第二章陀螺罗经误差

电航仪器
大连海事大学
航海类专业“航海仪器(电)”课 程教案
• • • • • • • • 第一章 陀螺罗经指北原理 第二章 陀螺罗经误差及其消除 第三章 安许茨4型陀螺罗经 第四章 斯伯利37型陀螺罗经 第五章 阿玛——勃朗型陀螺罗经 第六章 回声测深仪 第七章 船用计程仪 第八章 磁罗经自差校正
•设船北纬、加速、 北航（V2>V1）
b
2
a
1
c
BI BI
rv1 ∆rv rv2
•主轴由稳定位置 1向2进动： a:冲击不到，有BI b:冲击过头，有BI c:冲击正好，无BⅠ
BI在加速终了后经过约 3/4个TD（约1小时）自动 消失。
不产生第一类冲击误差的舒拉条件：
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。
arv
1。北纬东偏，南纬西偏；
V1
2。东升西降，全球一样。
Ｖ２
1.什么叫纬度误差？纬度误差产生的原因是什么？其 符号如何确定？ 2 .有哪两种消除纬度误差的方法？两种方法下主轴稳 定位置的区别？
3 .液体连通器罗经采用的内补偿法施加的补偿力矩作 用在什么轴上？（水平轴OY上）；稳定位置是什么？
（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？
rv
V cos C Re e cos
四、速度误差的数学表达式及速度误差的特性
rv
V cos C Re e 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)
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第一节 纬 度 误 差(latitude error)
二、纬度误差产生的原因
M V1
u2
r （W）
r
u3
V2 u2 r
u3
V2
（方位误差）
M`
α
（E）
垂直轴阻尼法是纬度误差产生的根本原因
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第一节 纬 度 误 差(latitude error)
V1 u2 r r （W）
三、纬度误差的大小与方向 由：V1=u3 , V2=u2
V2 u3
有：H1 αr=MDθr
H 2=-M θr
（E） （方位误差）
α
求得： αr =-MD/M tg
二、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。
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第二节 速 度 误 差(speed error)
四、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 E
V3 u2 r V 1 V2 u2 r
V3
V2 W
rv
V cos C Re e cos
•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。
罗经误差的修正公式：
真航向（TC）=罗航向（CC）±误差（△C） （东误差取+，西误差取-） 练习：某船向正北做恒速向航行，罗经指示的航向为 357 .5° ，若罗经基线偏向船首右舷3°，速度误差为2.5° ， 则该液体连通器罗经的纬度误差为多少？
二、冲击误差的分类：
第一类冲击误差（BI ）： 惯性力作用于控制设备上。
第二类冲击误差（BII ）： 惯性力作用于阻尼设备上。
S （BⅡ ）-J
N
O
G
-J （BⅠ ）
J
第二节
冲 击 误 差(Ballistic error)
rv:速度误差 BZ:冲击位移 BI:冲击误差
三、第一类冲击误差： （以下重式罗经为例）
四、第二类冲击误差： （ BII）
第二类冲击误差是由于惯性力作用于阻尼设备上而产生的。
下重式罗经—液体阻尼器
M S r2
BII
N O
r1
（BⅡ ）-J
rv1
rv2 M’
G
J
惯性力作用于阻尼设备上而产生的力矩总是使主轴离开新的稳定位置,则 BII与BI符号相反.且最大值发生在机动后1/4 个TD。
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第二节 速 度 误 差(speed error)
•V3打破了原有的平衡， 迫使主轴必须偏向子午 面的西侧，利用西降的 视运动（V1）与V3抵消。
以北纬下重式罗经为例： V3 u2 r V2 u2 r V1
V3
