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
返回
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
航海仪器课件：安许茨系列陀螺罗经
因是支承液体的比重发生了变化。比重增大，陀螺球升高；
比重减小，陀螺球下沉。因此，需用改变支承液体比重的
措施来调整陀螺球高度。当陀螺球位置升高时，则应适量
添加蒸馏水，以减小支承液体的比重；当陀螺球的高度降
低时，则应添加适量的甘油，以增大支承液体的比重。
三相电流的检查与调整
➢在更换陀螺球、支承液体及调整陀螺球高度后，均应 对三相电流进行检查与调整。 ➢若电流小于上述额定值,则应添加安息香酸(或硼砂), 以增加支承液体的导电率。每添加1g的安息香酸（或 2g的硼砂），电流可增加0.1A。添加安息香酸（或硼 砂）时，要从贮液缸中吸出约0.1L的液体装入烧杯中， 然后将安息香酸（或硼砂）加热使其湛溶解，再注入 贮液缸并搅拌均匀。 ➢若电流大于上述额定值，则应添加蒸馏水和甘油的混 合液体，注入贮液缸再搅拌均匀。添加蒸馏水和甘油 的用量，应按照配方中的比例量取。
安许茨系列典型产品：
安许茨系列：（ANSCHUTZ-德国,标准IV、4、 6、14、20、22型 )
普拉特：（PLATH-德国,PLATH-C型) 北辰（日本CMZ-300、CMZ-500型 ） 航海I型（中国）
注:本章以安许茨IV型为例进行讲解
安许茨4型罗经整套设备组成
主罗经
航向记录仪
随动球 蜘蛛架 中心枢轴 导电环
方位齿轮和罗经方位刻度盘
三．固定部分
1．罗经桌
2．贮液缸：紫青铜制成，内履绝缘橡胶
（1）内盛支承液体（ 配方、比例等）
蒸馏水：10升 甘油（20 ℃时比重为 1.23g/cm3 ）： 1升 安息香酸：10克（或用硼 沙和福尔马林替代）
（2）观察窗：读航向、球高
（3）缸外壁上有加热器（电阻丝）：保证支承液 体温度不低于49℃
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。
航海仪器4
1、试述安许茨系列陀螺罗经的结构特点。
安许茨系列陀螺罗经属于下重式液体阻尼器式罗经，安许茨系列陀螺罗经属于液浮支撑的双转子摆式罗经。
灵敏部分为陀螺球，控制力矩通过降低陀螺球重心的方法获得，阻尼力矩由液体阻尼器产生，结构上有双转子陀螺球，随动球，液体支撑的特点。
2、试画示意图并分析安许茨系列陀螺罗经电磁上托线圈的作用。
电磁上托线圈位于支架下方，绕成圆环形，固定在陀螺球内的底部，其平面与陀螺球的赤道平面平行。
通电后产生电磁上托力用于辅助液体共同支撑陀螺球，在水平上分力使陀螺球在赤道平面内相对随动球保持中心位置，垂直分力使陀螺球悬在随动球中间略偏高的位置上。
3、简述安许茨4型陀螺罗经的开机、关机步骤和注意事项。
开机前检查：船电开关和变压器电源开关在断的(OFF)位置，主罗经各部分在正常位置，主罗经左侧小门内配电盘上的随动开关在断的(O)位置，各分罗经的航向与主罗经的航向一致航向记录器的航向与主罗经的航向一致；时间标志与船时一致；记录纸够用。
启动：若靠码头后关闭，未改变过，可在2～3小时前启动，启动时接通船电开关，接通变压器或逆变器电源开关——由OFF位置转到ON 的位置，20分钟后,接通随动开关——由“0”位置转到“1”的位置。
关机：（1）关闭随动开关；（2）关闭电源开关。
注意事项：（1）启动时，三相交流电较大，为1．5A～2．5A 电流指示灯较亮；20min后，陀螺马达达到额定转速，电流下降，为0．6A～1．1A ，电流指示灯变暗：第一相电流最大指示灯最亮，第二相电流最小指示灯最暗，第三相电流次之指示灯较亮（2）液温要正常（3）观察陀螺球高度正常（4）读航向时，根据速度误差表校正速度误差；（5）注意分罗经与主罗经的航向是否一致4、在启动安许茨22型陀螺罗经时，从主罗经上部数字显示窗上应检查哪些主要参数？检查数字显示窗上的液温，液温<45℃开始加热，数码显示：h--.-，随动系统不工作，无法显示航向，分罗经静止不动。
