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。
如图1-1所示，一个陀螺用一
个内环（视其水平放置，也可称水平环）支承起来，在自转轴（主轴）水平面内，与主轴相垂直的方向上，用水平轴将内环支承在外环（垂直环）上，而外环则用与水平轴相垂直的垂直轴支承在固定环及基座上。把高速旋转的陀螺安装在这样一个悬挂装置上,使陀螺主轴在空间具有一个或两个转动自由度,就构成了陀螺仪。可以看出高速旋转的转子及其支承系统是构成陀螺仪的两个要素。
实用罗经中，陀螺仪转子的转速都是每分钟几千转到每分钟几万转。陀螺仪的支承系统应具有这样的特点，即它应保证主轴在方位上指任何方向，在高度上指示任何高度，总之，能指空间任何方向。由此，我们可以将陀螺仪概述为：陀螺转子借助于悬挂装置可使其主轴指空间任意方向，这种仪器就叫陀螺仪。
实用陀螺仪，其转子、内环及外环等相对主轴、水平轴以及垂直轴都是对称的，无论几何形体或质量都是对称的。重心与几何中心相重合的陀螺仪称为平衡陀螺仪。不受任何外力矩作用的陀螺仪称为自由陀螺仪。工程上应用的都是自由陀螺仪。陀螺仪的转子能绕1－转子；2－内环；3－外环；4－固定环；5－基座
图1－1
一个轴旋转，它就具备了一个旋转自由，也就是具有一个自由度。像图1-1所示的陀螺仪，具有三个自由度,一是转子绕OX轴作自转运动,一是转子连同内环绕OY轴(水平轴)转动,一是转子连同内环和外环绕OZ轴(垂直轴)转动。这种结构使转子主轴可指空间任意方向。三轴交点O为陀螺仪的中心点,陀螺仪的重心位于O点。所以它具有三个自由度，称为三自由度陀螺仪。
应当明确地指出,把陀螺仪定义为陀螺及其悬挂装置的总体是经典的定义,是有局限性的。科学技术发展表明,有许多物理现象可以用来保持给定的方位,并能够测量载体的转动,即能产生陀螺效应。这就是说产生陀螺效应不一定要有高速旋转的刚体。因此,广义地说,凡能产生陀螺效应的装置都可称为陀螺仪。
二.陀螺仪的特性
陀螺仪能制成指向仪器－－陀螺罗经，是因为陀螺仪有着自己的、独特的动力学特性，这些特性就是定轴性和进动性。
1.自由陀螺仪的定轴性。
表明陀螺仪性能的主要物理参数是主轴动量矩H，它说明了转子高速旋转运动的强弱状态与方向。设图1-1所示的陀螺仪主轴动量矩H、即OX轴正向水平指空间某一方向；现将基座倾斜，则出现的现象如图1-2所示：H、即OX轴正向仍指原来方向没变；如将基座旋转，也可看到同样的结果，H即OX轴仍然水平的指示原来的方向，没发生任何变化。这说明，当一个自由陀螺仪不受任何外力矩作用时，它的主轴将保持其空间初始指向不变的特性，称作陀螺仪的定轴性。
图1－2 图1－3
2.陀螺仪的进动性。
若图1-1所示的陀螺仪的转子不转，这就是
一般的刚体系统了。在自转轴上，如OX轴正端
作用一个力F（如图1-3，为清楚展示转子位置
的变化，图中未画出支架系统），根据右手法则，
F产生的力矩应作用于OY轴正向，以M Y表示。
可以看到，转子在F力作用下，将绕OY轴转动，
转动角速度为ωY，与M Y同向。说明转子是沿着
外力方向转动的，这不是进动。
使上述系统转子高速旋转，则成为了真正陀
图1－4
螺仪，当陀螺仪受外力矩M Y 作用时，转子动量矩H 矢量端点（矢端）将绕着OZ 轴转动了，转的方向符合这一规律：H 矢端向M Y 矢量方向，不是沿着270角方向，而是沿着90角方向向M Y 转，所以我们称这是以捷径向外矩M Y 转动（如图1-4）。这种运动称之谓进动，这就是陀螺仪的进动特性。
应当明确，陀螺仪不受外力矩作用时，相对宇宙空间是定轴的；受外力矩作用时，却不定轴了，而产生了进动，这个运动显然也是相对宇宙空间的，不是相对其他的任意系统。自然，谈到陀螺仪的进动性，有两个要点：一是受外力矩作用；二是属于相对空间运动的运动方向。一定要记清楚。
陀螺仪的特性可概括为以下两点:
(1)定轴性(gyroscopic inertia )－一在不
受外力矩作用时,自由陀螺仪主轴保持它的空
间的初始方向不变。
(2)进动性(gyroscopic precession )——
在外力矩作用下,陀螺仪主轴的动量矩H 矢端以捷径趋向外力矩M 矢端,作进动运动或称旋
进运动,可记为H →M 。
陀螺仪的定轴性和进动性是可以互相转化的，其转化条件就看有无外力矩的作用。无外力矩作用时，陀螺仪主轴则相对于空间保持定轴;有外力矩作用时,陀螺仪主轴则相对于空间作进动运动。在陀螺罗经中,当需要应用陀螺仪的定轴性时,则应尽一切努力设法减少有害力矩的影响;当需要陀螺仪按一定规律运动时,则应对它施加相应的外力矩。
3.进动公式
陀螺仪的主轴的动量矩H 矢端进动快慢，用进动角速
度ωp 来表示。在外力矩M Y 作用下的进动角速度应是作用
在OZ 轴上的矢量ωpz （因进动是绕OZ 轴的！）ωpz 的方
向用右手法则确定，如图1-5所示，右手四指沿着H 矢端
进动方向握住OZ 轴（进动时绕着转的轴！）伸开大拇指，
则大姆指指示的方向就是ωp 的矢量方向。若外力矩作用在
陀螺仪的OZ 轴正向，即有+M Z ，如图1-6所示，则所产
生的进动是绕OY 轴的，ωpy 作用于OY 轴的负向，即有
-ωpy 。 进动角速度的大小与什么有关呢？下面公式阐明动量矩H 、外力矩M 与进动角速度P ω三者之间的关系。
H M p =ω （1－2） 式（1-2）称为陀螺仪的进动公式。它的物理意义是很明显的。一个陀螺仪，当H 为常数时（实用的陀螺仪，一般H 也就不变了），在外力矩M 作用下，发生进动，显然M 越大，进动越快。明显的表现出陀螺仪的进动特点。当M 比较小时，进动就慢了；当M =0时，ωp =0，说明它不进动了，表现出它的定轴性。从另一个角度说，当M 为常数时，比如仅作用有很小的常值干扰力矩，则陀螺仪的H 越大，进动角速度越小，表明主轴越不易
图1－5 图1－6 Y X
改变空间指向，即主轴容易稳定。
利用公式（1-2），写出陀螺仪在＋M Y 和＋M Z 作用下的进动角速度分别为（如图1-7）
???
????=-=H M H M Z pY y pz ωω （1－3） 三. 陀螺仪主轴运动微分方程式
陀螺仪主轴运动，实际上就是在外力矩作用下，
它在空间的进动，应当满足式（1-2）所描述进动关系，式中的M 矢量应是任何方向，ωp 矢量方向与M 、
H 矢量方向满足右手法则。在直角座标系中，为方便
一般可用它们的分量形式，即都投影到三根座标轴上
去，为简便M 的分量都取正值，即取+M X 、+M Y 、+M Z 。
现在就讨论在这三个力矩作用下，主轴该如何进动了。
因为M X 是作用陀螺仪的主轴上，与主轴动量矩H 的
夹角是0，不是90，则它的进动角速度为0，即
M Y 力矩不引起进动。M Y 和M Z 所引起的进动，满足式（1-3）的关系：
将其联立，并作简单变换，就是陀螺仪主轴的运动方程式了：
?