V2
（ W）
（E）
arv
•因此而产生了一个方位 偏差—速度误差（arv）。
第二类冲击误差的消除：
高于和等于设计纬度时， BI与BII符号相同，B=BI+BII， 可关闭阻尼器，减小总的 冲击误差。 S N
低于设计纬度时， BI与BII 符号相反， B=BI－BII，
不关闭阻尼器，减小总的 冲击误差。 可以将设计纬度定为60°， 则船舶大部分时间使航行在 低于设计纬度状态，因此可 以不装阻尼器 。
O
G
阻尼开关
1.速度误差的特性？速度误差的符号如何确定？ 2 .消除速度误差的方法有哪几种？内补偿法消除速度误差其补 偿力矩施加在什么轴上？（OZ轴上） 3 .什么是冲击误差？试分析它与速度误差的关系和区别？ 4 .什么是第一类冲击误差？第一类冲击误差的特性？ （高纬不到，低纬超；设计纬度正恰巧）
Re H T0 2 2 84.4 min M e cos g
对应的纬度（ ）称为设计纬度（ 0）
第一类冲击误差的特性：
B I ( rv 2
cos rv1 )( 1) cos 0
高纬不到，低纬超； 设计纬度正恰巧。
b
2
a
1
c
BⅠ
arv1 arv2
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：采用高黏度硅油。
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。
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
•设船偏北航行，航速V， 航向C。 VN=VCosC VE=V SinC
VE
E
•VN引起的角速度：
VN
W
•VE引起的角速度：
Φ e
1.查表法： 2.外补偿法：移动刻度盘。 V3 u2 r V1 （ W） V2 u2
五、速度误差的消除
3.内补偿法：施加补偿力矩。 V3
r
V1`
V2
•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)
一、冲击误差的定义：
船舶在机动航行过程中，由于惯性对 陀螺罗经的影响而引起的误差。
5 .什么是第二类冲击误差？如何消除？（关闭阻尼器）
6 .什么情况下消除第二类冲击误差？ （高于和等于设计纬度时，即 > 0 时） 7.什么情况下不消除第二类冲击误差？ （低于设计纬度时，即 < 0 时）
第四节
摇摆误差及基线误差
一、摇摆误差的定义：
船舶摇摆时所产生的惯性力作用 于罗经的控制设备上而引起的罗经的 示度误差。
u2
（Biblioteka BaiduW）
r
u3
V2 u2 r
V2
u3 （E）
αr Φ
V1 u2 V2` （W）
r
u3
V2 （E）
r
V2
B.施加水平轴 补偿力矩；
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第二节 速 度 误 差(speed error)
一、速度误差的定义
船舶作恒速恒向航行时，陀螺罗经主 轴稳定位置与船静止时稳定位置的方位 差角。
（W） （E） r
（方位误差）
α
南纬
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第一节 纬 度 误 差(latitude error)
N
三、纬度误差的消除
0
1.外补偿法：转动罗经基线或刻度盘。
2.内补偿法：对罗经施加补偿力矩，使主轴返回子午面。 两种方法下主轴稳定位置的区别？
补偿力矩的施加方案：
V1` V1 A.施加垂直轴 补偿力矩；
e
VE
Re
=VN/Re=VCosC/Re
W
Φ =VE/ReCos （ Φ相对于 e很小， 可忽略不计。）
w对主轴的影响 VN 2 1 e
使水平面北端 不断下沉，而主轴 指北端由于定轴性， 故产生了相对水平 面不断上升的视运 动线速度。
W
V3=H
W
W
=H VCosC/Re
第二章 陀螺罗经误差及其消除
重点是使学生清晰理解船用陀螺罗经的
误差，了解在航海实践中的消除及补偿方法 • • • • 第一节 纬度误差 第二节 速度误差 第三节 冲击误差 第四节 其他误差
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第一节 纬 度 误 差(latitude error)
一、纬度误差的定义： • 采用垂直轴阻尼的罗经，其主轴指北端的稳定 位置不在子午面内，而是偏离子午面一个角度， 该角度在罗经参数确定后，将随罗经所在纬度 的正切变化而变化 ，故称为纬度误差。