第二章 陀螺罗经误差及其消除
陀螺罗经的误差
第一类误差的消除
当罗经的等幅摆动周期等于一摆长为
地球半径的数学摆的摆动周期时，不产生 第一类冲击误差。
T 2
H
2
R e
84.4min
0
mglw
g
1
15/25
非周期过度的摆式罗经
❖第一类误差的消除
cos cos vsin K
0
Rw
ee
16/25
第二类冲击误差： （ BII）
S
陀螺罗经的误差
主讲 Ray 导航、制导与控制
目录
1
知识回顾
2 双转子摆式罗经的冲击误差
3
舒拉（Schuler）原理
4 舰船摇摆对陀螺球的指向的影响
5 双转子陀螺球消除摇摆误差的原理
2/25
知识回顾
❖ 自由陀螺仪的视运动
东
西 C
东
东 西
A西 东
B
地球自转
H西
w
东
PN
G
西
西D
东 F
东西 E 东 西
3/25
的控制设备上而引起的罗经的示度误差
21/25
舰船摇摆对陀螺球的指向的影响
❖与罗经的结构参数、罗经的安装位置、 船舶的摇摆姿态、地理纬度和船舶的摇 摆方向等参数有关。
mglh2 w2 4 sin 2K
a
0b
k
4g 2 Hw
1
22/25
双转子陀螺球消除摇摆误差的原理
由于双转子陀螺球绕主轴具有稳定性 减小了x轴偏转角 使摇摆力矩在垂直轴的分量近似为零 从而消除了摇摆误差
6/25
知识回顾 ❖1 下重式罗经的重力控制力矩(安许茨
罗经）
O H
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 2ωθϕα （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。
Chapter2STCW公约附则第II章-第二章船长和甲板部
第II章船长和甲板部规则II/1对500总吨或以上船舶的负责航行值班的高级船员发证的强制性最低要求1 每个在500书。
2 每个证书申请人应：.1 年龄不小于.2 具有不少于STCW规则第A-Ⅱ/1节要求的船上培训在内的认可的培训计划的组成部分，并在认可的培训记录簿中载明；或具有不少于.3 在所要求的海上服务资历中，已在船长或合格的高级船员的监督下履行驾驶台值班职责不少于6个月；.4 视情况符合第Ⅳ章有关规则的可适用的要求，以按照《无线电规则》履行指定的无线电职责；并且.5 已完成认可的教育和培训，并且达到STCW规则第A-Ⅱ/1节规定的适任标准。
；并且.6 达到STCW规则第A-VI/2节第1、2、3和4段、第A-VI/3节以及第A-VI/4节第1、2和3段规定的适任标准。
II/2规则II/2对500总吨或以上船舶的船长和大副发证的强制性最低要求3000总吨或以上船舶的船长和大副1 每个在30002 每个证书申请人应：.1 符合对500总吨或以上船舶的负责航行值班的高级船员的发证要求，并在该职位上具有认可的海上服务资历：.1.1 申请大副证书，不少于12个月；和.1.2 申请船长证书，不少于36个月；但是，如果已具有不少于12个月的大副海上服务资历，则此段时间可缩短为不少于24个月；并且.2 已完成认可的教育和培训，并且达到STCW规则第A-Ⅱ/2节为3000总吨或以上船舶的船长和大副规定的适任标准。
500至3000总吨船舶的船长和大副3 每个在500至30004 每个证书申请人应：.1 申请大副证书，符合对500总吨或以上船舶的负责航行值班的高级船员的要求；.2 申请船长证书，符合对500总吨或以上船舶的负责航行值班的高级船员的要求并在该职位上具有不少于36个月的认可的海上服务资历；但是，如果已具有不少于12个月的大副海上服务资历，则此段时间可缩短为不少于24个月；并且.3 已完成认可的培训，并且达到STCW规则第A-Ⅱ/2节为500至3000总吨船舶的船长和大副规定的适任标准。
陀螺罗经指北原理
Z
N
S
N ZS
X
H
X
q
O
O H
PN
3）电磁摆控制力矩(阿玛-勃朗罗经）
? 电磁控制式罗经是利用电磁摆和水平 力矩器、垂直力矩所组成的电磁控制装 置将北
? 通过在陀螺球（仪）水平轴或垂直轴上加上 阻尼力矩，使陀螺仪主轴稳定指北。
? 1.安许茨罗经采用水平轴直接阻尼法 ? 2.斯伯利罗经采用垂直轴直接阻尼法 ? 3.阿玛-勃朗采用垂直轴间接阻尼法
2）自由陀螺仪主轴垂直于水平面放置（主轴与 地轴重合），地球自转一周，则陀螺仪主轴相 对于宇宙空间指向不变，相对地球子午面方位 不变。（如图B）
? 图B
6h
0h
地球自转
w
PN
18h
12h
? 图B
东
西
PN
位于北纬的视运动