??=-=Z PY Y PZ M H M H ωω （1－4） 这组方程是从陀螺仪的进动原理导出的。今后，我们就用式（1-4）来讨论陀螺仪在外力矩作用下，主轴的运动。下列两个问题应当明确：
第一，式中的M Y 、M Z ，它们是作用到陀螺仪上的所有外力矩之和分别在OY 、OZ 轴上的投影，换句话说，M Y 应是作用到OY 轴上的所有外力矩之和，是作用到OY 轴上的总外力矩；而M Z 则应是作用到OZ 轴上的总外力矩。甚致，当轴承中的摩擦力矩也不能忽略时，都包含在内。
第二，式中的ωPY 、ωPZ 是宇宙空间的绝对运动角速度
在陀螺仪坐标轴OY 及OZ 上的投影，它是绝对运动速度。
在我们所研究的体系中，主要包括宇宙、地球（以及地球
上的船舶）和陀螺仪三个物理实体，陀螺仪主轴相对宇宙
类似问题的绝对运动，应包含陀螺仪相对地球的相对运动
和地球相对空间的牵连运动。绝对运动速度等于牵连运动
速度加相对运动速度。
为研究三个物理实体间的运动，就应建立三个坐标系：
空间坐标系,地理坐标系和陀螺坐标系。研究三个座标系间
的运动关系。
空间坐标系Oξηζ：是相对惯性空间固定不动的坐标系，它代表宇宙空间，坐标系原点O 取在地球表面某一点,如图1-8所示。三个坐标轴分别指向三颗恒星，构成右手直角坐标系。 Oξηζ在地球表面只能平移,不跟地球一起运动,即不管原点O 转动那里,它们永远指
M Z 图1-7 图1－8
三颗恒星不变。研究罗经、研究陀螺仪时，Oξηζ可以不画出来，但应始终记住，陀螺仪的运动是相对宇宙空间的绝对运动，其方程
式是绝对运动方程式。
地理坐标系ONWZ 0：是随船运动的地
理坐标系。实际上代表地球自转与船舶运
动在内的牵连运动体。当陀螺仪固定放置
在地球上某点时，它随地球自转一起运动,
代表地球的自转运动。罗经装到运动的船
上时，船也是牵连运动体，地理坐标系可
与船一起运动,代表船的平移运动,构成了
随船运动的地理坐标系。三根坐标轴是这
样选定：O 点（原点）选在地球表面，与
陀螺仪的中心相重合，在子午面内选水平
指北轴ON （图1-9）；在水平面内选指正
西轴OW ，OW 实际也是该处纬度圈的切线；过O 点选OZ 0轴垂直水平面指向天顶，OZ 0轴实际是过O 点的地球半径向天顶的延长线。这样就构成了一个代表地球的右手直角坐标，该坐标系的特点是，不管随船运动到哪里，各座标轴与地球的关系始终不变，即ON 始终水平指北，OW 始终水平指西，OZ 0始终指天顶。
陀螺坐标系OXYZ 。是用来表示陀螺仪运动
的坐标系。坐标系原点也取在陀螺仪的几何中心
点O ,OX 轴与陀螺仪主轴重合,OY 轴必须与内环
轴重合,如图1-1所示,OZ 轴在转子平面内且与XOY 平面相垂直,构成右手直角坐标系动量矩是
与OX 轴重合的，我们的着眼点是OX 轴的运动
规律。显然OXYZ 坐标系与ONWZ 0坐标系有这
样的关系：当OX 轴与ON 轴重合指北，OY 轴
与OW 轴重合指西时，OZ 与OZ 0轴重合指天顶。
仅有坐标系还不够，还应有确定主轴运动状
态的参量。主轴OX 相对地理坐标的运动有两个：
方位的变化和高度的变化。用方位角α和高度角θ表示。
方位角α(azimuth angle )：它是陀螺仪主轴在地平面上的投影,与地平面上真北线ON 之间的夹角,以子午面为基准，主轴偏在子午面西边时,方位角为正;主轴偏子午面东面时,方位角为负。
高度角θ (tilt angle ): 它是主轴OX 与主轴在地平面投影线之间的夹角,以水平面为基准，主轴上仰于地平面之上时,高度角为负;主轴下俯于地平面之下时,高度角为正。
在后面讨论罗经运动
时，为了能简单明了地用图
形表示陀螺仪主轴在地球上
所指的方向,以及它的运动
情况,我们在陀螺仪的正北
图1－9 H （东）
图1－10
方向,竖立一个投影面,可以把主轴指北端的端点投影到这个平面上,用讨论投影点运动的方法来观察罗经主轴的运动状况。为此,引进可描述罗经主轴在方位α和高度θ上变化的投影图示法。
图1－11的投影面是这样表示的:在地理坐标图的北端竖立一东西向的垂直平面,称为
投影面。子午面与投影面的交线为MM ′,即真北线;水平面与投影面的交线为HH‘,即水平线,并在HH'上注明东(E)和西(w)。在投影面上,MM'与HH'的交点N 即为水平指北点。投影面上的MM '线与HH ′线组成一组直角坐标,罗经主轴的方位角和高度角θ可分别用横坐标与纵坐标表示之。欲确定α和θ,可将罗经主轴的延长线与投影面相交,其交点即为罗经主轴指北端在投影面上的投影点。例如P 点为投影点,其横坐标和纵坐标则分别表示罗经主轴指北端偏离子午面的方位角与偏离水平面的高度角θ之大小。
附录1：确定外力作用产生外力矩方向的方法
－－右手法则。今后讨论罗经指北原理，经常要判
定外力矩的方向，下面介绍这个右手法则的运用，
一定要牢记。
如图1-12所示，伸开右手，掌心正对着支点O ，
四指沿着力的方向触到力的作用点上，伸开大姆指，
则大姆指所指的方向便是外力矩M 的矢量方向。图
示，力F 平行于OZ 轴作用于在OX 轴上，外力矩
M Y 作用于OY 轴正向。
附录2：力矩(torque)与进动线速度。 在外力
矩M 作用下,主轴进动角速度是H M P =
ω。这时,主轴上各点的线速度u P 等于: r u P P ?=ω （1－5）
r 是主轴上某点到陀螺仪中心的距离。随
着该点与中心距离的增加,线速度u P 的值
也正比例地增大,如图1-13。但是,在动量
矩矢量H 的末端,也就是主轴上这下点与
陀螺仪中心的距离r 正好等于矢量H 的长
度处,这一点的线速度是很有意义的。
因为 r u P P ?=ω
而现在 r =H
所以 H u P P ?=ω 已知 H
M P =
ω 所以 M H H M u P =?= （1－6） 这式说明,这一点的进动线速度u P 在数值上正好等于力矩M 的值。
另外,从图中可以看出,进动线速度u P 的方向是垂直于主轴的,力矩矢量方向也垂直于
图1－12 图1－13
主轴,两者又都在同一平面内,所以这两个矢量是平行的。大小相等方向相同的两个矢量,可以用矢量等式来表示,即: M u P
（1－7）
这一式子,在力学中称为赖柴尔定理。它表示动量矩矢量末端的进动线速度,它的大小与方向同外力矩矢量的大小与方向相等。在今后讨论主轴的运动中，常用进动线速度u P 表示主轴在外力矩M 的作用下，主轴进动的方向。
第二节 自由陀螺仪在地球上的视运动
既然陀螺仪有定轴性，我们将它放到地球上，只要把转子主轴OX 对准地球的真北，
那么主轴OX 不就保持其方向不变而一直指此真北了吗？构成陀螺罗经不是很简单吗？
实际上，在地球上的陀螺仪，它的基座随着地球
一起转动，它的主轴OX 在空间所指的方向不变，相
对地球而言是改变方向的。如图1-14所示，是地球
北半球，若将自由陀螺仪放在A 点，使其主轴位于子
午面内并指恒星S ，由于地球自西向东转，经过一段
时间后，它转到B 点，因定轴性，陀螺仪主轴仍将指
恒星S 方向但相对子午面来说，主轴指北端已向东偏
过了α角。再如图1-15所示，是在赤道处，将陀螺
仪主轴OX 水平东西向放置（A 点），随着地球自转，
它将转到B 、C 、D ……，同样由于它有定轴性，无
论转到哪里，主轴都将永远保持空间原来的指向不变，
但是它相对地平面来说，却在不断的变化方向，如a
端，开始时是指东，因地球自转不断抬高，六小时后，
a 端就指天顶了，再过六小时它就指西了……，这说
明主轴相对地球不但有方位上的变化，而且也还有高
度上的变化。人们在地球上看不到地球的自转，但却图1－14 图1－15
图1－16
能看到陀螺仪主轴的这种运动，称为陀螺仪的视运动，地球自转才是真运动。人们生活中所看到旭日东升、夕阳西下，实际上是太阳视运动，也是这个道理。从图1-15的实例中，不难看出陀螺仪的视运动速度与地球真运动速度大小相等，方向相反。为了使陀螺仪主轴能稳定指北，应先找出陀螺仪视运动的规律，然后再采取相应措施。
一. 地球自转角速度的水平分量和垂直分量
在北纬任意纬度处，如图1-16所示，可以将地球自转角速度分解到ON 轴和OZ 0轴
上，得到两个分量ω1和ω2，在ON 轴上的ω1称为水平分量，在OZ 0轴上的ω2称为垂直分量。显然，在北纬
???==?ωω?ωωsin cos 2
1e e （1－9） 而在南纬应为
???-==?ωω?ωωsin cos 2
1e e （1－10） 因为南纬时分解得到的ω2矢量指向地心，即指OZ 0轴的负半轴，所以ω2为负值。
二. 陀螺仪的视运动规律
上述分解得到的ω2，它的物理意
义是什么呢？先看北纬。可以看出ω2
