陀螺罗经的结构

实验一、双转子陀螺罗经结构与支承液体的配制一、实验的目的熟悉双转子陀螺罗经结构，掌握的组成与配制方法。

二、实验内容1. 主罗经结构的认识；参照教材安许茨4型陀螺罗经结构。

安许茨4型罗经整套设备组成及作用如下：1）主罗经：指示航向；2）分罗经：复示主罗经航向；3）分罗经接线箱：提供主、分罗经的接线；4）航向记录器：记录船舶历史航向；5）变流机：将船电转变为陀螺马达三相电；6）变压器箱：提供主罗经工作的其它电源，对罗经进行开关操作；7）报警器：对主罗经的工作进行监控，提供电源和温度报警。

2. 支承液体的组成与配制方法；安许茨4型陀螺罗经液体配方：蒸馏水10L甘油1Lg（20℃时比重r=1.23g/cm3）安息香酸(苯甲酸) 10注：支承液体20℃时，比重r=1.021～1.022g/cm3其中甘油起增加比重的作用，以提高液体的浮力，由于甘油的比重大，所以数量多少对支承液体比重有明显影响，故甘油量要求准。

安息香酸(又名苯甲酸) 其作用为提高支承液体的导电率，蒸馏水为其它成分的溶剂起稀释作用，故要求质量纯、净、不混入杂质。

配制方法：（1）将规定数量的蒸馏水和甘油倒入清洁后的储液缸内或其他清洁的容器内，搅拌均匀。

（2）用非金属容器到入液体加安息香酸置于电炉加热溶解直到完全溶解为止，然后倒入缸内，并充分搅拌均匀。

（3）用比重计检查液体比重，同时测定液体温度，根据所测温度在液体比重曲线上查出液体比重范围，比较液体比重是否在允许范围内。

（4）如果实测值超过公差规定范围，应加甘油或蒸馏水调整之，为了使比重增加或减小0.0005g/cm3，约需加30cm3甘油或300cm3蒸馏水，加入后搅拌均匀，再进行检查直至符合要求为止。

