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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。
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。
标准罗经误差记录簿Standard compass error record bookM.V.编号： 1 No.： 1自年月日至年月日FM TO根据《1978年海员培训、发证和值班标准国际公约马尼拉修正案》附件2附则A部分第八章关于值班的标准第34条规定：负责航行值班的高级船员应做定期检查，以确保：.1 舵工或自动舵正操作在正确的航向上；.2 标准罗经误差每班至少测定一次，如可能，在任何大幅度改向后也应测定；标准罗经和陀螺罗经应经常进行核对，罗经复示仪与主罗经同步；.3 自动舵至少每班手动测试一次；.4 航行灯和信号灯及其他航行设备正常工作；.5 无线电设备按照本节第86条规定正常工作；以及.6 无人机舱（UMS）控制装置、报警和指示器工作正常。
According to THE MANILA AMENDMENTS TO STCW CONVENTION ANNEX PART A Chapter VIII paragraph 34:The officer in charge of the navigational watch shall make regular checks to ensure that：．1 the person steering the ship or the automatic pilot is steering the correct course；．2 the standard compass error is determined at least once a watch and，when possible，after any major alteration of course；the standard and gyro compasses are frequently compared and repeaters are synchronized with their master compass；．3 the automatic pilot is tested manually at least once a watch；．4 the navigation and signal lights and other navigational equipment are functioning properly；．5 the radio equipment is functioning properly in accordance with paragraph 86 of this section；And．6 the UMS controls．alarms and indicators are functioning properly．测定罗经差的方法一、利用陆标测定罗经差（Observe a natural or artificial range）TB在海图上量取CB在航行中观测ΔC = TB - CB二、陀螺罗经航向比对法求罗经差（Comparing the ship’s heading while give gyro error）已知陀螺罗经误差的情况下，同时观测陀螺罗经和标准罗经读数，求出磁罗经误差TC = GC + ΔGΔC = GC + ΔG - CC三、利用天体测定罗经差（Celestial methods）罗方位CB——用罗经观测太阳或星体得到；真方位TB——以天体的计算方位A C代替。
陀螺罗经总结1. 陀螺仪定义？陀螺仪：高速旋转的转子及其悬挂装置的总和。
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2. 陀螺仪特性？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。
M3. 动量矩H 大小与外力矩M Y、进动角速度ω P之间关系：ωP= ，H地球自转角速度的垂直分量ω 2 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”4. 在控制力矩作用下陀螺罗经产生等幅摆动，控制力矩使主轴运行轨迹为椭圆；在阻尼力矩后主轴运行轨迹为衰减的螺旋线，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），稳定位置在北东上，南西下。
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。
4、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）。
修正方法：○1 、外补偿法（不回子午面内），○2 、内补偿法（回子午面内）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；。
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；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。