标明通过陀螺仪所在地O （纬度为）
的子午面以OZ 0轴为转轴在旋转，旋
转角速度就是ω2，如图1-16所示。
子午面的旋转方向根据右手法则可以
确定。以O 点为分界点，以北为子午
面北半平面，O 点以南为南半平面。
显然，子午面的北半平面不断的向西
偏转。如果将陀螺仪主轴置于子午面
内，因定轴性主轴不改变空间指向，但由于子午面北半平面向西偏转了，相对而言，主轴指北端自然是向东偏了，主轴指北端偏到子午面的东边去了。也就是说，在北纬陀螺仪的视运动是逐渐向东偏的。勿需细分析了，在南纬，由于ω2反向了，同样O
点（南纬陀螺仪所在处）以北称北半
平面，则北半平面是向东偏的，陀螺
仪主轴的指北端就是向西偏了。南纬
指北端西偏，这就是结论。不论南北
纬，主轴视运动速度的大小都是ω2。
三. 视运动线速度
因为陀螺仪主轴的动量矩矢量H
为已知,所以H 末端的线速度
22ωH V =。V 2称为由ω2引起的视运
图1－18 W M 子午面 E 赤道面 V 2 V 2 图1－17 M φN φS
动线速度。其规律:在北纬,主轴向东运动;在南纬,由于ω2为负值,主轴向西运动。纬度不变,V 2的大小不变,如图1-17所示。
现在再来看ω1的物理意义。它表明通过ON 轴的水平面以ON 轴为自转轴在不断的
旋转。根据右手法则，显然是东半平面不断下降，西半平面不断上升。因为南北纬的ω1都是指ON 轴正向，所以南北纬都是东半平面下降西半平面上升。当陀螺仪主轴偏离子午面以后，若偏东了，则相对水平面而言，就产生上升的视运动，而偏西了，则为下降的视运动，东升西降，南北纬一样。主轴在高度上的视运动速度不但和ω1有关，也和方位角α有关。如图1-18所示，主轴偏东角以后，在陀螺仪的OY 轴上有
αωωsin 11=Y （1－11）
我们主要讨论小角度时主轴的变化情况，则有αα≈sin ，所以上式可写成
αωω11≈Y （1－12）
这是地球自转角速度在OY 轴上的分量，是真运动速度，主轴在高度上的视运动角速
度大小为ω1α。
因此,主轴高度方向视运动
线速度大小可用
αωαω111sin H H V ≈= (当α很小时, αα≈sin ，)来表示。当陀螺仪主轴偏东α角时,主轴
北端V 1上升;当主轴偏在子午面
之西α角时,主轴北端V 1向下。
所以自由陀螺仪主轴由于ω1引
起的视运动记作“东升西降”。即
主轴偏东向上,偏西向下。由αω11H V ≈可见, V 1是α角的函
数,α大, V 1大;α小, V 1小;α=0, V 1=0。可用示意图1-19来表示。
归纳本小节所述，陀螺仪的视运动规律如下：
陀螺仪主轴指北端相对子午面，“北纬东偏南纬西偏”，偏转速度大小为ω2；
陀螺仪主轴指北端相对水平面是，偏东上升偏西下降，“东升西降”，升降角速度大小
为ω1α。
第三节 变自由陀螺仪为陀螺罗经的方
法
角速度ω1α＝ωe cos φ?α,它将引起自由陀螺仪主轴指北端相对于水平面的升降视运动,其线速度以V 1表示。这种影响在不为90°的任意纬度上仅当α≠O 时才起作用。若使α=0,亦即使自由陀螺仪主轴指北时,ω1α则将不产生影响。角速度ω2=ωe sin φ,它将引起自由陀螺仪主轴指北端相对于子午面的北纬东偏南纬西偏的视运动,其线速度以V 2表示。该影响仅当φ=0时才不起作用。对航海言之,因船舶不可能只航行于赤道而不航行到其他纬度的航区,故对自由陀螺仪主轴相对于子午面的视运动影响是经常存在的。
水平面 图1－19
当地子午面以地球自转角速度的垂直分量ω2速度不断偏转，陀螺仪主轴不能稳定指北，使陀螺主轴指北端产生方位上的视运动。在北纬,它使主轴指北端向东偏离子午面;在南纬,它使主轴向西偏离子午面。因此ω2是影响自由陀螺仪不能指北的主要矛盾。
要想使陀螺仪稳定指北，必须要克服ω2的
影响。比如说在北纬则应设法使陀螺仪主轴指
北端以ω2的速度向西偏转，跟随上子午面北半
平面的向西偏转，则主轴相对子午面而言稳定
在子午面内陆，也就是说这时陀螺仪的主轴指
示地理南北方向成为陀螺罗经了。为使陀螺仪
主轴指北端向西与子午面北半平面同步偏转，
自然应想到用陀螺仪的进动特性，对陀螺仪施
加一个力，产生一个力矩M Y ，利用陀螺仪进
动特性控制陀螺仪绕OZ 轴进动，并满足 2ωω==H
M Y PZ （1－13） 使陀螺仪主轴稳定指北，这就是陀螺罗经指北的基本原理。在水平轴OY 上施加的力矩M Y , 称之为控制力矩。对于控制力矩M Y 应有如下几点要求：首先它应是自动产生，根据进动的需要，大小和方向都要合适；其次，因?ωωsin 2e =是随纬度变化的，所以M Y 也应能随的变化，自动的进行调整，使式(1-13)始终得到满足。应用陀螺仪的视运动规律，完全可以做到上述各点。
综上所述，为克服地球自转角速度的垂直分量ω2对陀螺罗经的影响,陀螺仪必须设置专门的控制设备用以产生控制力矩M Y 。目前使用的航海罗经一般都是直接由地球重力作用获得控制力矩的,故把这种力矩称为重力控制力矩。当然有些陀螺罗经的控制力矩不是直接由地球重力作用获得控制力矩,而是利用专门电磁元件产生控制力矩,这种罗经称为电磁控制式罗经。主要型号有：英美共同生产的阿玛－勃朗型，我国生产的CLP 型和DH 型。由于采用各种不同结构的找北装置，因此形成了各种不同的罗经系列。
在实践中,通常有两种方法直接获得重力控制力矩,变自由陀螺仪为航海陀螺罗经。
第一种方法是重心下移法,是将陀螺仪的重心沿垂直轴下移,使重心不与支架点O 重合,根据这种方法制成的罗经称为下重式罗经,属于这一系列的陀螺罗经主要有：德国生产的安许茨型和泼拉特型，我国生产的航海I 型等。安许茨系列陀螺罗经就是采用这种类型的找北装置。近代安许茨型罗经的灵敏元件(sensitive element )包含两只陀螺仪的密封球体,称为陀螺球,故这类罗经通常又称为双转子下重式陀螺罗经。
第二种方法是水银器法或称液体连通器法,就是在平衡陀螺仪上挂上盛有水银的水银器(或液体连通器),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），构成液体连通器式罗经，属于这一系列的罗经主要有：美国生产的斯伯利型和日本生产的斯伯利型、ES 型等。用以产生控制力矩。这一类罗经一般称为水银器罗经。(mercury ballistic gyrocompass )或称液体连通器罗经(liquid ballistic gyrocompass )。斯伯利系列陀螺罗经就是采用这种类型控制设备产生控制力矩的。由于斯伯利系列陀螺罗经大多数由一个陀螺仪构成,这种罗经也常被称为单转子液体连通器式罗经。
图1－20
上述两类，实际上都是利用重力摆效应，获得控制力矩的，前种为正摆效应，后种为负摆效应，所以合称为摆式罗经。
一. 下重式罗经的控制力矩
重心下移方法的罗经是将一个陀螺仪密封固定在一个圆球体内,称为陀螺球,即为罗经的灵敏部分。制造时,使陀螺球的重心G 低于其
几何中心O 约=8mm,如图1-21所示。实际中
陀螺球被悬浮在支承液体中,并能在支承液体中
自由地转动。陀螺仪的动量矩H 沿OX 轴(主轴)
指正向,即指北。
当陀螺仪主轴水平指北时,陀螺球重力mg
经过几何中心a (支架点),重力不产生力矩。当主
轴升高一个角度时,重力mg 的作用线不再通过a
点,于是重力产生力矩M Y , M Y 的方向指OY 轴正
向(此时OY 轴正向为地理西方),如图1－22所
示。 M Y 大小可用下式表示 θsin ??=a mg M Y （1－14）
式中m 为陀螺球的质量,g 为重力加速度,a 为重心到中心的距离。
若以M 表示mga 则称为M 摆式罗经的最大摆性力矩:当θ确较小时(实际如此),可用θ替代sin θ (小角定理),同时考虑到正负符号,则上式可改写为
θθ?-=??-=M a mg M Y （1－15）
考虑陀螺仪的进动性,控制力矩M Y 引起的陀螺主轴指北端绕OZ 轴的进动角速度可写为: H M H M Y PZ θω-== （1－16） 上式表明,当陀螺球主轴(即北端)高出水平面时,
θ角为负,代入上式则M Y 为正,即控制力矩沿OY 轴
正向,使主轴向西进动;当陀螺球主轴相对水平面下
降了一个高度角θ, θ角为正,则M Y 为负,即控制力
矩沿OY 轴负向，使主轴向东进动。
假设起始时刻t 1,将重心下移的陀螺球放置在
赤道上的位置A 1处（如图1－23），主轴水平指东。
此时陀螺球的重心G 和几何中心O 在同一垂线上,
重力mg 的作用线通过几何中心O ,因此重力mg 相
对几何中心O 点的力矩为零,陀螺球处于自由状态,
不发生任何进动。
