查。要求罗盘返回原位的误差应在(3/H)以内(H为地磁水平分量，单位为微特(T)，1奥
14、100微特)，若返回原位的误差大于o2，则说明轴针与轴帽间的磨损较严重，需修理或更换。,检查罗盘摆动周期：该项检查主要是检查罗盘磁性的强弱，通常仅测罗盘摆动的半周期，检查方法如下：船靠稳码头后，用磁铁将罗盘引偏40，然后移去磁铁，让罗盘摆动，用秒表记下原基线所指的度数连续两次通过基线的时间间隔，即为罗盘摆动的半周期，再用磁铁将罗盘引向另一边做同样的检查。要求罗盘摆动半周期应不小于(2600/H)s，若半周期变大，说明罗盘磁针的磁性变弱。消除罗盆内的气泡 自差校正器的检查方位圈的检查,6磁罗经的使用与保养(1)磁罗经的使用磁罗经必须经过正确地校正自差，并备有1年内有效的自差表。平时应经常测定自差
15、，每班要准确地和陀螺罗经航向比以求得自差。测物标方位时，注意方位圈上的水准器，使罗盆保持水平状态。在罗经附近不得放置铁磁性物体，以免影响罗经的正常工作。适当地调节反射或投影罗经的光学透镜装置的焦距，以使航向刻度更加清晰按本节中对磁罗经检查的要求，定期或随时对磁罗经进行检查。当发现罗经出现异常现象时，应记人航海日志，并向船长报告。,(2)磁罗经的保养,平时应盖好罗经帽并套好罗经护罩，以防太阳曝晒使刻度盘变形浪时罗经柜内进水 船靠码头，不使用罗经时，应关闭罗经照明灯。罗经轴承及常平环等活动部分应定期加润滑油。4.保持罗盆液体无色透明，及时排除罗盆内气泡。,5.检查罗经垫木，防止被腐蚀。6.应定期清
16、洁投影或反射式罗经的光学透镜面，以使罗盘反射的刻度清晰可见。7.防止软硬铁校正器生锈，备用的软铁校正器不能靠近永久磁铁；备用的校正磁棒应异名极相靠，并避免高温、剧烈振动和其他磁场的影响。8.方位圈不用时，应将其放在箱内保存，以防止因碰撞等原因使方位圈变形,三、自差的测定与自差表,1罗经自差Dev现代船舶均由钢铁材料建造，造船材料中的硬铁和软铁材料被地磁场磁化后，分别形成了硬铁船磁和软铁船磁统称为船磁，船磁对船上罗经的作用力称为船磁力。罗经在船磁力的作用下产生了自差，自差是指罗经偏离磁北的角度，用Dev表示，罗北偏在磁北的东边，称为东自差；反之偏在西边，称为西自差。,通常在船磁场中，因为硬铁船磁
17、力远大于软铁船磁力，所以船罗经的硬铁自差也远大于软铁自差。船磁硬铁自差是每次罗经自差校正的重点。硬铁船磁力可分解为纵向(P)，横向(Q)和垂向(R)三个分力。由于硬铁船磁力具有相对于罗经的大小和方向均固定不变的特性，纵向和横向硬铁船磁力所产生的自差将随船航向的正弦和余弦函数关系变化，它们所产生的自差统称为半圆自差，而垂直向的硬铁船磁力在船正平时不产生自差，当船摇摆时，会使罗经产生自差，并称为倾斜自差。,凡属下列情况，必须校正磁罗经自差：(1)修船后，特别是在罗经附近增加或拆除钢铁构件等(2)船舶受到剧烈振动后，如碰撞、搁浅或遭雷击。(3)标准罗经自差大于土3 O，操舵罗经自差大于士5O。(4)
18、罗经安装位置有所变动。(5)用电磁吊装卸货物后。(6)每年应校正一次自差。(7)其他导致自差变动较大的情况。,2自差测定方法,求自差主要有两种方法：一是按物标的方位比对，另一是按航向比对，其公式为：MBCB=Dev=Dev(218)式中：MB磁方位；CB罗方位；磁航向；罗航向。,几种常用的方法,(1)利用叠标测定自差(2)利用天体测定自差(3)利用航向比对求自差,3自差表,不论用何种方法消除自差，都不可能绝对准确地把各航向上的自差都消除为零，总是留有剩余白差，般要求标准罗经的剩余自差小于3，而操舵罗经的剩余自差小于5。,磁罗经的自差是随航向的不同而变化的，要使用磁罗经，必须知道不同航向上磁罗经
