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 第二章第二章 陀螺罗经误差及其消除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 第一节第一节 纬纬 度度 误误 差差(latitude error)采用垂直轴阻尼的罗经，其主轴指北端的稳定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，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的正切变化而变化 ，故称为纬度误差故称为纬度误差。 第二章第二章 陀螺罗经误差及其消除陀螺罗经误差及其消除一、一、纬度误差的定义：纬度误差的定义：（E）（W） r第二章第二章 陀螺罗经误差及其消除陀螺罗经误差及其消除第一节第一节 纬纬 度度 误误 差差(latitude error)二、纬度误差产生的原因二、纬度误差产生的原因垂直轴阻尼法是纬度误差产生的根本原因垂直轴阻尼法是纬度误差产生的根本原因V2u2ru3u2V2ru3V1（方位误差）（方位误差）MM第一节第一节 纬纬 度度 误误 差差(latitude error)第二章第二章 陀螺罗经误差及其消除陀螺罗经误差及其消除三、三、纬度误差的大小与方向纬度误差的大小与方向由：由：V1=u3 , V2=u2有：有：H 1 1 r=MDr H 2 2=-M r 求得求得： r =-MD/M tg （E）（W） ru2V2ru3V1（方位误差）（方位误差）二、纬度误差的性质：二、纬度误差的性质：r =-MD/M tg1.采用垂直轴阻尼法的罗经所具有的误差。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。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。误差大小随纬度的增大而增大。（E）（W） ru2V2 ru3V1（方位误差）（方位误差）南纬南纬1.外补偿法：转动罗经基线或刻度盘。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。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两种方法下主轴稳定位置的区别？第一节第一节 纬纬 度度 误误 差差(latitude error)第二章第二章 陀螺罗经误差及其消除陀螺罗经误差及其消除三、三、纬度误差纬度误差的消除的消除00Nv补偿力矩的施加方案：补偿力矩的施加方案：（E）（W）ru3V2u2V1r V2u2ru3V1（E）（W）V2V2ru3V2u2V1rA.施加垂直轴施加垂直轴补偿力矩；补偿力矩；B.施加水平轴施加水平轴补偿力矩；补偿力矩；第二节第二节 速速 度度 误误 差差(speed error)第二章第二章 陀螺罗经误差及其消除陀螺罗经误差及其消除一、一、速度误差速度误差的定义的定义船舶作恒速恒向航行时，陀螺罗经主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轴稳定位置与船静止时稳定位置的方位差角。差角。设船设船偏北航行，航速偏北航行，航速V，航向航向C。VN=VCosCVE=V SinCNVOCVEVN第二节第二节 速速 度度 误误 差差(speed error)第二章第二章 陀螺罗经误差及其消除陀螺罗经误差及其消除二、二、船舶作恒速恒向运动时的旋转角速度及其在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；地理坐标系各坐标轴上的分量；EVN引起的角速度：引起的角速度： e W=VN/Re=VCosC/ReVE引起的角速度：引起的角速度： =VE/ReCos （ 相对于相对于 e很小，很小，可忽略不计。）可忽略不计。） e WVNVE Re eVN水平面水平面12 W W使水平面北端使水平面北端不断下沉，而主轴不断下沉，而主轴指北端由于定轴性，指北端由于定轴性，故产生了相对水平故产生了相对水平面不断上升的视运面不断上升的视运动线速度。动线速度。V3V3=H W =H VCosC/Re w对主轴的影响对主轴的影响第二节第二节 速速 度度 误误 差差(speed error)第二章第二章 陀螺罗经误差及其消除陀螺罗经误差及其消除（E）（W）以以北纬下重式罗经为例：北纬下重式罗经为例：V3打破了原有的平衡，打破了原有的平衡，迫使主轴必须偏向子午迫使主轴必须偏向子午面的西侧，利用西降的面的西侧，利用西降的视运动（视运动（V1）与与V3抵消。抵消。因此而产生了一个方位因此而产生了一个方位偏差偏差速度误差（速度误差（arv）。）。rV2u2V3V1arvV2u2V3r根据根据V3=V1有：有： H V CosC/Re = H 1 arv 则：则：arv=VCosC/Re eCos 第二节第二节 速速 度度 误误 差差(speed error)第二章第二章 陀螺罗经误差及其消除陀螺罗经误差及其消除四四、速度误差的数学表达式及速度误差的数学表达式及速度误差的特性速度误差的特性V2Eru2V3V1arvV2u2V3rW1。北纬东偏，南纬西偏；。北纬东偏，南纬西偏； V12。东升西降，全球一样。东升西降，全球一样。1.什么叫纬度误差？纬度误差产生的原因是什么？其什么叫纬度误差？纬度误差产生的原因是什么？其符号如何确定？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？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？（水平轴用在什么轴上？（水平轴OY上）；稳定位置是什么上）；稳定位置是什么？ （北纬指北偏上；南纬指北偏下）（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？