经过一段时间,在时刻t 2,由于地球的自转,下重式陀螺球位于A 2处。由于定轴性,陀螺球主轴相对宇宙空间保持其初始方向不变,然而位于A 2位置的观察者则发现陀螺球主轴OX 相对于水平面升高了一高度角θ。此时把重力mg 分解为两个量即(mg )X 和(mg )Z 。
由于(mg )Z 作用线通过几何中心O,所以(mg )Z 对几何中心O 的力矩=0；分力(mg )X 对于几何中心O 的力矩为M Y ，作用在陀螺仪的水平轴OY 上,并指OY 轴的正向。即指向读
图1－21
图1－22
磁罗经校正师培训班教学计划
磁罗经校正师培训班教学计划（2006 ) 一、培训目标 磁罗经自差校正师。 二、培训教学计划的依据 《磁罗经校正师（员）考试大纲》（85水监字16 号）。鉴于近几十年来，包括我国在内的世界上绝大多数国家的航海界和校正师，几乎都不再采用测力法（科仑克法、汤姆逊法、显示角法等）校正自差的实际情况，对此内容及要求作适当调整。 三、培训目的要求 在已有校正员培训的理论基础和实际校正工作资历的基础上，通过培训，加深理解磁罗经自差基本理论和以“爱利法”为重点的校测自差的原理及方法；提高分析、判断能力，检查、校正能力和解决一般疑难问题的能力；知道以科仑克法为典型的“测力法”校正自差的基本原理、基本方法及使用条件；了解船体消磁概意和电磁自差的产生及其校正的基本概念；熟悉有关磁罗经使用的主要技术条件的国家标准和国际标准，以及磁罗经在船上的定位、检查及验证方法等，以不断提高校正工作的质量。 四、培训教材 基本教材：《磁罗经自差校正》（郡天金编著）；船用A 级磁罗经通用技术条件（GB / 150 ) ；磁罗经在船上的定位（ISO ) ；有关磁罗经技术规则和船舶安全检查规定（船捡局1992 年版）；以及IMO 有关磁罗经设备及性能标准等。 辅助教材：显示角法校正磁罗经自差的基本原理、基本方法（高承斌）; 五、培训要点 （一）培训蜿重点是加深对磁罗经自差基本理论和以“爱利法”为重点的校测自差的原理及方法的理解，以提高分析、判断能力，检查、校正能力和解决一般疑难问题和实际问题的能力。虽然参加校正师班培训的学员已参加过校正员班的培训，考虑到自差理论的系统性、连贯性，及其紧密指导实际的应用性；并考虑到培训学员以前参加校正员培训至今已时隔5 年以上的实际情况，在教学实施中，拟对自差理论作简要而系统讲解、提炼的基础上，增加校正师培训需加深和扩展的内容，便于学员理解和可接受性。对“D 、E 联合校正”概意、“分离P 和cZ 并分别予以校正的方法”等内容，将从软铁力及校正自差的基本原理出发进行分析，以提高分析能力，但不作具体计算与演示。 （二）通过对以科仑克法为典型的“测力法”校正自差的基本原理及基本方法的教学，有利于加深对罗经在钢铁船上所受力的分析判断，对提高学员的分析判断能力、解决实际问题的能力有帮助。但考虑到“测力法”（科仑克法、汤姆逊法、显示角法）校正受条件限制及校正方法本身的原因，目前在国内外航运界、我国海军舰艇部队，以及罗经校正师（员），几乎都未采用测力法校正自差（在《磁罗经校正技术》第88 页中已有评述），而且又没有专用测力仪，所以，对此培训内容和要求作适当调整。考虑到汤姆逊法和显示角法都是出自科仑克原理，在培训中作为应用科仑克原理的其他校正方法进行介绍，利于展宽思路。（三）为提高学员的理解和分析判断能力，在教学实施中，着重于理论与实际相结合，以定性分析及实际应用为主。在教学中专列一章“磁罗经自差的校正工作”将对校正工作中所遇到的实际问题和一般疑难问题，结合教学进行研讨、分析、交流，并请有丰富校正工作经验的罗经师作介绍。 （四）熟悉磁罗经的安装、检查、使用等与使用有关的各项主要技术标准，掌握在船上、码头上的检查及验证方法，以判断、确认磁罗经的性能，做好校正准备工作。这对提高校正工作质量是很重要的环节。在教学实施中，将按大纲要求作专题介绍。 （五）根据磁罗经实验室的条件和器材情况，将安排必要的实验及实作项目，并通过演示
航海仪器复习资料 (1)
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=w2 6.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。而液体连通器罗经随地球自转产生的控制力矩和双转子摆式罗经产生的控制力矩方向相反，要实现与双转子罗经同样的自动找北功能，只有两者动量矩H指向相反。
导航系统发展趋势
船用导航产品技术发展趋势 1概述 船用导航技术很多，主要由磁导航、卫星导航、无线电导航、雷达导航、惯性导航和天体导航。我公司主要涉及磁导航和惯性导航，磁导航发展较早，主要产品为磁罗经，惯性导航产品同样有着辉煌的历史，是国内最早一批开始惯性导航产品的企业。 磁罗经因其连续工作时间长、自主性强、可靠性强和经济性好等显著地优点，始终是为各类舰艇与传播提供航向和观测物标方位等数据所必备的导航仪器。尽管近年来陀螺罗经、GPS定位设备、船用雷达的技术与精度有了飞跃式发展，但依然不可以取代磁罗经在舰艇上的使用地位。惯性导航设备可以为载体提供航向、位置、姿态、速度等基本物理信息，是信息化装备中最核心的传感设备之一。惯性导航设备仅需要敏感地球自转而不需要借助外界任何的光、电、磁信息的机理决定了它的完全自主的特点，是复杂战场环境中保底的导航手段。惯性导航技术是最重要的军用技术之一，可以毫不夸张的说，惯性导航的发展水平直接影响了一个国家的武器装备的先进性。惯性导航产业起步于军用，目前仍主要应用于军用领域。不过随着随着成本的降低和需求的增长，其范围已由原来的舰艇、飞机、航天宇航、制导武器、战车等军用或军民两用领域，扩展到大地测量、资源勘测、地球物理测量、海洋探测、铁路、隧道等民用领域，甚至在机器人、摄像机、儿童玩具中也被广泛应用。 2国外发展现状 2.1磁罗经 磁罗经是利用地磁场对磁针具有吸引力的现象而制成的一种航海指向仪器，地磁场是一种天然的矢量场，由地球自身的物理特性所产生，其方向和强度几乎不随时间、天气等的影响。因此，与其它导航方式相比，地磁导航是一种极为稳定，误差不累加（陀螺），不依赖于外界数据交互（GPS）的自主导航方式。虽然历史悠久，直到今日仍然被广泛的用于各类导航领域。并且是IMO（国际海事组织）强制装船的设备。过去，由于弱磁测量技术的限制，一直采用机械式磁罗经，与其他导航技术相比，地磁导航技术并未有真正的突破和发展。Sperry Marine 作为国外老牌导航产品厂商，生产的磁罗经目前依然在销售，其航向精度标称值优于0.5°。
船用磁罗经
第2篇 船用磁罗经 第1章 船用磁罗经 1.1 磁的基本知识 基本要求 1． 了解磁的基本概念； 2． 掌握地磁的有关基本概念及地磁三要素； 3． 掌握磁铁对磁针的作用。 教学内容 1.1.1磁的基本概念 1. 磁性 物体吸引铁、钢、镍等物质的性质叫做磁性。分为永久磁性和瞬时磁性。 2. 磁铁 凡是带有磁性的物质称为磁铁。分为天然磁铁和人造磁铁。 3. 磁极 磁铁磁性最强的区域称为磁极。磁铁无磁性的区域称中性区。条形磁铁的磁极位于距末端约为磁铁长度L 的1/12处。两磁极分别称之为北极和南极， 用“N ”或红色和“S ”或蓝色表示。两磁极的连线为磁轴，方向为S → N 。 磁极强度用磁极所含的磁量（m ）来表示的。北极所含磁量为正，南极所含磁量为负。两磁极的磁量总是相等、符号相反。 4. 磁矩 磁铁通常用磁矩表示其强弱。磁铁的磁矩（M ）是同名磁量与两磁极间距离的乘积。若用2l 表示两磁极间的距离，则磁矩为M = 2ml 。它是一个矢量，方向与磁轴方向一致。 5. 磁力 磁极之间的相互作用力，称为磁力。具有同性相斥、异性相吸的性质。根据库仑定律，计算磁力大小的公式是 2 2 1r m m K F = 式中m 1和m 2表示两磁极所含的磁量；r 表示两磁极间的距离；K 为比例常数，取决于采用的单位制和介质。在空气中K 约为1，则2 2 1r m m F = 。 1.1.2磁铁的磁场强度 1．磁场 磁铁周围磁力所及范围叫磁场。磁力线从N 极到S 极。 2．磁场强度 磁场的强弱用磁场强度来描述。磁场中，单位正磁量（+1）在某点所受的磁力称为此点的磁场强度。是一个矢量，用字母H 来表示。 若在磁量为m 所产生的磁场中，距离为r 处的磁场强度为
导航罗经校准及精度分析