? 自由陀螺仪主轴水平放置在北纬y 处（空间 A1 ），并南北指向（主轴相对子午面和水平面 平行）。地球绕地轴自转一段时间后，陀螺仪 随地球转至空间A2点，则陀螺仪主轴相对于宇 宙空间指向不变，但陀螺仪主轴a端相对于子午 面向东偏离方位角a, 主轴b端相对于子午面向 西偏离方位角a 。陀螺仪主轴a端相对于水平面 向上升高角q,主轴b端相对于水平面向下下降角 q （如图A）
（北纬指北偏上；南纬指北偏下）
4 .电控罗经采用的内补偿法施加的补偿力矩作用在什 么轴上？（垂直轴 OZ 上）；稳定位置是什么？（水 平指北）。
5.什么叫速度误差？速度误差产生的原因是什么？
6 .速度误差的表达式是什么？
a rv
=
V cos C
Rewe cos ?
四、速度误差的数学表达式及速度误差的特性
第二章 陀螺罗经误差及其消除
航海仪器教学课件——陀螺罗经指北原理1-2
n 两千多年前，我国劳动人民在生活和生产实践中发现了陀螺 的基本特性。
n 1852年，法国科学家福科第一个利用陀螺特性并与地球自转 相联系，它利用三自由度陀螺仪的定轴性来观测地球自转； 并提出了创见性的理论。
n 1878年，美国科学家霍布金发明了用电机推动的陀螺罗经。 n 1908年，德国人安许茨创造了世界上第一台实用陀螺罗经。
4
第一章
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陀螺罗经指北原理 Copyright (c) by Foxit Software Company, 2004 - 2007 For Evaluation Only.
n §1-1 n §1-2 n §1-3 n §1-4 n §1-5 n §1-6 n §1-7 n §1-8 n §19
第一篇 航海陀螺罗经
2008版
浙江省精品课程 宁大海运学院
3
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主要内容
n 第一章 陀螺罗经指北原理 n 第二章 陀螺罗经误差及其消除 n 第三章 安许茨系列陀螺罗经 n 第四章 斯伯利系列陀螺罗经 n 第五章 阿玛勃朗系列陀螺罗经
n 动量矩：
n H == J × W
n 动量矩与角速度两者方向相同， n 在数值上相差一个J
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13
四、刚体的动量矩定理
n 刚体对某一点的动量矩对时间的导数等于作用 在刚体上所有外力对于同一点的总力矩。
n 又有
n d H / d t == M M
陀螺仪论文-陀螺经纬仪定向的误差分析及导线平差
陀螺经纬仪定向的误差分析及导线平差摘 要：井下经纬仪导线通常是由井底车场开始的向井田边界推进的，根据误差累计原理，导线点位的误差离井底车场越远误差越大。
利用陀螺经纬仪定向时，对其进行误差分析及平差，能有效地控制误差，并提供最优定向法！关键词：陀螺经纬仪；定向误差；导线平差1 陀螺经纬仪定向的精度平定陀螺经纬仪的定向精度主要以陀螺方位角一次测定中误差m T 和一次定向中误差m α表示。
1.1 陀螺方位角一次测定中误差在待定边进行陀螺定向前，陀螺仪需在地面已知坐标方位角边上 测定仪器常数△。
按《煤矿测量规程》规定，前后共需测4~6次，这样就可按白赛尔公式求算陀螺方位角一次测定中误差，即仪器常数一次测定中误差（简称一次测定中误差）为：[]1vv n ±∆- 式中 v i —仪器常数的平均值与各次仪器常数的差值；n △—测定仪器常数的次数。
则测定仪器常数平均值的中误差为：m △平= m T 平=mT n ±∆1.2 一次定向中误差一次定向中误差可按下式计算：式中 —仪器常数平均中误差； —待定边陀螺方位角平均值中误差；m α= 222·m m T m λ∆±平+平+—确定子午线收敛角的中误差。
因确定子午线收敛角的误差m γ较小，可以忽略不计，故上式可写为：m α= 22·m T m ∆±平+平 2 陀螺经纬仪一次测定方位角的中误差分析如前所述，陀螺经纬仪的测量精度，以陀螺方位角一次测定中误差表示。
不同的定向方法，其误差来源也有差异。
目前国内最常用的是跟踪逆转点法和中天法，其中所用的一些数据是根据具体的仪器试验分析所得，有一定得局限性，但对掌握误差分析方法而言，却是无关紧要的。
2.1 跟踪逆转点法定向时的误差分析以JT 15型陀螺经纬仪为例进行探讨。
按跟踪逆转点法进行陀螺定向时，主要误差来源有：①经纬仪测定方向的误差；②上架式陀螺仪与经纬仪的连接误差；③悬挂带零位变动误差；④灵敏部摆动平衡位置的变动误差；⑤外界条件，如风流、气温及震动等因素的影响。
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。
第二章陀螺罗经误差及其消除.