19、的自差。通常船上均列出每隔10或15航向的自差表(deviation table)，以供航行使用。,从自差表判断校正罗经自差的质量,(1)自差曲线应是光滑的(2)计算出的五个自差系数应较小，通常在o5左右(3)在八个航向实际测得的自差与计算求得的该航向自差之间的差值不应超过o5,第二节 陀螺罗经,一、陀螺罗经指北原理-陀螺罗经俗称电罗经，是目前船上广泛使用的一种航海指向仪器，其基本工作原理是利用陀螺仪的特性，在地球自转运动的影响下，借助于控制设备和阻尼设备，使陀螺仪能自动地找北，最后稳定地指北。,作为航海指向仪器应满足以下两个基本要求：(1)罗经的指北部分能保持稳定指北，即相对地平坐标具有稳定
20、位置。(2)当罗经偏离稳定位置后，具有自动返回稳定位置的性能。所谓陀螺罗经的指北原理就是讨论陀螺罗经是如何满足上述两项基本要求的，简单地说，就是如何使陀螺仪发展成为陀螺罗经。,1陀螺仪 陀螺罗经之所以能正确指北，是因为利用了陀螺仪的特性。陀螺罗经的核心是一个陀螺仪，见图221。在工程技术上把陀螺仪定义为：高速旋转的对称转子及保证转子自转轴(主轴)指向空间任意方向的内外环悬挂装置。高速是指转子旋转速度可达12万rmin。因此，在陀螺罗经启动时，转速由零达到额定转速约需要20min过渡时间。陀螺仪除可绕自转轴高速旋转外，还可绕与自转轴相垂直的水平轴和垂直轴在高度和方位上运动。因此，陀螺仪可同时绕三
21、个轴旋转，即具有三自由度，三轴的交点称为陀螺仪的中心。,若具有三自由度陀螺仪的重心与其中心相重合，该陀螺仪称为平衡陀螺仪，不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪称为自由陀螺仪。陀螺仪转子转动的快慢用动量矩H来描述：HJw(221)式中：H的方向与转子角速度w的方向一致；J转动惯量。,特性：(1)定轴性 在不受外力矩作用时，自由陀螺仪主轴将保持其宇宙空间初始指向不变。(2)进动性 在外力矩M作用下，陀螺仪主轴动量矩的矢端将以捷径向外力矩方向进动。,如图222所示，若陀螺仪主轴进动角速度用wp表示，则进动角速度wp动量矩H和外力矩M三者之间方向是相互垂直的，wp与h和M间的关系为：wp=M/H 进动角速度
22、wp，与外力矩M成正比，与动量矩H成反比。在需要应用陀螺仪的定轴性时，应使外力矩为零；当需要陀螺仪按一定规律运动时，应对它施加相应的外力矩。,2自由陀螺仪的视运动,既然陀螺仪具有定轴性，若把转子主轴对准真北，然后启动转子使其作高速旋转，陀螺仪主轴不就永远指北了吗?但我们知道，地球每天自西向东转动一周，人和陀螺仪均随地球自转，如图223所示，当在位置1时，陀螺仪主轴水平指北。由于随地球白转到达位置2时，地球子午面的空间方向发生了变化，而陀螺仪主轴仍保持其空间初始指向不变，因此随地球一起转动的观察者在位置2看到陀螺仪主轴矢端已自子午面向东偏了一方位角，同时自水平面升高了一高度角。若继续观察下去，随