安许茨系列陀螺罗经资料课件
06
安许茨系列陀螺罗经的发展趋势 与展望
技术创新与进步
陀螺仪技术优化
随着材料科学和微电子技术的进 步，陀螺仪的尺寸不断减小，精
度和稳定性得到提高。
智能化技术应用
人工智能和机器学习技术在陀螺 罗经中得到应用，实现自适应滤
波、故障诊断等功能。
集成化与模块化
将多个传感器集成到一个模块中， 实现多功能一体化，降低系统复 杂性和成本。
检查罗ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ完整性
在安装前，仔细检查陀螺罗经 的外观，确保没有损坏或缺陷。
安装底座
根据产品手册，正确安装罗经 的底座，确保稳定性和水平度。
连接电缆与电源
按照说明手册连接必要的电缆 和电源线，确保连接牢固。
调试方法
初步校准
在安装完成后，进行初 步的校准，确保罗经的
基本功能正常。
精度测试
误差修正
维护与保养
陀螺仪部分的主要功能是测量和 保持航向，提供稳定的基准信号
给控制系统。
控制系 统
控制系统是安许茨系列陀螺罗经的指 挥中心，负责接收陀螺仪的信号，计 算出航向变化，并驱动电机调整罗经 的指向。
控制系统的主要功能是根据陀螺仪的 信号计算出航向变化，并驱动电机调 整罗经的指向，以保持航向的准确性。
它由微处理器、控制电路、驱动电路 和执行机构组成。
显示部分
显示部分是安许茨系列陀螺罗经的人机交互界面，负责将航向信息以直观的方式呈 现给操作者。
它由显示屏、显示驱动电路和显示模块组成。
显示部分的主要功能是将航向信息以数字或模拟方式显示出来，便于操作者观察和 操作。
其他组件
安许茨系列陀螺罗经还包括电源、 通信接口、外壳等其他组件。
电源负责提供稳定的能源给整个 罗经系统；通信接口用于与其他 设备进行数据交换；外壳起到保
陀螺罗经指北原理综述
量矩H矢端以捷径趋向外力矩M矢端，作进动运动或
旋进运动。（H→M） z
例：1－1
M
p H
py M y
P4 Fig1-4
pz M z
o
My
y
F
H
进动方向：右手定则
xF
二、 陀螺仪及其特性
陀螺罗经指北原理概述
pz
My H
;
py
Mz H
陀螺罗经指北原理概述
（一）地球自转产生的影响
e A
（e:地球自转角速度 , :地理纬度） •e分解为：
α
N
M V1
V2
P(α, θ) V2
N u2
u2 V2
MV’ 1
Eu2 V2
P
投影面
θ
θ
H’
M’
(E)
西
北
南
东
退出
陀螺罗经指北原理概述
2） 线速度 主
轴
指
V1
（上升/下降）
北
端
运
V2
动
(偏东/偏西)
线
速 度
u2
（控制线速度）
产 生 公式 原因
1
V1=H 1α
2
V2=H 2
My （控制 力矩）
u2=-Mθ
u2 V2
(W) G V2
V1
H
V1
V2 u2
V1
M
V1
D V2
u2
C V2
V1
V1 B u2
V2
N
A V2 (E)
V2 u2
❖V2大小 方向不变
❖V1随方 位角的增 大而增大
❖U2随高 度角的增 大而增大
安许茨20型陀螺罗经1
3、故障信号显示
出现故障 随动系统被切断
第一次ED1 第二次ED2 第三次ED3 第四次ED4
航向显示被取消 自动重新起动尝试
四次起动失败
显示 故障 字符
罗经 系统 关闭
故障 字符 储存
故障字符所表示的含义如下: E1: 陀螺罗经供电故障 E2: 陀螺电源故障 E3: 编码器故障 E4: 陀螺电流偏离正常值范围 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
• 电子传感器 PCB板
安许茨标准20型陀螺罗经
四、电路部分 • 电源系统 • 随动系统 • 温控系统 • 信号检测系统
---其元器件基本上都安装在电子印制电路板PCB板上
安许茨标准20型陀螺罗经
1、电源系统
• 任务: 将船舶电源变换成陀螺罗经 系统所需 要的各种电源.