导航罗经校准及精度分析 摘要：本文介绍了电罗径测定方位角的基本原理，阐述了海洋工程中电罗径校 准的步骤以及一些注意事项，并给出计算公式。另外分析了直接法和天文法对电 罗径校准产生的误差和消除误差的一些建议。 关键词：罗经；误差；校准；全站仪 一、前言 罗经即测定方向基准的一种仪器。船舶用罗经以确定航向和观测目标方位。目前在海洋 工程测量中主要采用电罗经来确定船舶的方位，但是由于船舶上的陀螺罗经会因船舶运动而 产生很多误差，如速度差、冲击误差、摇摆误差、纬度误差等；而且安装时又有基线误差等，定位测量用电罗经的精度要求比对航海用电罗经的精度要求更高，所以在定位测量采用电罗 经来确定方位的时候必须在定位测量工作开始前进行校准，使它的精度满足作业的需求。本 文主要介绍利用全站仪校准电罗经的误差以及误差对测量结果会产生的影响进行探讨。 二、电罗经测量校准的方法 电罗经校准的基本原理就是通过测量坐标方位角计算船舶的中轴线的真方位角来校准电 罗经测量的天文方位角，即当电罗经基准线零刻度线与船舶中轴线平行时，电罗经测量值与 船舶中轴线真方位角差值即为电罗经改正值。 （1）在平行于中轴线或者在船的中心线上选择观测点A和B，分别架设棱镜； （2）在观测开始前开始设置电罗经的采样时间，采样时间不得大于2S并记录。记录内 容主要包括时间和罗经的读数； （3）电罗经采样时间和观测时间（如电子表）要进行校准，使它们的时间与GPS时间都达到同步； （4）将全站仪架设在一个已知的坐标点STATION（x0，y0）中设站，后视另外一个已知 的坐标点OP（x1，y1）； （5）在观测点STATION上观测A（Bow）、B（Stern）两点，记录相应的时间、两点的 水平角αA、αB和它们的水平距离Sa、Sb。记录表格如下 图1：校准示意图 公式一 （7）观测水平角αA和αB，距离SA和SB，然后计算出A和B的坐标EA，NA，再根据这两 个坐标进行反算得到船体中心线的坐标方位角，最后将坐标方位角换算为真方位角。 公式二 式中：β是船舶的真方位角，γ是本地区的子午线收敛角，C-O是罗经的校准值，Oβ是罗经 的读数。 三、全站仪在罗经校准中的设置和使用 3.1、全站仪的介绍 全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工 等精密工程测量或变形监测领域。 3.2、全站仪误差分析 利用全站仪进行电罗经校准容易产生人为误差、整平误差、对中误差以及仪器误差、外 界环境带来的误差、大气折光所带来的误差、其它环境因素的影响等 根据公式二，由误差传播公式，可以得到罗经校准值中的误差表达式： 公式三 式中mc-o2 是代表罗经校准值得误差，mγ2为本地区子午线收敛角误差，可以准确计算，
2021大副-大副习题集(船用磁罗经)(精选试题)
大副-大副习题集（船用磁罗经） 1、磁罗经自差是指_______与_______的水平夹角。 A.真北，磁北 B.真北，罗北 C.磁北，罗北 D.船首基线，罗北 2、磁铁的磁矩是_______间距离之乘积。 A.同名磁量与两端 B.同名磁量与两磁极 C.磁场强度与两端 D.磁场强度与两磁极 3、硬铁磁化较软铁磁化来得_______，且剩磁_______。 A.容易，大 B.容易，小 C.不易，大
D.不易，小 4、船舶硬铁船磁力在磁罗经三个坐标轴上的投影力分别为_______。 A.P，Q，R B.P，fz，R C.cz，Q，R D.P，Q，kz 5、表示船舶指向船首的硬铁船磁力的符号为_______。 A.P B.Q C.R D.fz 6、表示船舶指向左舷的硬铁船磁力的符号为_______。 A.-P B.-Q C.+R
D.+fz 7、船舶硬铁船磁力与_______因素有关。 A.船位 B.航向 C.航速 D.罗经安装位置 8、地磁南极具有_______磁量，地磁北极具有_______磁量。 A.负，正 B.正，负 C.负，负 D.正，正 9、围绕地球空间的地磁磁力线是从_______。 A.北半球走向南半球 B.南半球走向北半球 C.两地磁极走向磁赤道
D.磁赤道走向两地磁极 10、磁倾角各地相等的点连成的曲线称为_______。 A.磁赤道 B.磁纬度 C.磁经度 D.等磁差线 11、磁赤道是指_______的各点的连线。 A.磁差为零 B.磁倾角为零 C.地磁水平分力为零 D.与地理赤道相重合 12、地磁力的水平分力在_______为零，垂直分力在_______为零。 A.地磁极，地磁极 B.磁赤道，磁赤道 C.地磁极，磁赤道
磁罗经在船上的定位
山东大洋海事技术有限公司·李可磁罗经在船上的定位
我国古代先进技术历史悠久，四大发明之一“指南针”的诞生是航海职业中一个重要里程碑，后期GPS全球定位系统更为方便航海人员提供船舶操纵之方便。 根据国家标准CB3896-83《航海A级磁罗经技术条件》要求磁罗经和罗经柜在船舶上的安装，另外它还包括用于助航设备的磁性部件。 本文所描述仅适用通常船舶，不适用于所有海船。 1、罗经位置 确定磁罗经与磁性材料之间的最小距离，应考虑到该磁罗经正常航行所需要的精度。 2、安全距离 规定磁罗经与磁和电设备以及电感性电路的安全距离，是为了消除或大
幅度的减少对磁罗经性能的干扰。安全距离规定为，任何上述项目于磁罗经必须保持的最小距离。 3、磁罗经的精度 磁罗经的可靠性和精度，在很大程度上取决于其在船上的位置以及磁和电设备与该位置的接近程度。但是根据磁罗经所起的作用以及安装磁罗经的船舶总长度，可以使用不同等级可靠性和精度的磁罗经。 4、磁罗经的功能 磁罗经按其在船上所起的作用分类，下文关于标准磁罗经的说明中，不考虑在船上安装一个或更多陀螺经的可能性。陀螺经的安装不应作为降低船用标准磁罗经精度的理由，标准磁罗经是船舶导航的主要设备，航海用磁罗经的主要功用： 1）、标准磁罗经 作为船舶主要导航设备的磁罗经。 如果只有一台磁罗经，它就是标准罗经。 这种罗经或其所带复示器应安装在船舶正常引航位置附近，在这个位置上，地平视线应尽可能不被阻挡，以便测取方位。在正前方两侧各为115°，的扇形面内。地平视线仅被桅杆、吊杆桩、起重机以及类似的障碍物所遮挡。 2）、驾驶罗经 作为船舶驾驶主要设备的磁罗经。如果安装在驾驶室顶部的标准罗经是投影型或反射型罗经，它也可以作为驾驶罗经。 3）、备用驾驶罗经或应急罗经（假如安装）
光纤捷联罗经工作原理
光纤捷联罗经工作原理 1地球自转角速度分解 如图1所示，地球自转角速度矢量Ω(≈15o/h )在地理坐标系中的分量为： 0cos sin Xn Yn Zn ωωφωφ=?? =Ω??=Ω? (1) 图1 地球自转角速度Ω分解 2陀螺主轴视运动 如果对陀螺不加任何控制，则Yn ω使当地水平面“西升东降”，而Zn ω使当地水平面自西向东旋转。这样一来，陀螺的视运动为“如果陀螺主轴偏西，主轴向下运动”，“如果陀螺主轴偏东，主轴向上运动”。这就是所谓的“东升西降”现象。
图2罗经的结构示意图 3罗经的无阻尼运动 在老的摆式罗经中，陀螺内框的下方加一重物，使陀螺相对X轴具有摆性，从而使陀螺能够找北，变成罗经。由于摆性，陀螺主轴在偏离水平面时产生进动（图3），进动方向为“主轴抬高，向西进动”，“主轴偏低，向东进动”，即“上西下东”现象。 图3 摆性力矩 由于上述地球自转产生的“东升西降”视运动和摆性力矩产生的“上西下东”进动，合成产生了主轴围绕水平指北点的无阻尼运动（图4）。 图4 陀螺主轴的无阻尼运动
4捷联罗经系统 捷联罗经系统是通过构造数学平台代替平台罗经系统的真实平台，因此可以将平台系统的罗经对准方法移植到捷联系统中，也就是说将平台罗经对准中用于控制平台运动的信号流，使用数学方法实现。数学平台构造原理如图5所示。 图5 捷联罗经系统数学平台构造 图1中?n b C 为计算的捷联矩阵，b ib ω、b f 分别为陀螺和加速度计的测量值，b ib Ω为b ib ω的反对称阵，?n ie Ω为地球自转角速率在计算导航系下的投影?n ie ω的反对称阵， 其中?n c Ω为数学平台修正角速率c ω在计算导航系下投影的反对称阵。?n f 为b f 经过计算捷联矩阵?n b C 变换后的输出。捷联罗经工作原理如图6所示，北向水平通 道与东向类似。 图6(a) 捷联罗经东向通道水平对准原理图
第六节 陀螺罗经(已签批)