若在船上无比重计时，可以陀螺球代替。

配制支承液体时应注意：（1）不允许用淡水来代替蒸馏水或用普通金属容器来盛放支承液体，否则会加速支承液体变质。

（2）在随动球（含陀螺球）未放入储液缸时，储液缸内的支承液体其液面应至储液缸观察窗直径2/3处，多余量应取出备用。

安许茨4型陀螺罗经（Anschütz-4型）（一）结构认识1．总体结构及作用(1)主罗经：指示船舶航向。

(2)变流机或逆变器：将船电转换成罗经各部分所需要的电源(3)变压器箱或自动启动箱和报警装置：对罗经进行启动、关闭和临视其工作。

(4)分罗经接线箱及分罗经：复示主罗经航向示度。

(5)航向记录器：显示及记录船舶航向。

2．主罗经结构及作用主罗经结构由三大部分构成。

（1）灵敏部分(陀螺球)：为一密封的球体，浸浮在随动球内的支承液体中。

起找北、指北的作用，是罗经的核心部件。

①陀螺球内的陀螺马达、阻尼器、灯形支架、电磁上托线圈等结构及安装方法；陀螺马达的供电及润滑方法。

②陀螺球外表面的五个电极名称及其作用；航向刻度线。

（2）随动部分：主要由随动球、中心枢轴、蜘蛛架、导电环、方位齿轮和罗经刻度盘等组成，置于贮液缸中，由上、下推力轴承支承在固定部分上。

能跟随灵敏部分一起转动，使航向刻度盘上的0º到180º的刻度线与陀螺球主轴南北线始终保持一致，用于复示并发送陀螺球所示的航向。

①随动球上、下半球及其连接方法。

②随动球各导电电极名称及其作用。

③蜘蛛架与导电螺钉。

④中心导杆及随动球的悬吊方法，导向轴承。

⑤汇电环及各电极间的导电途径，28号导电螺钉。

⑥方位齿轮、航向刻度盘及与随动球间的位置关系。

⑦主罗经如何指示出新航向。

（3）固定部分：是主罗经与船舶固定相连的部分。

由罗经桌、罗经箱等组成，提供灵敏部分正常工作的外部条件。

①罗经桌及桌上的各主要部件、贮液缸及平衡环的作用。

②支承液体。

③平衡重物及罗经桌的校平。

④罗经壳，主罗经基线，基线的粗调及微调。

⑤温控及报警系统：乙醚管、微动开关、加热器、风扇、蜂鸣器。

温度控制方法及范围。

（二）安许茨4型罗经的使用1.开机前的检查与准备(1)船电开关、变压器箱上的电源开关、主罗经左侧小门内的随动开关置于“断”位置。

(2)主罗经各部分在正常位置，主罗经上及分罗经接线箱中的保险丝应完好。

第二节ES-110型陀螺罗经一、主罗经主罗经核心部分为陀螺马达,由100V、400Hz、3相驱动，转速为12000r/min, 动量矩指南。

陀螺房以6根吊钢丝悬吊在垂直环内，垂直环通过东西轴承装在水平环上并可绕水平轴作俯仰转动。

这样，构成了具有三自由度陀螺仪。

整个灵敏部分由水平环通过南北轴承支承在外侧的随动部分的随动环上。

随动变压器初级绕组装在陀螺房的东侧，而次级绕组装在与其对应的垂直环上。

当灵敏部分与随动部分有失配角，则随动变压器输出随动信号，以放大器放大后，驱动随动电机，带动方位齿轮转动，使随动环能绕垂直轴转动而跟踪灵敏部分随动。

在陀螺房的西侧装有16g的生物，作为陀螺罗经阻尼摆动的阻尼重物。

当主轴有倾斜时，该重物产生绕垂直轴的阻尼力矩，故ES-110型陀螺罗经亦属于短轴阻尼陀螺罗经。

在垂直轴的SN两侧以螺钉固紧一对塑料制成液体稳定器。

这对液体稳定器，由塑料制成液体杯及连通管与空气管组成。

于是，当陀螺主轴相对水平面倾斜时，液体稳定器也跟着倾斜；杯中的液体沿着连通管作南北流动，随着液体的流动、重量的改变，便产生与倾斜角方向和大小成正比的水平轴摆性力矩，陀螺罗经在此力矩的作用下作找北运动。

二、使用与调整1、一般使用（1）设置纬度在船舶所在的纬度上，当纬度每变化5°时调整一次。

（2）打开电源开关。

（3）启动指示灯亮并开始找北。

（4）启动指示灯亮，等待5min；运转指示灯亮，此时陀螺马达转数达到正常转数。

（5）当主罗经上的分罗经指示灯亮，方可设置每一个分罗经与主罗经一致。

对于同步分罗经，将分罗经开关放到“OFF”位置，调整分罗经的航向与主罗经一致后，将分罗经开关放在“ON”位置。

（6）大约4h 罗经稳定，此时其精度满足航海要求。

（7）重新确定分罗经的航向读数是否与主罗经一致，如果有误差，重新调整。

2、快稳启动罗经当船舶真航向为已知时，启动罗经约20min后，握住液体连通器和水平环轻轻地向上或向下压，使罗经在方位上进动直至刻度盘的读数为真航向，然后在水平方向推陀螺房，直至水准器上气泡停留在上次关机时的气泡位置上。

1、试述安许茨系列陀螺罗经的结构特点。

安许茨系列陀螺罗经属于下重式液体阻尼器式罗经，安许茨系列陀螺罗经属于液浮支撑的双转子摆式罗经。

灵敏部分为陀螺球，控制力矩通过降低陀螺球重心的方法获得，阻尼力矩由液体阻尼器产生，结构上有双转子陀螺球，随动球，液体支撑的特点。

2、试画示意图并分析安许茨系列陀螺罗经电磁上托线圈的作用。

电磁上托线圈位于支架下方，绕成圆环形，固定在陀螺球内的底部，其平面与陀螺球的赤道平面平行。

通电后产生电磁上托力用于辅助液体共同支撑陀螺球，在水平上分力使陀螺球在赤道平面内相对随动球保持中心位置，垂直分力使陀螺球悬在随动球中间略偏高的位置上。

3、简述安许茨4型陀螺罗经的开机、关机步骤和注意事项。

开机前检查：船电开关和变压器电源开关在断的(OFF)位置，主罗经各部分在正常位置，主罗经左侧小门内配电盘上的随动开关在断的(O)位置，各分罗经的航向与主罗经的航向一致航向记录器的航向与主罗经的航向一致；时间标志与船时一致；记录纸够用。