W
E
arv
•因此而产生了一个方位偏 差—速度误差（arv）。
三、速度误差的数学表达式及速度误差的特性
根据V3=V1有： H V CosC/Re = H 1 arv 则：arv=VCosC/Re eCos V3 V3 u3 u2 r V2 u2 r V2 V1 u3 E W
VcosC α rv R e ωe cos
V2
α
E
求得： αr =-MD/M× tan
北纬
四、纬度误差的性质
αr Φ =-MD/M tgΦ
1.采用垂直轴阻尼法的罗经所具有的误差。
2.北纬偏东误差，南纬偏西误差。 3.误差大小随纬度的增大而增大。
（W） （E） r
方位误差
α
南纬
N
五、纬度误差的消除
1.外补偿法：转动罗经基线或刻度盘，使基 线与转动的角度等于误差值， 或罗经刻度盘使其转动的角度 与纬度误差等值反向。 2.内补偿法：对罗经施加补偿力矩，使主
二、单转子摇摆误差的特性：
•与罗经的结构参数、罗经的安装位置、船舶的摇 摆姿态、地理纬度和船舶的摇摆方向等参数有关。
•在象限航向上航行且横摇时，摇摆误差最大。
三、摇摆误差的消除：
下重式（安许茨）罗经： 采用双转子。
液体连通器（斯伯利） 罗经：调整液体的流动周 期。
四、基线误差：
• 因陀螺罗经的基线安装与船首尾线不平 行所引起的读数误差。 •特性：为固定误差，与罗经本身无关。 基线偏左舷，罗方位<真方位，东误差； 基线偏右舷，罗方位>真方位，西误差。
理坐标系各坐标轴上的分量； •设船偏北航行，航速V、
V
N
VN
C O
航向C。 船速V在子午圈和纬度 圈的切线上的分量： VN=VCosC（北分量） VE=V SinC（东分量）
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。
航海仪器课后解答
航海仪器课后解答航海仪器课后复习题第一章陀螺罗经1.叙述陀螺仪的定义及其基本特性。
定义：工程上将高速旋转的对称刚体（转子）及其悬挂装置的总称叫做陀螺仪。
基本特性：定轴性进动性2.何谓平衡陀螺仪和自由陀螺仪？平衡陀螺仪：陀螺仪的中心和其几何中心相重合的陀螺仪。
自由陀螺仪：不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪。
4.位于地球上的自由陀螺仪的视运动有何规律？如何解释其物理实质？自由陀螺仪在地球上的视运动规律：北纬东偏南纬西偏，（偏转角速度为w2）东升西降南北一样（升降角速度为w1a）物理实质：当地球自转时，在北纬子午面北点N向西偏转，由于陀螺仪的定轴性，主轴空间指向不变，跟地球一起运动的观察者看到主轴北端在不断向东偏转。
同理在南纬，主轴指北端向西偏转。
当陀螺仪主轴指北端偏离子午面以东时，受w1的影响，水平面东半平面下降，陀螺仪主轴的指北端相对水平面产生上升的视运动；当陀螺仪主轴的指北端偏离子午面以西时，由于水平面西半平面上升，陀螺仪主轴则产生下降视运动。
5.影响自由陀螺仪主轴不能稳定指北的主要矛盾是什么？克服该主要矛盾对自由陀螺仪影响的基本原则是什么？W2是影响自由陀螺仪主轴不能指北的主要矛盾。
克服该矛盾对自由陀螺仪影响的基本原则是利用陀螺仪的进动性，对陀螺仪水平轴施加一个外力M，使陀螺仪周周绕OZ轴进动，并满足w’=M/H=w26.叙述变自由陀螺仪为摆式罗经的两种方法。
第一种是重力下移法。