第六节陀螺罗经 1、安许茨4型罗经，在纬度20°处起动时达稳定指北需3h，若起动状态一样，则在纬度60° 处达稳定指北的时间 B 。 A．仍为3h B．大于3h C．小于3h D．A、B、C皆可能 2、在北纬静止基座上，下重式罗经主轴指北端的稳定位置是 A 。 A．子午面内水平面之上 B．子午面内水平面之下 C．子午面之东水平面之上 D．子午面之 西水平面之下 3、把自由陀螺仪改造为陀螺罗经，关键是要 B 。 A．克服地球自转 B．克服地球自转角速度垂直分量所引起的主轴视运 动 C．克服地球自转角速度水平分量所引起的主轴视运动 D．克服陀螺仪的定轴性 4、一个自由陀螺仪要成为实用的陀螺罗经，必须对其施加 D 。 A．进动力矩和稳定力矩 B．控制力矩和稳定力矩 C．进动力矩和阻尼力矩 D．控 制力矩和阻尼力矩 5、液体连通器式陀螺罗经在起动过程中，当主轴指北端向水平面靠拢时，阻尼力矩起到 A 的作用。 A．增进其靠拢 B．阻止其靠拢 C．不起作用 D．以上都不对 6、下列何种陀螺罗经采用西边加重物的垂直轴阻尼法 B 。 A．安许茨4型罗经 B．斯伯利37型罗经 C．航海1型罗经 D．阿 玛一勃朗10型罗经 7、在北纬，船用陀螺罗经在稳定位置时，为什么其主轴要在水平面之上有一高度角，主要 用于产生 A 。 A．控制力矩 B．阻尼力矩 C．动量矩 D．以上 均错 8、当陀螺罗经结构参数一定时，罗经等幅摆动的周期为84.4min所对应的纬度被称为 B 。 A．标准纬度 B．设计纬度 C．20° D．固定 纬度 9、高速旋转的三自由度陀螺仪其进动性可描述为 C 。 A．在外力的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力方向 B．在外力矩的作 用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端力图保持其初始方位不变 C．在外力矩的作用下，陀螺 仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力矩 D．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴即能自 动找北指北
航海磁罗经习题
<题目>磁罗经自差是指( )与( )的水平夹角。 A．真北，磁北 B．真北，罗北 C．磁北，罗北 D．以上均错 <参考答案>C <题目>磁铁的磁距是( )间距离之乘积。 A．同名磁量与两端 B．同名磁量与两磁极 C．磁场强度与两端 D．磁场强度与两磁极<参考答案>B <题目>硬铁磁化较软铁磁化来得( )，且剩磁( )。 A．容易；大B．容量；小 C．不易； 大 D．不易；小 <参考答案>C <题目>船舶硬铁船磁力在罗经三个坐标轴上的投影力分别为( )。 A．P、Q、R、 B．P、fz、R C．cz、Q、R． D．P、Q、kz <参考答案>A <题目>地磁南极具有( )磁量；地磁北极具有( )磁量。 A．负，正 B．正，负 C．负，负 D．正，正 <参考答案>B <题目>围绕地球空间的地磁磁力线是从( )。 A．北半球走向南半球的 B．南半球走向北半球的 C．两地磁极走向磁赤道的 D．磁赤道走向两地磁极的 <参考答案>B <题目>磁赤道是指下列何者( )。 A．磁差为零 B．磁倾角为零 C．地磁水平分力为零 D．与地理赤道相重合。
<参考答案>B <题目>地磁力的水平分力在( )为零，垂直分力在( )为零。 A．地磁极，地磁极 B．磁赤道，磁赤道 C．地磁极，磁赤道 D．磁赤道，地磁极<参考答案>C <题目>地磁南北极的位置每年均( )。 A．缓慢地变化 B．迅速地变化 C．固定不动 D．无规律地波动 <参考答案>A <题目>磁倾角是指地磁磁力线与当地的( )的夹角。 A．罗经子午线 B．地理子午线 C．水平 面 D．垂直面 <参考答案>C <题目>船用磁罗经的指向力是( )。 A．地磁水平分力 B．地磁垂直分力 C．地磁力和船磁力 D．A+B对 <参考答案>A <题目>当磁罗经位于( )时，其指向力最大。 A．北半球 B．南半球 C．磁赤道附近 D．两磁极附近 <参考答案>C <题目>磁罗经在磁极附近不能指向，是因为此时( )。 A．垂直分力较强 B．垂直分力等于零 C．水平分力较强 D．水平分力约为零<参考答案>D <题目>磁差除与地理位置有关外，还与下列( )有关。 A．船磁 B．航向 C．船速 D．时间<参考答案>D
第三章 船用磁罗经要点
第三章船用磁罗经 磁罗经是利用地磁场对磁针具有吸引力的现象而制成的一种航海指向仪器，可为船舶指示航向，定位和导航。 第一节磁的基本概念 一、磁场 物体能吸引铁、镍、钴等物质的性质叫做磁性。磁铁具有同性磁极相斥，异性磁极相吸的特性。 磁场是指磁场作用力所能达到的空间范围。磁场的性质可用“磁场强度”来描述，即在一磁体的磁量为m的磁场中，某点r处的磁场强度为作用于放置在该点的单位正磁量所受到的作用力。磁场强度通常用“H”表示，则磁场强度的表达式为： H = m / r2（5-1） 磁场强度系一矢量，指向磁力线的切线方向。在电磁系单位中，磁场强度的单位为“奥”。 描述磁场性质的物理量磁场强度与磁介质无关，当讨论一块磁介质内部或外部的磁场强度时，除了要考虑外界已存在的磁场外，还要考虑磁介质被磁化后所产生的附加磁场，我们把上述两种磁场强度之和称为磁感应强度B，即 B = H0 + Hˊ（5-2） 式中Ho——外磁场强度，Hˊ——附加磁场强度。磁感应强度B的单位，在国际单位制中为“特”，在电磁单位制中为“高”，1高= 10-4 特。 若磁场中某一范围内，各点的磁场强度大小相等，方向一致，则该范围内的磁场称为均匀磁场，位于船体范围内的地磁场以及罗盘范围内的船磁场可视为均匀磁场。 二、磁铁 目前所应用的各种磁铁均为人造磁铁，即用人工方法将镍、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，如图5—1所示。 条形磁铁的磁极主要集中在磁棒的两端，我们将磁性最强的地方称为磁极。一根自由悬挂着的磁铁，指向地磁北极的一端称为北极，用“N”表示，并涂成红色，其磁量用+m 表示；指向地磁南极的一端，称为南极，用“S” 表示，并涂成蓝色或黄色等，其磁量用-m表 示。两磁极间的连线称为磁轴，同一磁铁两 磁极的磁量是相等的。磁铁磁极的位置视磁 铁形状、金属材料、磁化过程和磁化程度而 定，用L表示磁铁的全长，通常认为南北磁 极距磁铁两端为L/12。图5-1 磁铁一根磁铁磁性的大小除与外界磁化场的强弱有关外，还正比于磁铁材料磁导率和几何尺寸。我们用磁矩表示磁铁的磁性大小，磁矩是同名磁量与两磁极间距离的乘积，用字母M表示，即： M=2ml （5-3）
捷联惯导系统快速罗经初始对准方法研究
捷联惯导系统快速罗经初始对准方法研究1 严恭敏1，严卫生1,2，徐德民1,2 1西北工业大学航海学院，西安（710072） 2水下信息处理与控制国家级重点实验室，西安（710072） E-mail：yangongmin@https://www.wendangku.net/doc/805345087.html, 摘要：在分析平台罗经初始对准原理基础上，提出了捷联罗经初始对准的原理并推导了适合于软件编程的算法。将捷联罗经对准的具体实现划分为四个阶段：方位角未知情况下的水平对准、粗略方位自对准、重新水平对准和罗经方位对准，通过对大方位误差角捷联惯导非线性误差方程的简化，推导了粗略方位自对准的算法公式。如果导航计算机存储容量足够大并且计算能力足够强，根据捷联惯导系统数学平台多样性和可进行逆向姿态控制的特点，设计了一种用于缩短捷联罗经初始对准时间的具体步骤。最后，试验表明快速捷联罗经对准方案是有效的。 关键词：捷联惯导系统，罗经效应，初始对准，逆向控制 中图分类号：V249.3 1. 引言 平台惯导系统罗经初始对准过程通常可分为两步，先是水平调平，然后是方位对准。方位对准在水平调平的基础上进行，一般采样罗经方位对准方法。方位罗经对准利用的是罗经效应，也就是，在正确的平台跟踪当地地理坐标系的角速率控制指令下，如果平台存在方位轴向的偏差角，平台将产生绕东向轴的倾斜，该倾斜能由北向加速度计感测到，利用北向加速度计的输出并设计适当的控制规律，控制平台方位轴朝减小方位偏差方向转动，实现平台自动寻北。捷联惯导系统初始对准通常可分为粗对准和精对准两个阶段：在粗对准阶段，利用地球自转角速度和重力加速度作为参考量，通过惯性器件的测量输出建立粗略的导航计算坐标系；在精对准阶段，通过现代控制理论最优估计方法估计出失准角，获得准确的姿态矩阵[1,2]。 捷联惯导系统经典解析式粗对准方法难以适应晃动干扰环境，有不少文献研究了晃动基座下的初始对准问题并且也出现一些应用实例，激光陀螺和光纤陀螺的发展和不断成熟为捷联罗经的研究注入了新的活力[3-6]。从本质上说，捷联惯导系统与平台惯导系统是相同的，前者以数学平台（利用姿态矩阵、四元数或欧拉角等数学工具）模拟后者的实体平台，描述捷联惯导系统相对于参考坐标系的空间方位。平台惯导系统中实体平台具有隔离外界干扰的作用，因而平台罗经能够实现晃动基座下的初始对准，同理，在捷联惯导系统初始对准中也可以根据平台罗经初始对准的特点，建立相应的数学平台隔离晃动影响。经典控制理论与现代最优估计方法相比，前者的优点之一是勿需精确的数学模型与噪声模型，应用经典控制理论进行罗经对准的设计方法已经非常成熟，为捷联罗经对准方案设计提供了大量的参考，然而初始对准时间长是平台罗经的一大缺点。快速初始对准是国内在捷联罗经对准方法研究中亟待解决的一个主要问题，该问题在某些西方国家已得到较好解决，例如法国iXSea公司的OctansIII型光纤陀螺罗经在动态环境下，能在3min内完成初始对准，达到0.2o×sec(L)的精度[5]，成为捷联罗经研究与应用中的佼佼者，它为我们的研究和工程开发目标提供了参考。 本文从分析平台罗经初始对准的原理出发，提出了捷联罗经初始对准的原理并推导了便于软件编程的算法，通过对大方位误差角捷联惯导非线性误差方程的简化，推导了粗略方位 1本课题得到水下信息处理与控制国家级重点实验室基金（9140C230206070C2306）的资助。