启动：若靠码头后关闭，未改变过，可在2～3小时前启动，启动时接通船电开关，接通变压器或逆变器电源开关——由OFF位置转到ON 的位置，20分钟后,接通随动开关——由“0”位置转到“1”的位置。

关机：（1）关闭随动开关；（2）关闭电源开关。

注意事项：（1）启动时，三相交流电较大，为1．5A～2．5A 电流指示灯较亮；20min后，陀螺马达达到额定转速，电流下降，为0．6A～1．1A ，电流指示灯变暗：第一相电流最大指示灯最亮，第二相电流最小指示灯最暗，第三相电流次之指示灯较亮（2）液温要正常（3）观察陀螺球高度正常（4）读航向时，根据速度误差表校正速度误差；（5）注意分罗经与主罗经的航向是否一致4、在启动安许茨22型陀螺罗经时，从主罗经上部数字显示窗上应检查哪些主要参数？检查数字显示窗上的液温，液温<45℃开始加热，数码显示：h--.-，随动系统不工作，无法显示航向，分罗经静止不动。

陀螺罗经的工作原理陀螺罗经，也被称为转轮罗经，是一种古老的精密仪器，它被用来测量海洋中的指南针方位、经纬度和地磁强度。

它几乎可以说是现代航海技术的开端。

那么，陀螺罗经是如何运行的呢？首先，陀螺罗经的工作原理基于物理学的一般原理，也就是“物体施加外力时会进行自转的运动”，这也就是物体自转的原理。

在陀螺罗经中，外力可以是引力、磁力、涡流或流体力等，这些外力会引起陀螺罗经内部的“重力梁”和“磁力力矩”的动作，这样，陀螺罗经就自动开始旋转，从而测量出海洋中的指南针方位、经纬度和地磁强度。

在陀螺罗经的结构中，表面有一个梯形的重力梁，它是由三个相互垂直的支撑形成的，它们之间的间隙可以改变，也就是说它们可以在重力的作用下移动，而且这种移动是有一定规律的。

通过改变间隙，重力梁就会发生偏转，产生相应的力矩，使陀螺罗经能按照一定的规律旋转。

在此拉力的作用下，陀螺罗经可以按照顺时针或逆时针的方向旋转，这种旋转的运动是可以持续的，因此，它能按照一定的规律测量海洋中的指南针方位、经纬度和地磁强度。

此外，陀螺罗经还可以通过磁力力矩来进行测量，原理与前述基于重力梁运动的原理类似，只是在这种情况下，磁力梁就是陀螺罗经的磁力力矩，它是由一个由金属片组成的旋转轴组成，这个轴可以受到外界磁场的影响，当该轴受到磁场的作用时，它就会旋转，产生力矩，引起陀螺罗经的旋转，从而测量出海洋中的指南针方位、经纬度和地磁强度。

由于陀螺罗经内部有重力力矩和磁力力矩的作用，所以，陀螺罗经能够按照一定的规律运行，不受外界条件的影响，这样就能够准确测量出各种复杂的海洋方位和经纬度。

另外，陀螺罗经的精度很高，它所测量出的结果准确可靠，而且操作简单，能在复杂的海洋环境中运行。

由此可见，陀螺罗经的原理和结构极其复杂，但它的使用却非常的方便，也被用来帮助航海家及其他海洋研究者准确的确定航行的方位和位置，并为现代航海技术的发展做出了重大的贡献。

斯伯利MK37型陀螺罗经1,灵敏部分为单转子陀螺球，采用液浮和轴承辅助支撑。

2，利用液体连通器产生水平控制力矩；陀螺房西侧阻尼重物产生垂直轴阻尼力矩。

3，采用静止逆变器提供陀螺三相电，内补尝法消除速、纬误差。

4罗经小型化，可实现快速转动。

主罗经结构一．灵敏部分主要由陀螺球、垂直环、液体连通器阻尼重物组成1陀螺球：1）寿命20000小时，内充氦气，直径165mm2）陀螺马达：三相异步电动机3）球的西侧有一凹槽，装随动变压器衔铁4）底部有润滑油，用于润滑轴承5）西侧有阻尼重物重约30g6）陀螺球外壳有8个的配重。