• 组成: 数个稳压电路 和(55V 400HZ)逆变器.
E9: 支承液体温度>70ºC
4、切断陀螺罗经随动系统(因测试或修理需要)
切断: 步调开关B11中的开关G置于OFF 重新接通: 步调开关B11中的开关G重新置于ON
六、维护与保养
1、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 • 顶部测量锥体查看支承液体已注满
• 液浮+离心泵产生的 液流平衡上托力
--离心泵的作用
• 定中心 • 辅助支承上托力
返回
返回
随动部分
--组成
•随动球 • 弹性减振波纹
管摆式连接器 • 方位齿轮 • 汇电环组件
陀螺罗经的工作原理
陀螺罗经的工作原理陀螺罗经，也被称为转轮罗经，是一种古老的精密仪器，它被用来测量海洋中的指南针方位、经纬度和地磁强度。
它几乎可以说是现代航海技术的开端。
那么，陀螺罗经是如何运行的呢？首先，陀螺罗经的工作原理基于物理学的一般原理，也就是“物体施加外力时会进行自转的运动”，这也就是物体自转的原理。
在陀螺罗经中，外力可以是引力、磁力、涡流或流体力等，这些外力会引起陀螺罗经内部的“重力梁”和“磁力力矩”的动作，这样，陀螺罗经就自动开始旋转，从而测量出海洋中的指南针方位、经纬度和地磁强度。
在陀螺罗经的结构中，表面有一个梯形的重力梁，它是由三个相互垂直的支撑形成的，它们之间的间隙可以改变，也就是说它们可以在重力的作用下移动，而且这种移动是有一定规律的。
通过改变间隙，重力梁就会发生偏转，产生相应的力矩，使陀螺罗经能按照一定的规律旋转。
在此拉力的作用下，陀螺罗经可以按照顺时针或逆时针的方向旋转，这种旋转的运动是可以持续的，因此，它能按照一定的规律测量海洋中的指南针方位、经纬度和地磁强度。
此外，陀螺罗经还可以通过磁力力矩来进行测量，原理与前述基于重力梁运动的原理类似，只是在这种情况下，磁力梁就是陀螺罗经的磁力力矩，它是由一个由金属片组成的旋转轴组成，这个轴可以受到外界磁场的影响，当该轴受到磁场的作用时，它就会旋转，产生力矩，引起陀螺罗经的旋转，从而测量出海洋中的指南针方位、经纬度和地磁强度。
由于陀螺罗经内部有重力力矩和磁力力矩的作用，所以，陀螺罗经能够按照一定的规律运行，不受外界条件的影响，这样就能够准确测量出各种复杂的海洋方位和经纬度。
另外，陀螺罗经的精度很高，它所测量出的结果准确可靠，而且操作简单，能在复杂的海洋环境中运行。
由此可见，陀螺罗经的原理和结构极其复杂，但它的使用却非常的方便，也被用来帮助航海家及其他海洋研究者准确的确定航行的方位和位置，并为现代航海技术的发展做出了重大的贡献。
斯伯利MK37型陀螺罗经简单总结
斯伯利MK37型陀螺罗经1,灵敏部分为单转子陀螺球，采用液浮和轴承辅助支撑。
2，利用液体连通器产生水平控制力矩；陀螺房西侧阻尼重物产生垂直轴阻尼力矩。
3，采用静止逆变器提供陀螺三相电，内补尝法消除速、纬误差。
4罗经小型化，可实现快速转动。
主罗经结构一．灵敏部分主要由陀螺球、垂直环、液体连通器阻尼重物组成1陀螺球：1）寿命20000小时，内充氦气，直径165mm2）陀螺马达：三相异步电动机3）球的西侧有一凹槽，装随动变压器衔铁4）底部有润滑油，用于润滑轴承5）西侧有阻尼重物重约30g6）陀螺球外壳有8个的配重。