陀螺罗经
陀螺罗经 B1、安许茨4型罗经，在纬度20°处起动时达稳定指北需3h，若起动状态一样，则在纬度60°处达稳定指北的时间。 A．仍为3h B．大于3h C．小于3h D．A、B、C皆可能 A2、在北纬静止基座上，下重式罗经主轴指北端的稳定位置是。 A．子午面内水平面之上 B．子午面内水平面之下 C．子午面之东水平面之上 D．子午面之西水平面之下 B3、把自由陀螺仪改造为陀螺罗经，关键是要。 A．克服地球自转B．克服地球自转角速度垂直分量所引起的主轴视运动 C．克服地球自转角速度水平分量所引起的主轴视运动 D．克服陀螺仪的定轴性 D4、一个自由陀螺仪要成为实用的陀螺罗经，必须对其施加。 A．进动力矩和稳定力矩 B．控制力矩和稳定力矩 C．进动力矩和阻尼力矩 D．控制力矩和阻尼力矩 A5、液体连通器式陀螺罗经在起动过程中，当主轴指北端向水平面靠拢时，阻尼力矩起到的作用。 A．增进其靠拢 B．阻止其靠拢 C．不起作用 D．以上都不对 B6、下列何种陀螺罗经采用西边加重物的垂直轴阻尼法。 A．安许茨4型罗经 B．斯伯利37型罗经 C．航海1型罗经 D．阿玛一勃朗10型罗经 A7、在北纬，船用陀螺罗经在稳定位置时，为什么其主轴要在水平面之上有一高度角，主要用于产生。 A．控制力矩 B．阻尼力矩 C．动量矩 D．以上均错 B8、当陀螺罗经结构参数一定时，罗经等幅摆动的周期为84.4min所对应的纬度被称为。 A．标准纬度 B．设计纬度 C．20° D．固定纬度C9、高速旋转的三自由度陀螺仪其进动性可描述为。 A．在外力的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力方向 B．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端力图保持其初始方位不变C．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力矩 D．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴即能自动找北指北 C10、舒拉条件是指当陀螺罗经的等幅摆动周期为，陀螺罗经不存在第一类冲击误差。 A．6h B．90min C．84.4min D．60min B11、陀螺罗经的阻尼因数表示主轴减幅摆动过程快慢程度，其大小在范围。 A．1～2 B．2.5～4 C．5～10 D．以上均错 D12、根据“海船航行设备规范”的要求，一般要在开航前4～6h起动陀螺罗经，这是因为。 A．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到其正常工作温度 B．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到其正常工作电流 C．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到稳定
船铁对磁罗经指向的影响
船铁对磁罗经指向的影响 摘要：磁罗经作为海上航行中重要的指向工具，为船舶海上航行提供安全保障，是船艇上必不可少的重要仪器。文章主要围绕船铁对磁罗经指向的影响，船铁力由哪些组成以及通过对这些力的分析，了解磁罗经的受力情况，为我海警部队海上航行安全能够提供更有力的保障。 关键词：磁罗经，磁力，船铁 引言：安装在钢铁船舶上的磁罗经因为产生自差，会影响船舶的安全航行，有时甚至会使磁罗经失去指向的能力。那么自差是如何产生的，是怎么对磁罗经产生影响的？所以通过本文对此进行研究和分析 正文： 我们都知道船磁会对磁罗经的指向产生影响而船磁又是由船铁硬铁力和软铁力共同组成下面就对船铁硬铁力和软铁力进行分析： 船铁硬力对磁罗经指向的影响分析 硬铁概念: 磁性物质按其保留磁性的大小可分为硬铁和软铁两类，需由较强的外磁场磁化。一经磁化，剩磁可保留较长时间不易消失的磁性材料成为硬铁磁性材料，如碳钢、钴钢、钨钢及其合金。 船舶硬铁材料磁性来源 现代船舶主要由大量钢板和许多机电设备组成，船舶在进行建造期间一直停放在船台上，长时间受用一方向地磁场磁化，致使船舶英体弱材料产生较强磁性。 产生原因：船艇长时间受地磁场定向磁化 特点：对于磁罗经而言，在其位置不变、船艇的钢铁结构不变时，硬铁力的大小及方向是不变的。 船硬铁力对磁罗经的影响分析: 将船硬铁磁力对罗经产生的作用力设为F，将力F投影到罗经的纵向、横向和垂直向三个坐标轴上，得P、Q、R三个硬铁力。P、Q、R三个投影力的大小和符号主要取决于船舶建造时船首方向以及罗经在船上安装的位置。 X轴—P—纵力 Y轴—Q—横力 Z轴—R—垂直力 船铁软力对磁罗经指向的影响分析 软铁本身不具有磁性，受地磁场磁化后才获得感应磁性，并对罗经产生了作用力。船上软铁的形状和分布是比较复杂的，为了简化分析，我们将船软铁分解为无数根纵向、横向和垂直向的软铁杆。纵向、横向和垂直向的软铁杆仅能分别被地磁力的投影X、Y、Z力磁化，下面分别讨论三种软铁杆被地磁力磁化后对罗经产生的作用力。 纵向软铁杆对罗经作用力： 罗经在船上安装好后，它与船铁间的相对位置也固定了，纵向软铁杆仅能被地磁水平纵
航海磁罗经习题演示教学
航海磁罗经习题
<题目>磁罗经自差是指( )与( )的水平夹角。 A．真北，磁北 B．真北，罗北 C．磁北，罗北 D．以上均错 <参考答案>C <题目>磁铁的磁距是( )间距离之乘积。 A．同名磁量与两端 B．同名磁量与两磁极 C．磁场强度与两端 D．磁场强度与两磁极 <参考答案>B <题目>硬铁磁化较软铁磁化来得( )，且剩磁( )。 A．容易；大B．容量；小 C．不易；大 D．不易；小 <参考答案>C <题目>船舶硬铁船磁力在罗经三个坐标轴上的投影力分别为( )。 A．P、Q、R、 B．P、fz、R C．cz、Q、R． D．P、Q、kz <参考答案>A <题目>地磁南极具有( )磁量；地磁北极具有( )磁量。 A．负，正 B．正，负 C．负，负 D．正，正 <参考答案>B <题目>围绕地球空间的地磁磁力线是从( )。 A．北半球走向南半球的 B．南半球走向北半球的 C．两地磁极走向磁赤道的 D．磁赤道走向两地磁极的 <参考答案>B <题目>磁赤道是指下列何者( )。 A．磁差为零 B．磁倾角为零 C．地磁水平分力为零 D．与地理赤道相重合。 <参考答案>B <题目>地磁力的水平分力在( )为零，垂直分力在( )为零。
A．地磁极，地磁极 B．磁赤道，磁赤道 C．地磁极，磁赤道 D．磁赤道，地磁极 <参考答案>C <题目>地磁南北极的位置每年均( )。 A．缓慢地变化 B．迅速地变化 C．固定不动 D．无规律地波动 <参考答案>A <题目>磁倾角是指地磁磁力线与当地的( )的夹角。 A．罗经子午线 B．地理子午线 C．水平面 D．垂直面 <参考答案>C <题目>船用磁罗经的指向力是( )。 A．地磁水平分力 B．地磁垂直分力 C．地磁力和船磁力 D．A+B对 <参考答案>A <题目>当磁罗经位于( )时，其指向力最大。 A．北半球 B．南半球 C．磁赤道附近 D．两磁极附近 <参考答案>C <题目>磁罗经在磁极附近不能指向，是因为此时( )。 A．垂直分力较强 B．垂直分力等于零 C．水平分力较强 D．水平分力约为零 <参考答案>D <题目>磁差除与地理位置有关外，还与下列( )有关。 A．船磁 B．航向 C．船速 D．时间 <参考答案>D <题目>安装在钢铁船上的磁罗经受到软铁磁力和硬铁磁力的作用而产生( )
陀螺罗经