23、着地球的自转，角和角也在不断地发生变化。,3变自由陀螺仪为陀螺罗经,在影响自由陀螺仪视运动的两个分量W1和W2中，当陀螺仪主轴指北时，W1不会使陀螺仪产生视运动，即无影响；而对于W2，只有船在赤道处，垂直分量才为零。因为此时WeW1，所以W2对陀螺仪视运动的影响是经常存在的。W2是使自由陀螺仪不能稳定指北的主要原因。,为使陀螺仪主轴能稳定在子午面内，可利用陀螺仪的进动特性。在陀螺仪的水平轴上施加外力矩My。My使陀螺仪主轴绕垂直轴进动角速度Wpz等于地球自转使子午面转动的角速度W2，即：Wpz=W2 这样陀螺仪主轴便始终停留在子午面内，成为我们所需要的航海罗经了,我们把在陀螺仪水平轴上施加的外
24、力矩称为控制力矩。目前产生控制力矩的方式主要有两类：电磁控制式的和重力控制式。电磁控制式的是利用电磁元件产生所需的控制力矩，如电控式罗经。重力控制式的是直接由地球重力作用而获得控制力矩。,在实际应用中，又可分为下重式和上重式两类。所谓下重式，是将陀螺仪的重心沿垂直轴下移，使其重心低于陀螺仪中心，当陀螺仪主轴不水平时，由于地球的重力使陀螺仪获得找北的控制力矩，如安许茨系列罗经；而上重式是在陀螺仪上安装盛有一定量硅油的液体连通器，当陀螺仪主轴不水平时，下降一侧多余的液体产生了重力控制力矩相当于陀螺仪的重心沿垂直轴上移，故称上重式罗经。上重式罗经和下重式罗经又统称为摆式罗经。,在摆式罗经产生控制力矩
25、的方法中，控制力矩都是在主轴偏离水平面角时，由于重力作用而获得的。但上重式和下重式两种罗经力矩的方向则相反，为了达到主轴指北端向北运动的目的，其动量矩H方向也应相反，下重式罗经动量矩H指北，而上重式罗经动量矩H指南.,4.摆式罗经的减幅摆动,摆式罗经启动后，主轴指北端将作椭圆摆动，不能稳定指北。为使罗经主轴由等幅摆动变为减幅摆动，最后自动到达稳定位置，罗经必须加装阻尼设备，以产生阻尼力矩。通常罗经阻尼的方法可分为两种：当阻尼力矩作用于水平轴上时，称为水平阻尼法；当阻尼力矩作用在垂直轴上时，称为垂直轴阻尼法。,上述两种方法阻尼的原则是：当罗经所在位置固定时，椭圆的扁率也为常量。若方位角或高度角有
26、一个量缩小时，另一个量必然按比例相应地缩小，角和角渐次衰减，使主轴的摆动轨迹由椭圆变成收敛的螺旋线，最后稳定指北，至此，陀螺仪就成为名符其实的航海陀螺罗经了。,(1)水平轴阻尼法下重式罗经多采用水平轴阻尼法，阻尼力矩由液体阻尼器产生。液体阻尼器安装在陀螺仪的上方，容器内注有定量粘度较大的液体,再加上液体阻尼器内液体流动的管路很细。使液体的流动滞后于主轴高度角的变化。由于液体流动的滞后作用，当主轴偏在子午而以东时北端液体多，因重力的作用，阻尼力矩指向西；偏在子午面以西时南端液体多，阻尼力矩指向东。刚为阻尼力矩的作用总是把主轴压向子午面，即压缩了椭圆的长半轴，使椭圆的短半轴心相应地减小，所以增加阻
27、尼力矩后，主轴的摆动曲线不再是椭圆，而变成收敛的螺旋线。,(2)垂直轴阻尼法 液体连通器(即上重式)罗经多采用垂直轴阻尼法。它是在陀螺仪的西边加一阻尼乖物以产业阻尼力矩当主轴指北端高于水平面时在阻尼力矩作用下，主轴向下进动；当主轴低于水平面时，在阻尼力矩作用下，主轴向上进动，总之，不论主轴高于或低于水平面，阻尼力矩总把主轴压向水平面，即压缩了椭圆的短半轴，必然引起长半轴相应地缩短，即角和角逐渐衰减，最后，罗经主轴指北端趋向稳定位置。,(3)罗经的稳定位置(4)罗经性能的几个参数,罗经稳定时间 罗经稳定所需的时间是指罗经白启动到主轴偏离子午面士1以内所需的时间-般罗经的阻尼摆动大约要经过25个周