将陀螺仪的重心沿垂直轴下移，时重心不与支架中心O 重合，当主轴不水平时，产生控制力矩。
根据这种方法制成的罗经称为下重式罗经。
第二种是水银器法或液体连通器法。
在平衡陀螺仪上悬挂液体连通器，液体连通器中注入适量的高比重液体（如水银或其他化学溶剂），用以产生控制力矩。
这类罗经一般被称为水银器罗经或称液体连通器罗经。
7.为何双转子摆式罗经与液体连通器罗经二者的动量矩H的指向不同？由于地球自转，双转子摆式罗经主轴指北端偏离水平面后产生的重力控制力矩My使陀螺仪主轴指北端向子午面北端靠拢，自动找北。
02陀螺罗经误差
② 基线误差校正 调整陀螺罗经的基线。 误差较大时，需转动罗经底座； 误差较小时，调整基线支架。
思考问题
1. 基本概念 纬度、速度、冲击、摇摆误差；固定（基线）误差 查表法、外补偿法、内补偿法 第一类冲击误差、第二类冲击误差 设计纬度；基线；舒拉条件 2. 陀螺罗经原理误差有哪些？各自产生原因及特点。 如何消除？ 3. 陀螺罗经速度、纬度误差计算公式。 4. 采用内补偿法校正速度、纬度误差后罗经主轴稳定位置。 5. 陀螺罗经固定误差产生的原因及其测定和校正。
2. 第二类冲击误差 作用于阻尼设备上的惯性力产生的惯性力矩使罗经 产生的冲击误差称为第二类冲击误差。 经分析，摆式罗经第二类冲击误差BⅡ特点： ① 当船舶所在纬度低于设计纬度时（ϕ ＜ϕ 0）， 第二类冲击误差和第一类冲击误差的符号相反； ② 当船舶所在纬度高于设计纬度时（ϕ ＞ϕ 0 ）， 第二类冲击误差和第一类冲击误差的符号相同。 船舶机动时，总的冲击误差B = BⅠ+ BⅡ， ① 当ϕ ＜ϕ 0，BⅠ与BⅡ符号相反，总的冲击误差B 减小； ② 当ϕ ＞ϕ 0 ，BⅠ与BⅡ符号相同，总的冲击误差B 增大。 所以在船舶机动时，应关闭阻尼器。
电磁控制式罗经冲击误差规律： 在具有相同的机动条件下，基本不随纬度变化。 北向加速度产生西误差，南向加速度产生东误差； 附加阻尼力矩总是有减小冲击误差的趋势， 最大值发生在机动终了时。 二、误差处理 通常在船舶机动终了时冲击误差最大，然后罗经主轴围绕 新的稳定位置做周期性的减幅摆动，最后抵达新的稳定位 置。一般说来，冲击误差在船舶机动终了后约 1小时左右 即可消失，所以冲击误差一般不作处理，驾驶员在机动过 程和机动终了后1小时内读取罗经航向时应考虑此误差。
ΔVN = ΔV⋅cosC 是机动后船速与机动前船速的差值在南北向的分量。
第二章 电罗经 安许茨20型陀螺罗经1
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.
液流平衡上托力
--离心泵的作用
• 定中心
• 辅助支承上托力
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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
• 顶电极
• 储藏室(230cm3)纯蒸馏水
上半球
• 透明测量锥体
• 筒式加热器
• 印制电路板
• 底电极
下半球
• 两随动电极(对准陀螺球赤道电极) • 离心泵 • 管状导电率传感器
h38.8º C
h表示处于加热状态
• 观察显示信号(数字监视器),判断工作状态
---液温45º C时,显示航向. 130.5.
