航海仪器理论课程总结

陀螺罗经总结

一、陀螺罗经基本工作原理：

平衡陀螺仪：重心与几何中心重合的陀螺仪 自由陀螺仪：不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪

定轴性：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。

进动性：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 Y 矢端,作进动运动或称旋进。注意区分“外

力F 方向”与“外力矩M Y 方向”不在一个方向上。

用三个右手定则判断进动方向和进动角速度方向：

1、四指弯曲为陀螺转动方向，大拇指指向动量矩H 方向，

2、四指伸开动量矩H 穿过掌心，四指指向外力F 的方向，大拇指指向外力矩M Y 方向（进动方向），

3、四指弯曲为陀螺进动方向（外力矩M Y 方向），大拇指指向进动角速度ωP 方向。 动量矩H 大小与外力矩M Y 、进动角速度ωP 之间关系：ωP =

H

M ， 方位角：西正东负。高度角：上负下正。

地球自转角速度的垂直分量ω2是影响自由陀螺仪不能指北的主要矛盾。

陀螺仪在地球上的视运动规律：“北纬东偏、南纬西偏、东升西降、全球一样” 要使自由陀螺仪能够稳定指北，必须对其施加控制力矩和阻尼力矩。 产生控制力矩、阻尼力矩方法：

1、控制力矩：下重式，重心下移，阻尼力矩：液体阻尼器（安许茨系列）

2、控制力矩：上重式，液体连通器，阻尼力矩：陀螺球西侧配重（斯伯利系列）

3、控制力矩：电磁控制式，阻尼力矩：电磁控制式（阿玛—勃朗系列）

在控制力矩作用下陀螺罗经产生等幅摆动，其周期T 0与罗经结构参数H 、M 及船舶所在地理纬度φ有关，与主轴起始位置无关，当罗经结构参数H 、M 确定后, 等幅摆动周期T 0随纬度φ增高而增大。

舒拉周期：为了消除摆式罗经的第一类冲击误差,在罗经设计纬度φ0上，使T 0=84.4min,此时的T 0称之为舒拉周期。 在阻尼力矩作用下陀螺罗经产生减幅摆动，分为：

1、水平轴阻尼法（液体阻尼器，如安许茨），稳定位置在北半球指北偏上，南半球指北偏下；

2、垂直轴阻尼法（西侧加重物、如斯伯利，电磁控制、如阿玛—勃朗），稳定位置在北半球偏东偏上，南半球偏

西偏下。

阻尼因数：又称衰减因数,它表示主轴在方位角上减幅摆动过程的快慢程度。通常阻尼因数f 取2.5～4之间,一般为3。 通常罗经约经3个周期的阻尼摆动（约为4小时）才能达到稳定，所以船舶驾驶员一般在开航前4—6小时启动罗经。

二、陀螺罗经误差及其修正：

1）纬度误差：产生原因：垂直轴阻尼方式造成（斯伯利、阿玛—勃朗有，安许茨没有）。

特征：北纬时为东误差，南纬时为西误差。

修正方法：○

1、外补偿法，○

2、内补偿法（力矩式补偿法），斯伯利系列罗经采用垂直轴内补偿，阿玛—勃朗系列罗经采用水平轴内补偿

2）速度误差：产生原因：船舶恒向恒速运动造成。

特征：1、所有陀螺罗经都有速度误差，2、船速越大,速度误差越大；反之亦然。3、纬度增高时,速度误差增大，4、速度误差随船舶航向而变，航向正北正南时，速度误差最大；航向正东正西时，速度误差为0；偏北方向航行时，速度误差为西误差；偏南方向航行时，速度误差为东误差。

修正方法：○

1、查表法；○

2、外补偿法（安许茨系列）；○

3、内补偿法（斯伯利系列、阿玛—勃朗系列） 3）冲击误差：产生原因：船舶作机动航行所出现的惯性力对罗经的影响造成。

分类特征：

1、第一类冲击误差：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。通常在船舶机动终了时，第一类冲击误差值最大。第一类冲击误差在船舶机动终了后经1h 左右即可消失，因此船舶驾驶员在机动期间或机动终了后约0.5h 内读取罗经航向时应考虑该误差；

不产生第一类冲击误差条件（设计纬度）：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 ，该纬度称为机械摆式罗经的设计纬度φ0。 2、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。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，故船舶驾驶员在机动期间或机动终了后约45min 内读取罗经航向时应考虑该误差。

修正方法：提高设计纬度。船舶所在纬度低于设计纬度时，第一类和第二类冲击误差相互抵消，不作处理。船舶所在纬度高于设计纬度时，冲击误差增大。

4）摇摆误差：产生原因：船舶在风浪中摇摆使罗经产生的误差。

特征：船舶沿隅点航向(045、135、225、315)航行时摇摆误差最大。

修正方法：○1、安许茨系列罗经：采用双转子，○2、斯伯利系列罗经：调整液体连通器内液体粘度，○3、阿玛—勃朗系列罗经：调整电磁摆内液体粘度。

5）基线误差：产生原因：罗经基线与船的首尾线不平行而产生。

特征：当基线偏向船舶右舷时，罗经航向读数大于真航向，此时为西误差（W）；

当基线偏向船舶左舷时，罗经航向读数小于真航向，此时为东误差（E）。

修正方法：基线误差大于0.5°时，应予以校正。

安许茨4型内支撑液体液面与加液孔顶端距离：4—5cm，陀螺球高度：赤道红刻线高出2±1mm。因为陀螺球底部有润滑油，所以陀螺球不能倾斜超过45 o或倒置，罗经箱上三个小门作用是观察船舶航向和陀螺球高度、操作随动开关、放大量转换操作。温控系统：由三个微动开关控制：