28、期可稳定指北，即从罗经启动到稳定指北约需3h。为了确保I陀螺罗经在船舶开航时即能使用，应提前24h启动罗经。若主轴开始偏离真北的角度小，阻尼运动周期数少，则主轴稳定指北所需的时间就短，为了缩短罗经的稳定时间，在启动罗经前可人为地使主轴偏离真北的角度小一些，以达到加速启动的目的。海船航行设备规范中规定：陀螺罗经启动后，应在6h内稳定。,二、陀螺罗经的误差,由于某些因素的影响，使得罗经稳定时，主轴在方位上偏离真北方向所形成的夹角，称为陀螺罗经的误差。按误差产生的原因，罗经误差可分为原理性误差和非原理性误差两类。,原理性误差有：纬度误差、速度误差、冲击误差及摇摆误差等。这些误差均由某一因素引起，并按
29、一定的规律变化，有确定的大小和符号。非原理性误差如基线误差等具有不确定性，无一定的规律可言。,1纬度误差采用垂直轴阻尼法的陀螺罗经，其主轴指北端的稳定位置在方位上偏离子午面的角度称为纬度误差。纬度误差是采用垂直轴阻尼法的罗经(如液体连通器式罗经和电控罗经)所特有的。,消除纬度误差目前采用两种方法：外补偿法和内补偿法。所谓外补偿法又称机械补偿法，它采用机械解算装置，根据纬度误差公式，求出纬度误差的数值和符号，通过移动主罗经的基线或罗经方位刻度盘，从罗经示度中消除误差，但主轴在方位上的稳定位置不变，仍偏离子午面一个角度。内补偿法又称力矩式补偿法，它采用电气解算装置，输出按纬度误差变化的电信号，通过
30、力矩器，对罗经施加补偿力矩，使主轴回到子午面内，即从根本上消除了纬度误差。,为消除纬度误差，罗经上均设有纬度误差补偿器。使用罗经时，应按照船舶所在的半球和纬度，调整好有关旋钮。根据表221所列的数据，为提高校正精度，当船在中低纬度航行时，纬度每变化5，需重新调整一次纬度旋钮；当船在高纬度航行时，纬度每变化3，需重新调整纬度旋钮。,2速度误差,当船舶作恒向恒速运动时，罗经主轴的稳定位置与船速为零时主轴稳定位置二者在方位上的夹角，称为速度误差(speed error)。因为速度误差与罗经本身的参数无关，所以只要船舶恒速恒向运动，任何罗经都会产生速度误差。,主轴偏离子午面的方位角称为速度误差，记为r
31、V，其表达式为：rV=VcosC/ReWecos=VcosC/5cos式中：C一船舶航向；Re地球半径,由式(225)可知，影响速度误差的因素有船速、航向和船所在纬度。很显然，速度误差正比于船速，船速V越大，速度误差也越大；速度误差反比于纬度的余弦，纬度越高，速度误差也越大；速度误差正比于航向的余弦，在0和180航向上，速度误差最大，在90和270航向上，速度误差为零。船在北半圆即偏北航行时，速度误差符号为正，即具有西误差；船在南半圆航向上，即偏南航行时，速度误差符号为负，具有东误差。由不同的航向、航速和地理纬度产生的速度误差见表222。由表可见，由于船舶恒向恒速运动所引起的速度误差必须要消除
32、，否则将影响船舶的安全航行，特别是船航行在高纬且高速的情况下，更不能忽视。,目前消除速度误差有以下三种方法：(1)查表法 有的陀螺罗经为了简化罗经结构，不安装校正速度误差设备，而备有速度误差表，供驾驶人员使用(如表222)。安许茨型罗经通常采用查表法校正速度误差。,例如，某船航行纬度为40，罗经航向为30，航速为16kn，求真航向。从表：查得速度误-1.1.真航向30一11289,(2)外补偿法和内外补偿法与消除纬度误差的方法相类似，消除速度误差也有外补偿法和内补偿法。斯伯利系列罗经船所在纬度，通常在纬度每变化5，航速每变化5kn，需重新调整纬度和航速旋钮。,3冲击误差,冲击误差(ballis