亮点表示陀螺球处于找北过程中
此时随动系统被自动接通
---约3h后,亮点消失 131.8
(航向指示精度≤2º ) ---约5h后,陀螺球完全稳定 (航向指示精度达到要求) 132.8
2、警告信号显示
• 在使用过程中 • 数字航向的小数点闪烁 • 表示罗经工作不正常
133.8
2、警告信号显示
• 打开罗经密封门 • 按键B14(电子传感器印制电路板上)
• 按一次B14,航向消失
• 再按,显示警告字符
2、警告信号显示
陀螺罗经误差及消除
2.外补偿法
转动罗经基线或刻度盘
3.内补偿法
施加垂直轴补偿力矩，产生V1`以抵消V3
冲击误差
一．定义 船舶作机动航行时因为作机动航行旳加速度引起 旳惯性力作用于陀螺罗经上而使主轴偏离其稳定 位置所产生旳误差B。 二．冲击误差旳分类 第一类冲击误差：惯性力作用于控制设备上（BI） 第二类冲击误差：惯性力作用于阻尼设备上 （BII）
Re 84.4 min g
或: φ=φ0 （罗经旳设计纬度）
结论： 当摆式罗经旳等幅摆动周期等于84.4分钟时，
在船舶机动连续时间内罗经主轴将由旧旳稳定位置非 周期地过渡到新旳稳定位置而不产生第一类冲击误差
第一类冲击误差旳特点及补偿法
1.发生在机动终了时刻
2.当 0时B 0
3.当 0时B 0 约1小时左右自动消失
1
V
sin Re
C
V cos C
Ree cos V sin C
rv
V cos C
Ree cos
V cos C 57.3 V cos C
900 cos
5 cos
(度)
速度误差旳特点
1.任何罗经均会产生速度误差。仅取决于航速（V）、 航向（C）、和地理纬度（ ），与罗经构造参数无 关。 2.随船速（V） 、纬度（ ）旳增大而本原因
二.纬度误差旳大小与方向：
由：V1=u3 , V2=u2
有：H1 αr=－MDθr
H 2=－M θr
求得： αr =－MD/M tg
•误差大小与罗经旳构造参数有关，且 随纬度旳增大而增大。 •北纬偏东误差，南纬偏西误差。 •采用短轴阻尼法旳罗经才有旳误差
浅析SPERY-37E型电罗经的指向原理和误差消除
浅析SPERY-37E型电罗经的指向原理和误差消除作者：叶海亮来源：《职业·中旬》2010年第12期电罗经又叫陀螺罗经，它能自动、连续地提供船舰的航向信号，并能通过其分罗经把航向信号发送到船舶需要航向的各个部门，满足全船导航及系统的需要。
一、SPERY-37E型陀螺罗经从自由陀螺仪到指向罗经的转变1.自由陀螺仪由于地球自转而产生视运动地球上自由陀螺仪主轴在方位和高度上的视运动规律为北纬偏东，南纬偏西，东升西降，全球一样。
地球自转角速度可分解为垂直分量ω2和水平分量ω1，在OY轴上投影ω2的影响使位于地球上的自由陀螺仪主轴产生视运动，因而不能直接作为航海陀螺经使用。
自由陀螺仪之所以偏离子午面是由于角速度ω2=ω0sinΦ存在，它使主轴在北纬时东偏，南纬时西偏，因此ω2是使自由陀螺仪不能稳定指北的重要成因，可以利用陀螺仪的进动性解决。
置于北纬的自由陀螺仪其主轴端点具有向东偏的视运动速度v2，若在其水平轴上施加一外力矩MY，使陀螺仪绕在OZ轴以ωPZ 的角速度进动，主轴端点具有向西进动的线速度v2，若满足ωPZ =ω2，则主轴便始终停留在子午面内而稳定指北。
2.SPERRY-37E型电罗经的控制力矩施加于陀螺仪水平轴的外力矩MY称为陀螺仪的控制力矩，SPERRY-37E型的电罗经使用液体连通器来获得重力控制力矩，液体连通器由两个互相连通的黄铜瓶组成，呈圆柱形，位于陀螺球的南北两端，瓶内注入部分硅油，液体连通器直接安装在垂直环上，当主轴倾斜时，液体连通器跟随主轴一起倾斜，高端容器内的液体通过连通管向低端容器流动，使低端容器形成多余液体，这部分液体产生一个沿陀螺仪OY轴作用的重力力矩MY，当OX轴与水平地面夹角为θ时，过OY轴作一个假想的平面h1，h1与主轴OX夹角也为θ，多余液体的重力为P=2RSρtgθ，多余液体重心距陀螺仪支架点O的距离为K，K=Rcosθ，多余的液体的控制力矩为MY=2R2Sρgsinθ，其中2R2Sρg是常量，用M表示，为最大摆性力矩。