2垂直环：1)E状随动变压器：用于垂直环西侧，鱼陀螺球上的衔铁相对应构成随动信号发生器2）E形力矩器：用于垂直环东侧，作速、纬误差校正器3）电解液水准器：用于垂直环顶部，用于检测陀螺球的倾斜角；自动校平4）液体连通器：用于陀螺马达主轴两端，产生控制力矩二．随动部分1作用：支承灵敏部分；跟踪陀螺球航向，显示在刻度盘上；给陀螺球供电2主要组成：叉形随动环，E状随动变压器及衔铁，方位齿轮，方位电机，航向刻度盘三．固定不分1支承板2罗经座3防震装置四．误差校正器1）速、纬误差校正装置：内补偿2）摇摆误差：硅油粘性3）框架误差：防震装置电路系统一．电源系统（静止式逆变器）1作用：将船电变换为陀螺经所需的电115V400Hz三相交流电，马达额定转速为12000r/min。
2主要组成：整流稳压电路调谐转换电路分相电路二．随动、传向系统1作用：减少或消除摩擦，精确地传递主罗经的航向。
2主要部件：随动信号发生器放大器方位电机光电式步进发送器控制电路步进式分罗经三．误差校正系统1组成：误差校正电路、航向余弦解算器、力矩器。
2误差校正信号来源：由误差校正电路依据设定的航速和纬度而产生。
3消除误差：控制力矩产生合适的误差补偿力矩，使主轴回到子午面内。
使用与保养一．开关机步骤1开机前检查：1）船电开关、控制与发送器箱上的“转换开关”和“电源开关”是否位于OFF位置。
罗经的使用方法
罗经的使用方法罗经是测量方向或位置的仪器，经过历代的使用与改进，阳宅学上普遍均用中国四大发明之一的罗盘仪又称罗经。
罗经的构造包括：（一）中央之透明玻璃小圆盒，内含：（１）带钗形头的磁针。
（２）底盘上之红线，以南北轴的基准。
（３）红在线一端之两旁画有两点，两点处即指著北方。
（二）小圆盒外镶一木制转盘，上有各种用途不同之刻度，以供测量定位。
（三）最外一层为一方形盘座，用以固定玻璃小圆盒及木制转盘。
上系二透明垂直之交叉线，以测量时之基准。
四：简易罗经平面图第一层显示方位名称。
第二层即是以地球磁力线为基准者，一般称为地盘，用以测量屋内各种器物之方位。
第三层即是地盘之纳音层。
第四层即是以地球子午线为基准者，一般称为人盘，用以测量屋外形势。
第五层即是天盘。
罗经因于应用上的不同，有各种层次。
一般少则二、三层多则数十层。
图四为一简易罗经图平面图。
第一层显示东、东南、南、西南、西、西北、北八方，其中东方包括甲、卯、乙三个字。
东南包括辰、巽、巳三个字。
南方包括丙、午、丁三个字。
西南包括未、坤、申三个字。
西方包括庚、酉、辛三个字。
西北包括戍、乾、亥三个字。
北方包括壬、子、癸三个字、自甲卯乙至壬子癸共二十四个字、每字占１５度即成了第二层。
第二层即以地磁子午线为基准来测量房宅内各种器物之方位。
一般称此层为地盘。
第三层为配合第二层使用时，所需考虑的纳音问题。
于第二层每一个字下均有三格，包括两种至三种纳音或一空格。
例：南方丙字下则有丁巳（纳音土）、庚午（纳音土）及一空格。
西北方戍字下则有丙戍（纳音土）、戊戍（纳音木）及庚戍（纳音金）三种不同之纳音。
一般除了确定方位外，还需考虑该方位之纳音是否与出生年之纳音相生或相同。
设方向为壬向时，壬字下包括癸亥（纳音水）及甲子（纳音金）。
若出生年之纳音为木时，则当对准癸亥方向为佳。
若出生年之纳音为金时，则当对准甲子方向为佳。
若出生年之纳音为水时，则甲字方向或癸亥方向均可。
若出生年之纳音为土时，则甲字方向尚可用。
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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。