磁罗经总结

原理：磁针在地磁力作用下指向磁北。磁针N极指向地磁北极，S极指向地磁南极。

地磁规律：地磁北极在地理北极附近具有负磁量，地磁南极在地理南极附近具有正磁量，地球表面磁力线由南到北，地磁磁力线与当地水平面夹角为磁倾角，南半球磁倾角在水平面之上，北半球磁倾角在水平面之下，磁倾角穿为90°处为磁极，磁倾角为0°位置连线为磁赤道，地磁力分为水平分力和垂直分力，影响磁罗经指北的力是地磁水平分力，所以磁赤道处指北力最大。

结构：

1．罗经柜作用：支撑罗盆，安装校正器。材料：非铁磁物质。

2．罗经盆材料：非铁磁质金属，盆内有罗盘和液体，罗盘是指示方向的灵敏部分；罗盘下方有磁钢（平行于0-180°轴线排列），中间有浮子，有轴帽、轴针，液体成分：45%酒精、55%二次蒸馏水，添加酒精作用：降低液体的冰点至-26o C。

3．自差校正器（见表）

4．方位圈用于观测目标方位的附属设备。

灵敏度的检查：

检查目的：检查轴帽与轴针之间的摩擦力大小、磨损状况。

环境要求：平稳环境、码头。

检查方法：用小磁棒将罗盘向左或右引偏2°～3°，迅速移开小磁棒，观测罗盘是否回到原来刻度。

罗盘磁力（半周期）的检查：

检查目的：检查罗盘磁性的强弱是否符合要求。

环境要求：平稳环境、码头。

检查方法：用小磁棒将罗盘向左或右引偏40°，移开小磁棒，观测航向连续两次通过基线时间间隔即为半周期。

罗盆内气泡的排除：因为罗盆不水密、渗漏造成，要及时排除，否则影响读取航向和观测方位。

原理：测量超声波从换能器发射至被海底反射回，再被换能器接收的时间间隔t，原理公式：h=1\2Ct测的是船底到海底的距离。超声波在海水中的速度C：1500m/s。

组成部分：换能器、收发机、显示器。

换能器安装注意事项：

1.靠近船头，1/2—1/3船长处。避免机舱噪音和螺旋桨气泡干扰。

2.保证船体水米结构和强度。

3.工作面应与船底水平面平行，误差小于0.5°。

4.工作面不得涂油漆，，因油漆对声能吸收很大。

5.引出电缆屏蔽良好。

误差：浅水内允许误差范围：±1米，深水内允许误差范围：±5米或±5%

测深仪显示方式：机械模拟刻度盘（闪光式）、机械纸介质记录、数字显示

机械纸介质记录式的应读取记录回波的前沿。

时间增益（也称时变增益）TVG：抑制浅水测深的杂波干扰，反时针旋到底，杂波抑制最大。水深增加应逐渐顺时针增大TVG。

可能产生海底假回波的（显示深度异常）现象：

6.海底深度超出深度范围，

7.很强的噪声干扰，

8.海底回波信号丢失，如尾波浪、换能器下方的空化现象引起，

9.操作不当，如浅水区TVG值设置过大，

日常维护工作：

1.主机内部清洁，保持干燥。

2.定期对机械传动部件加注优质润滑油。

3.船舶坞修时，应检查换能器工作面，及时清除表面的附着物，不准涂油漆，保持换能器工作面的清洁。

4.随时检查各电路的连接插头、插座，各外线电缆插头、插座有否生锈腐蚀，定期做好清洁工作。

5.使用时核对记录式显示与数字式显示是否一致，水深、报警设置是否合适。

6.记录纸是否够用。

VDR总结

记录发生事故前后一段时间内的船舶位置、动态、物理状况、命令、操纵手段等。

VDR的数据：配置数据：不可更改，运行数据：外接各路传感器数据，运行数据记录时新数据替换掉老数据，数据存储时间＞12小时，如果主电源、应急电源均停电，备用电源可连续再记录驾驶台音频2小时，之后记录自动终止。

处理事故：一般事故：取出存储卡，重大事故：记录终止键、取出存储卡，准备弃船时：船舶失电后记录2小时。等待搜寻

LRIT总结

LRIT系统由船载设备、通信服务提供商（CSP）、应用服务提供商（ASP）、数据中心（DC）、数据分发计划（DDP）、和国际数据交换（IDE）等组成。

LRIT功能：海上保安、海上搜救、船舶船队管理、保护海洋环境

LRIT信息时间间隔：

默认位置报告：6h；

预先设置位置报告：15min-6h；

长时间不动的，船长或主管机关可以增加到24h，或暂停发射，特种船；

遇险、装运危险货：15min。

沿海国有权获得沿岸1000海里船舶LRIT信息，

船长认为可能发射信息有危险，可以停止信息发射或关闭，并及时通知主管机关，停止原因、期限。