航海仪器课程教学大纲-海上专业试验教学中心-集美大学
中文：航海仪器课程名称英文：Navigation Apparatus课程编号 1105300 学分/学时 3.5/60所属教研室航海教研室先修课程 高等数学、大学物理、理论力学、电路与电机、无线电技术等课程类型 专业课 考核方式 考试开课专业 航海技术专业教学目的和要求目的:本课程是航海技术专业的一门主干专业课。
其目的是使学生掌握正确使用航海仪器应具备的基本知识和技能，并通过国家海事局要求的《航海仪器的正确使用》评估项目和《航海学》考试。
要求:1、理解陀螺罗经和磁罗经的指北原理及其结构组成，掌握测定和校正仪器误差的方法，熟练掌握仪器的正确使用方法与保养工作。
2、掌握测深仪和计程仪的基本原理、正确使用方法与维护保养工作。
3、掌握罗兰C系统、GPS/DGPS卫星导航系统的组成、定位原理和定位精度，熟练掌握GPS 卫导仪和罗兰C接收机的正确使用方法。
4、掌握AIS系统的功能、组成与特点，并能正确使用AIS收发机。
5、了解VDR和组合导航系统的主要功能与特点等。
教学内容和基本要求（分章节）绪论第一章 陀螺罗经的指北原理第一节 陀螺仪及其特性第二节 陀螺仪在地球上的视运动第三节 变自由陀螺仪为陀螺罗经的方法第四节 摆式罗经的等幅摆动和减幅摆动第五节 电磁控制式罗经原理第六节 光纤陀螺罗经定向原理基本要求：正确理解陀螺罗经的指北原理。
本章重点：陀螺罗经的指北原理。
本章难点：陀螺罗经的指北原理。
教学内容及基本要求（分章节）第二章 陀螺罗经误差及其消除第一节 纬度误差第二节 速度误差第三节 冲击误差第四节 其它误差基本要求：掌握陀螺罗经的各种误差的定义、特点及其校正方法。
本章重点：陀螺罗经的各种误差的特点及其校正方法。
本章难点：陀螺罗经纬度误差、速度误差的原因分析。
第三章双转子陀螺罗经第一节 安许茨4型罗经概述、主罗经结构组成、使用与保养第二节 安许茨20型罗经第三节 北辰CMZ500型罗经基本要求：掌握安许茨罗经的主罗经结构组成及各主要部件的作用，能熟练使用安许茨4型陀螺罗经。
【学航海】关于罗经误差的测定
【学航海】关于罗经误差的测定
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上一期我们简要介绍了磁罗经罗经向位、罗经差和向位换算（点此阅读），这一期我们来了解罗经误差的测定。
一.测定时机
航行中应尽可能利用各种机会测定陀罗差和罗经差。
通常一昼夜中至少早、晚各测定一次，并在长航线改向后尽可能地测定一次。
二.测定的原理
在用罗经测定某物标陀罗方位或罗方位的同时，获取该物标的真方位，则相应的陀罗差或罗经差为：
ΔG=TB－GB 或ΔC=TB–CB
三.测定的方法
1、利用叠标测定
这是常用且较简单直接的方式，但需要具有相应叠标的水域条件。
2、利用远距离单物标方位测定
根据磁罗经学的理论，如果测得某固定方向的物标在N、NE、E、SE、S、SW、W与NW八个主要罗经点航向上的罗方位CBi，则可用其平均值近似代替该物标的磁方位。
因此，即使不知道物标的真方位或当时的磁差，也能由下式求取八个等分点航向上的自差：
注：这里只是简要的介绍。
测罗经差说起来容易，其实做起来也没这么简单，而且繁琐，需要细心和熟练，所以平时应该多操练。
爱学习更多航海知识。
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速度误差 α
=VcosC/(Reω ecosφ ) 校正方法： 1）查表法 2）外补偿法 3）内补偿法
，船舶的机 动惯性力作用于罗经，使罗经主轴在船舶 机动过程中和机动终了后的一段时间内偏 离其稳定位置而产生的指向误差。 第一类冲击误差：误差惯性力作用在陀螺 罗经重力控制设备上而产生的冲击误差。 第二类冲击误差：惯性力作用在阻尼设备 上而产生的冲击误差。