20世纪70年代，伴随着光纤通信技术的发展，光纤传感技术也迅速发展起来。该技术是以光波为载体，光纤为媒质，感应和传输外界被测量信号的新型传感技术，以独特的优良性能赢得极大的重视，并在各个领域中广泛应用。光纤陀螺技术是光纤传感技术的一个特例，是利用光学传输特性而非转动部件来感应角速率和角偏差的惯性传感技术。 1 光纤陀螺的结构 按照元器件类型，光纤陀螺分为分立元件型、集成光学型和全光纤型。由于分立元件型光纤陀螺存在体积较大、可靠性较差、误差较大等缺点，现在世界各国都已停止发展。集成光学型光纤陀螺将主要光学元件如耦合器、偏振器、调制器都集成在一块芯片上，将光纤线圈、光源、检测器接在芯片适当的位置，就构成了实用的集成光学型光纤陀螺。从光纤陀螺的发展方向来看，集成光学型光纤陀螺是最有发展前途的光纤陀螺形式。全光纤陀螺是将主要的光学元件都加工在一条保偏光纤上，从而可以避免因元器件连接造成的误差。目前，全光纤陀螺技术比较成熟，其性能在三种中最好，适合在现阶段研制实用的商品光纤陀螺。 根据干涉型光纤陀螺的信号检测方式的不同，可以分为开环式和闭环式两大类。开环式光纤陀螺直接检测干涉条纹的相移，因而动态范围较窄，检测精度较低。闭环式系统采取相位补偿的方法，实时抵消萨格奈克相移，使陀螺始终工作在零相移状态，通过检测补偿相位移来测量角速度，其动态范围大，检测精度高。此外，闭环式光纤陀螺对环境尤其是对振动不敏感，是研制高精度光纤陀螺仪的理想形式。开环式全光纤陀螺是中低精度、低成本光纤陀螺中比较流行的结构。目前，在中高精度光纤陀螺仪领域，最为流行的设计结构为全数字闭环式光纤陀螺仪。 光纤陀螺示意图 2 光纤陀螺的特点 光纤陀螺的主要特点是：①无运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击且对加速度不敏感；②结构简单，零部件少，价格低廉；③启动时间短(原理上可瞬间启动)；④检测灵敏度和分辨率极高；⑤可直接用数字输出并与计算机接口联网；⑥动态范围极宽；⑦寿命长，信号稳定可靠； ⑧易于采用集成光路技术；⑨克服了因激光陀螺闭锁现象带来的负效应；⑩可与环形激光陀螺
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。 如图1-1所示，一个陀螺用一 个内环（视其水平放置，也可称水平环）支承起来，在自转轴（主轴）水平面内，与主轴相垂直的方向上，用水平轴将内环支承在外环（垂直环）上，而外环则用与水平轴相垂直的垂直轴支承在固定环及基座上。把高速旋转的陀螺安装在这样一个悬挂装置上,使陀螺主轴在空间具有一个或两个转动自由度,就构成了陀螺仪。可以看出高速旋转的转子及其支承系统是构成陀螺仪的两个要素。 实用罗经中，陀螺仪转子的转速都是每分钟几千转到每分钟几万转。陀螺仪的支承系统应具有这样的特点，即它应保证主轴在方位上指任何方向，在高度上指示任何高度，总之，能指空间任何方向。由此，我们可以将陀螺仪概述为：陀螺转子借助于悬挂装置可使其主轴指空间任意方向，这种仪器就叫陀螺仪。 实用陀螺仪，其转子、内环及外环等相对主轴、水平轴以及垂直轴都是对称的，无论几何形体或质量都是对称的。重心与几何中心相重合的陀螺仪称为平衡陀螺仪。不受任何外力矩作用的陀螺仪称为自由陀螺仪。工程上应用的都是自由陀螺仪。陀螺仪的转子能绕1－转子；2－内环；3－外环；4－固定环；5－基座 图1－1
陀螺罗经
陀螺罗经 1．安许茨系列陀螺罗经开机前的检查与准备。（10分）（口述+实操） 2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．安许茨系列陀螺罗经开机步骤。（10分）（口述+实操） 2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．安许茨系列陀螺罗经关机步骤。（10分）（口述+实操） 2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．安许茨系列陀螺罗经主要开关控钮的作用。（10分）（口述）罗经电源主开关；随动开关 2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．斯伯利系列陀螺罗经开机前的检查与准备。（10分）（口述+实操） 2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．斯伯利系列陀螺罗经开机步骤。（10分）（口述+实操） 2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．斯伯利系列陀螺罗经关机步骤。（10分）（口述+实操） 2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．斯伯利系列陀螺罗经主要开关控钮的作用。（10分）（口述）罗经电源主开关；方式转换开关；旋转控钮与开关；补偿器； 2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经开机前的检查与准备。（10分）（口述+实操） 2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经开机步骤。（10分）（口述+实操） 2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经关机步骤。（10分）（口述+实操） 2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。（10分）（实操） 1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经主要开关控钮的作用。（10分）（口述）罗经电源主开关；方位(AZIMUTH)按钮；倾斜(TILT)按钮；补偿器 2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
船舶配备磁罗经的有关要求
船舶配备的有关要求 一、磁罗经一般介绍 磁罗经是借助于地球磁场吸引磁针的能力而制造出的指向仪器。它具有结构简单、性能可靠、坚固耐用、维护方便的特点，所以至今仍为现代船舶必备的基本航海仪器。安装在钢质海船尚的磁罗经由于受船磁的影响，磁针不是指向磁北，而是指向地磁力与船磁力的合力方向，即罗北方向，由此而产生的这一误差称为磁罗经差。因此，有必要对磁罗经的自差进行校正。经校正后的磁罗经仍然存在着剩余自差航海上把它称为自差。求取自差的方法与电罗经相似，首先从天体方位表中求出天体或太阳的计算方位，然后利用方位仪观测求得天体或太阳的观测方位，再用海图上提供的磁差资料中求出该海区当年的磁差。计算方位（真方位）减观测方位减磁差即可求出磁罗经的自差。经校正后磁罗经在360°方位上存在的剩余自差制成表，即磁罗经自差表。 二、船检规范中有关磁罗经的技术参数
三、船舶配备磁罗经的有关要求 船舶配备磁罗经依据船舶的吨位、所经营的航线等条件配备。以下列出船舶我国船检及SOLAS公约有关船舶配备磁罗经的规定： 1.SOLAS公约的有关规定。 在S74-1/CV/R12第(b)款中规定： (i) 凡150总吨及以上的船舶均应装设： ①具标准磁罗经，但符合下述(iv)规定者除外： ②具操舵磁罗经，但在上述(1)项要求配备的标准罗经能提供艏向情况，并使舵
工在主操舵位置可以清晰地读出数字的情况下可以除外； ③准罗经位置与正常航行控制位置之间使主管机关满意的适当的通信手段；和 ④有在水平360°弧度范围内测得尽量接近实际方位的工具。 (ii) 上述述及的各磁罗经应经正确校正，并应备有随时可用的剩余自差表或曲线。 (iii) 由于航程的性质、船舶接近陆地的情况或船舶类型证明不需要标准罗经，且主管机关认为装设此项设备为不合理或不必要时，可对个别船舶或某类船舶免除此项要求，但在任何情况下均应配备1具合适的操舵罗经。 在第(c)款中规定，150总吨以下的船舶，在主管机关认为合理及可行时，应装设1具操舵罗经，同时应有测得方位的工具。 2.我国船检规范有关规定。 三、检查要点和缺陷处理原则 对磁罗经的检查应注意，磁罗经盆中是否有气泡（大多数磁罗经液体是由45%酒精和55%蒸馏水配制而成的，新型磁罗经的液体也有使用瓦素varsol的）倾斜平衡环是否活络，罗盘的追随性是否符合要求，磁罗经自差表是否有效，反射镜中磁罗经读数是否清晰可见。磁罗经方位仪的使用情况是否正常等。检查时还应注意船舶靠泊时，泊位的异常磁场可能对磁罗经的影响。此时测得的磁罗经自差可能与自差表或自差曲线存在一定的误差。在正常情况下，标准磁罗经的自差应不大于±3°，操舵磁罗经的自差不大于±5°。