2垂直环：1)E状随动变压器：用于垂直环西侧，鱼陀螺球上的衔铁相对应构成随动信号发生器2）E形力矩器：用于垂直环东侧，作速、纬误差校正器3）电解液水准器：用于垂直环顶部，用于检测陀螺球的倾斜角；自动校平4）液体连通器：用于陀螺马达主轴两端，产生控制力矩二．随动部分1作用：支承灵敏部分；跟踪陀螺球航向，显示在刻度盘上；给陀螺球供电2主要组成：叉形随动环，E状随动变压器及衔铁，方位齿轮，方位电机，航向刻度盘三．固定不分1支承板2罗经座3防震装置四．误差校正器1）速、纬误差校正装置：内补偿2）摇摆误差：硅油粘性3）框架误差：防震装置电路系统一．电源系统（静止式逆变器）1作用：将船电变换为陀螺经所需的电115V400Hz三相交流电，马达额定转速为12000r/min。

2主要组成：整流稳压电路调谐转换电路分相电路二．随动、传向系统1作用：减少或消除摩擦，精确地传递主罗经的航向。

2主要部件：随动信号发生器放大器方位电机光电式步进发送器控制电路步进式分罗经三．误差校正系统1组成：误差校正电路、航向余弦解算器、力矩器。

2误差校正信号来源：由误差校正电路依据设定的航速和纬度而产生。

3消除误差：控制力矩产生合适的误差补偿力矩，使主轴回到子午面内。

使用与保养一．开关机步骤1开机前检查：1）船电开关、控制与发送器箱上的“转换开关”和“电源开关”是否位于OFF位置。

罗经的使用方法罗经是测量方向或位置的仪器，经过历代的使用与改进，阳宅学上普遍均用中国四大发明之一的罗盘仪又称罗经。

罗经的构造包括：（一）中央之透明玻璃小圆盒，内含：（１）带钗形头的磁针。

（２）底盘上之红线，以南北轴的基准。

（３）红在线一端之两旁画有两点，两点处即指著北方。

（二）小圆盒外镶一木制转盘，上有各种用途不同之刻度，以供测量定位。

（三）最外一层为一方形盘座，用以固定玻璃小圆盒及木制转盘。

上系二透明垂直之交叉线，以测量时之基准。

四：简易罗经平面图第一层显示方位名称。

第二层即是以地球磁力线为基准者，一般称为地盘，用以测量屋内各种器物之方位。

第三层即是地盘之纳音层。

第四层即是以地球子午线为基准者，一般称为人盘，用以测量屋外形势。

第五层即是天盘。

罗经因于应用上的不同，有各种层次。

一般少则二、三层多则数十层。

图四为一简易罗经图平面图。

第一层显示东、东南、南、西南、西、西北、北八方，其中东方包括甲、卯、乙三个字。

东南包括辰、巽、巳三个字。

南方包括丙、午、丁三个字。

西南包括未、坤、申三个字。

西方包括庚、酉、辛三个字。

西北包括戍、乾、亥三个字。

北方包括壬、子、癸三个字、自甲卯乙至壬子癸共二十四个字、每字占１５度即成了第二层。

第二层即以地磁子午线为基准来测量房宅内各种器物之方位。

一般称此层为地盘。

第三层为配合第二层使用时，所需考虑的纳音问题。

于第二层每一个字下均有三格，包括两种至三种纳音或一空格。

例：南方丙字下则有丁巳（纳音土）、庚午（纳音土）及一空格。

西北方戍字下则有丙戍（纳音土）、戊戍（纳音木）及庚戍（纳音金）三种不同之纳音。

一般除了确定方位外，还需考虑该方位之纳音是否与出生年之纳音相生或相同。

设方向为壬向时，壬字下包括癸亥（纳音水）及甲子（纳音金）。

若出生年之纳音为木时，则当对准癸亥方向为佳。

若出生年之纳音为金时，则当对准甲子方向为佳。

若出生年之纳音为水时，则甲字方向或癸亥方向均可。

若出生年之纳音为土时，则甲字方向尚可用。