4.摇摆误差
船舶在海上航行受风浪的影响而产生摇 摆，安装在船上的陀螺罗经就会受船舶 摇摆产生的惯性力的影响而产生指向误 差。
安许茨系列陀螺罗经将灵敏部分制成双 转子陀螺球 。 斯伯利系列罗经采用在液体连通器内充 入高粘度液体 。 阿玛勃朗系列电控罗经把电磁摆密封 在盛有高粘度硅油的金属容器内。
电罗经组成结构
1.安许茨4型陀螺罗经 德国生产，是安许茨系列罗经的典型型 号。 下重式、水平轴阻尼的双转子摆式罗经 (two-gyro of pendulous gyrocompass)。 具有结构比较简单、使用寿命长、指向 稳定等优点。
安许茨4型罗经主要技术参数 指向精度（直航）： ≤±1° 三相交流电：110V/330Hz（±3%） 单相交流电：50V/ 50Hz或60V/60Hz （±10%） 启动电流： 约3.5A
适用航速为0 ～60kn； 快速启动时，若陀螺球主轴偏北小于 10，约40min可稳定指北（误差小于 0.5）。 一般启动时间不超过6h； 陀螺球寿命约40000h； 最多可以带20个分罗经。
主要技术数据 直航时指向误差小于0.5； 工作电源为115V/400Hz的三相交流电和 70V（或35V）的直流电； 主罗经正常工作环境温度5C ～45C 范围内； 适用航速为0 ～40 kn；
适用纬度为80N 80S； 正常启动约需4h稳定指北，快速启动约 1.5h稳定指北； 陀螺球寿命为20000h。
阿玛勃朗10型（ARMABROWN MK10）陀螺罗经 美国ARMA公司和英国BROWN公司联 合研制生产的电磁控制式系列陀螺罗经 之一，是阿玛勃朗系列的典型型号。
主要技术数据 在恒速恒向航行条件下，其指向误差小 于0.75； 罗经工作电源为26V/400Hz 的三相交流 电和35V直流电； 主罗经正常工作的环境温度为0 ～55C； 适用纬度为80N ～80S；
第一类冲击误差
图 2－ 6
图 2－ 7
图 2－ 8
舒拉条件： To =84.4min
机械摆拭罗经在某一特定纬度轴上其等 幅摆动周期为84.4min,以此来确定罗经 的动量矩H和最大摆性力矩M等罗经结 构参数,该纬度φ0称为机械摆式罗经的设 计纬度。
第二类冲击误差在船舶机动终了时较小， 其最大值约在机动终了后经1/4阻尼周期 时出现，经1h左右即可消失 。 对于摆式罗经,第二类冲击误差有如下特 点:当船舶所在纬度低于设计纬度时,第 二类冲击误差和第一类冲击误差的符号 相反:当船舶所在纬度高于设计纬度时, 第二类冲击误差和第一类冲击误差的符 号相同。
斯伯利系列 α
=-MD/Mtgφ 阿玛-勃朗系列 α =-KZ/KYtgφ
2.速度误差(speed error，rv) 当船舶恒速恒向航行时，船上的陀螺罗 经主轴由静止基座（船速为零）时的稳 定指北状态，改变为航速为 V 时的新的 稳定指北状态，主轴两种指北状态之间 的水平夹角。
第二章 陀螺罗经误差及其消除
电罗经误差
电罗经误差之产生
陆地上：地心引力、地球自转
船舶在海上：除了地心引力、地
球自转外，还有船的左右摇动、 前後俯仰、船舶转向、航速及所 在纬度等。
1.纬度误差(latitude error， ) 采用垂直轴阻尼法的陀螺罗经，稳定时 其主轴不是指向子午面，而是偏离子午 面一个方位角。 消除纬度误差的方法： （1）外补偿法(out-compensation) （2）内补偿法(into-compensation)
陀螺球高度： ±1mm 工作温度： 液面高度： 稳定时间： 陀螺球寿命： 40000 h） 适用纬度：
高2mm 52±1C 4cm～5cm 约4h 20000h（新球 75N～75S
斯伯利37型陀螺罗经（SPERRY MK37） 斯伯利37型陀螺罗经是美国SPERRY公 司生产的斯伯利系列罗经之一，斯伯利 系列罗经的典型型号，是目前商船上使 用较多的一种罗经。