33、tic error)是指船舶进行机动(变速变向)航行时所产生的惯性力使罗经主轴偏离其稳定位置而出现的指向误差。由于船舶机动的持续时间较之于罗经的摆动周期甚为短暂，因而机动时所出现的惯性力对罗经的作用相当于一个冲击，故称之为冲击误差。,冲击误差可分为两类：当惯性力作用在罗经重力控制设备上而产生的冲击误差，称为第一类冲击误差，记为Bi;当惯性力作用在阻尼设备上而产生的冲击误差，称为第二类冲击误差，记为B2,4摇摆误差,陀螺罗经的摇摆误差(rolling error)是指船舶摇摆时所产生的惯性力作用在罗经的控制设备上使罗经产生的指向误差。理论分析证明，摇摆误差除与罗经结构、安装位置、船舶摇摆姿态和船
34、舶所在纬度有关外，还与船舶摇摆方向有关，特别是船舶沿隅点航向航行且横摇时，摇摆误差最大。目前船上使用的陀螺罗经均在设计上采取措施，有效地消除了摇摆误差的影响，无需驾驶人员消除。,5基线误差,安装罗经时，应使罗经的基线与船首尾线平行，否则会使罗经产生航向读数误差，该误差称为基线误差(1ulllerlineerror)。基线误差的大小和符号不随航向和时间等因素变化，属于固定误差。,(1)测定基线误差的注意事项 确认陀螺罗经已稳定指北；方位分罗经与主罗经匹配一致；确认测方位的方位圈无误差；在靠码头时测定基线误差，应将速度旋钮归零，纬度旋钮置于船舶所在的纬度上，即要准确地消除速纬误差。(2)方位分罗经
35、基线误差的测定与校正(3)主罗经基线误差的校正,3.陀螺罗经设备,目前世界上陀螺罗经的型号繁多，按其结构特征和工作原理可划分为安许茨(ANSCHuTZ)系列、斯伯利(SPERRY)系列和阿玛勃朗(ARMABROWN)系列；按陀螺罗经具有转子的个数可分为单转子型和双转子型两大类；按给陀螺仪施加力矩的方式可分为机械摆式和电磁控制式两大类。,任何一种系列的陀螺罗经述均由主罗经和其附属设备组成。主罗经是陀螺罗经的主体，具有指示航向的功能，而附属设备起保证主罗经正常工作的作用。主罗经由灵敏部分(sensitive element)、随动部分(follow element)和固定部分(fixed elem
36、ent)组成。灵敏部分起找北、指北的作用，由三自由度陀螺仪、控制设备和阻尼设备组成。随动部分借助于随动系统使其跟踪灵敏部分，以保持方位刻度盘上o180刻度线与陀螺球主轴相致，并能方便地读取航向。,2安许茨4型陀螺罗经 安许茨系列陀螺罗经属于机械摆式罗经，采用双转子，液浮支承方式。它由主罗经、电源起动箱(或称变压器箱)、变流机、分罗经接线箱、警报器、航向记录器和分罗经等部分组成。,(2)罗经结构 主罗经由灵敏部分、随动部分和固定部分组成。,随动部分由随动球、方位电机和方位刻度盘等组成。固定部分主要由贮液缸、罗经桌、平衡环系统和罗经箱等组成。,(3)电路系统,安许茨4型陀螺罗经的电路可分为电源系统、随动系统、传向系统和温控系统。,(4)使用与保养,起动 通常应在开航前4h左右起动罗经。起动前，将各分罗经与主罗经的航向匹配一致，然后 a.接通变压器箱上的电源开关；b.20 min后，接通随动开关。,精品课件！,精品课件！,关闭 a关闭随动开关；b关闭电源开关。罗经的检查,