（垂直轴么轴上？（垂直轴OZ上）；稳定位置是什么？（水上）；稳定位置是什么？（水平指北）。平指北）。5.什么叫速度误差？速度误差产生的原因是什么？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？速度误差的表达式是什么？1.仅取决于航速（仅取决于航速（V）、）、航向（航向（C）、）、和地理纬度（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。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（随船速（V） 、纬度（纬度（ ）的增大而增大。的增大而增大。3.航向偏北，航向偏北，rv0,西误差；西误差； 航向偏南，航向偏南， rvV1）主轴由稳定位置主轴由稳定位置1向向2进动：进动：a:冲击不到，有冲击不到，有BI b:冲击过头，有冲击过头，有BI c:冲击正好冲击正好，无，无B BIBI在加速终了后经过约在加速终了后经过约3/4个个TD（约约1小时）自动小时）自动消失。消失。BI rv1 rv2 rv不产生第一类冲击误差的舒拉条件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，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。不产生第一类冲击误差。对应的纬度（对应的纬度（ ）称为设计纬度（称为设计纬度（ 0）第一类冲击误差的特性第一类冲击误差的特性：1 a2carv1arv2Bv高纬不到，低纬超；高纬不到，低纬超；设计纬度正恰巧。设计纬度正恰巧。b四、第二类冲击误差：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。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。v下重式罗经下重式罗经液体阻尼器液体阻尼器GONSJ-J（B ）rv1rv2BIIr1r2MMv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,则则BII与与BI符号相反符号相反.且最大值发生在机动后且最大值发生在机动后1/4 个个TD。第二类冲击误差的消除：第二类冲击误差的消除：v高于和等于设计纬度时，高于和等于设计纬度时， BI与与BII符号相同，符号相同，B=BI+BII，v可关闭阻尼器，减小总的可关闭阻尼器，减小总的冲击误差。冲击误差。 v低于设计纬度时，低于设计纬度时， BI与与BII符号相反，符号相反， B=BIBII，v不关闭阻尼器，减小总的不关闭阻尼器，减小总的冲击误差。冲击误差。 v可以将设计纬度定为可以将设计纬度定为60，则船舶大部分时间使航行在则船舶大部分时间使航行在低于设计纬度状态，因此可低于设计纬度状态，因此可以不装阻尼器以不装阻尼器 。NSGO阻尼开关阻尼开关1.速度误差的特性？速度误差的符号如何确定？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？补偿力矩施加在什么轴上？（OZ轴上）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？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？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）高纬不到，低纬超；设计纬度正恰巧）5 .什么是第二类冲击误差？如何消除？什么是第二类冲击误差？如何消除？（关闭阻尼器）（关闭阻尼器）6 .什么情况下消除第二类冲击误差？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（高于和等于设计纬度时，即 0 时）时）7.什么情况下不消除第二类冲击误差？什么情况下不消除第二类冲击误差？（低于设计纬度时，即（低于设计纬度时，即 0 时）时）第第四四节节 摇摇 摆摆 误误 差差 及及 基基 线线 误误 差差一、摇摆误差的定义：一、摇摆误差的定义： 船舶摇摆时所产生的惯性力作用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于罗经的控制设备上而引起的罗经的示度误差。示度误差。二、单转子摇摆误差的特性：二、单转子摇摆误差的特性：与与罗经的结构参数、罗经的安装位置、船舶罗经的结构参数、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的摇摆姿态、地理纬度和船舶的摇摆方向等参数有关。数有关。在在象限航向上航行且横摇时，摇摆误差最大。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：三、摇摆误差的消除：三、摇摆误差的消除：三、摇摆误差的消除：下重式（安许茨）罗经：采用双转子。下重式（安许茨）罗经：采用双转子。液体连通器（斯伯利）液体连通器（斯伯利）罗经：采用高黏度硅油罗经：采用高黏度硅油。四、基线误差：四、基线误差： 因陀螺罗经的基线安装与船首尾线不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。平行所引起的读数误差。v罗经误差的修正公式罗经误差的修正公式：特性：为固定误差，与罗经本身无关。特性：为固定误差，与罗经本身无关。 基线偏左舷，罗方位基线偏左舷，罗方位真方位，西误差。真方位，西误差。真航向（真航向（TC）=罗航向（罗航向（CC）误差（误差（C） （东误差取（东误差取+，西误差取，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，若罗经基线偏向船首右舷3，速度误差为，速度误差为2.5 ，则该，则该液体连通器罗经的纬度误差为多少？液体连通器罗经的纬度误差为多少？ 0