双转子陀螺罗经结构与支承液体的配制
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磁罗经1)船用磁罗经的结构一台中、大型船舶上安装的磁罗经,一般由罗经盆(compass bowl)、罗经柜(compass binnacle)和自差校正器(deviation corretor)三大部分组成。
(1)罗经盆(罗盆)罗盆是一台磁罗经的主要部分,它的灵敏器件具有指示方向的能力,因此也称为磁罗经的指向部分。
罗盆主要包括罗盘、轴针和轴帽、液体、罗经基线、注液孔、空气膨室、玻璃盖、壳体等。
罗盘是罗盆中有指向能力的器件,它由卡面、刻度、磁针、浮室、轴帽等组成。
罗盘卡面一般由云母、塑料或硬纸等非磁性材料制成。
正面有0~360°刻度和8~16个罗经点刻度,用于读取方向。
反面固定有2~6根细磁针,磁针的数量和磁针的NS极轴线要严格与卡面刻度的0~180°线对称和平行,所有磁针的磁极都应在同一圆周上,产生罗盘的磁矩。
罗盘中心是向正面凸起的圆形水密浮室,内充氢气,以增大罗盘的浮力。
大型罗经的罗盘反面正中心嵌有宝石轴帽,由轴针支承,使罗盘能够绕垂直轴自由旋转。
轴针固定在罗盆内中心的壳体上,尖端一般由铱金制成,比较耐磨。
轴针尖端必须保持尖锐,否则罗盘灵敏度将不正常。
必要时轴针可以拆下送厂磨尖或更换。
船用磁罗经属于液体磁罗经,即罗盆内充满液体。
我国磁罗经液体是采用45%的医用纯精(absolute alcohol)和55%的二次蒸馏水(distilled water)的混合液体,其中酒精的作用是降低液体的结冰点,使结冰点降为-26︒C,沸点为+83︒C。
这种液体的粘滞性在-20︒C ~ +50︒C范围内不变。
磁罗经液体对罗盘起浮力作用,提高了罗盘灵敏度;对罗盘起阻尼作用和减小罗盘的振动,使罗盘指向稳定。
罗盆应具有良好的水密性,盆内液体必须保持充满,否则将产生气泡,影响罗经的正常使用。
注液孔位于罗盆壳体的侧面,用来排除罗盆内的气泡和注入罗经液体,应保持良好的水密性。
罗盆上的船首线标志又称为罗经基线,用来读取船舶的航向。
2011航海学仪器新题目1.若在南纬,陀螺仪主轴作视运动,则:3.CA.主轴视运动的角速度等于地球自转角速度B.主轴指北端向东偏离子午面后又相对水平面上升C.主轴指北端向西偏离子午面后又相对水平面下降D.主轴指北端每24小时水平旋转一周2.下重式陀螺罗经在起动过程中,当主轴指北端向子午面远离时,阻尼力矩起到______的作用。
7.BA.增进其远离B.阻止其远离C.不起作用D.以上都不对3.在南纬静止基座上,下重式罗经主轴指北端的稳定位置是: 9.BA.子午面之内,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4.将阿玛—勃朗10型主罗经面板上的“纬度旋钮”指示船位纬度、“速度旋钮”指示船舶航速的作用是______消除纬度误差和速度误差。
25.BA.外补偿方法B.内补偿方法C.人工方法D.自动方法5.船舶机动航行时陀螺罗经受惯性力矩的影响,大约在船机动以后____小时左右消失。
29.BA.0.5 B.1.0 C.2.0 D.3.06.当船舶航行纬度不在设计纬度上时,陀螺罗经的冲击误差将______。
28.AA.增大B.变小C.不变D.大小根据罗经结构而定7.陀螺罗经速度误差的大小与纬度______,而与纬度的符号______。
19.BA.有关,有关B.有关,无关C.无关,无关D.无关,有关8.将阿玛—勃朗10型主罗经面板上的“纬度旋钮”指示船位纬度、“速度旋钮”指示船舶航速的作用是______消除纬度误差和速度误差。
25.BA.外补偿方法B.内补偿方法C.人工方法D.自动方法9.灵敏部分为双转子陀螺球的电罗经是:2.DA.阿玛-勃朗10型B.斯伯利37型C.斯利斯37型,阿玛-勃朗10型D.安许茨4型10.不能进行快速启动的罗经是:9.DA.斯利斯37型、安修茨4型B.斯伯利37型C.斯利斯37型、阿玛-勃朗10型D.安许茨4型11.支撑液体有导电功能的罗经是:10.D A.斯利斯37型、安修茨4型B.斯伯利37型C.斯利斯37型、阿玛-勃朗10型D.安许茨4型12.陀螺球采用氟油与扭丝支承方式的罗经是:20.BA.阿玛-勃朗10型B.斯伯利37型C.斯利斯37型,阿玛-勃朗10型D.安许茨4型 13.斯伯利37型罗经获得控制力矩的方法是:27.BA.使陀螺球重心沿垂直轴从中心下移B.在平衡陀螺仪南北方向上挂上盛有液体的容器C.由电磁摆所控制的水平力矩器产生D.使陀螺球重心沿垂直轴从中心上移14.阿玛-布朗10型罗经获得控制力矩的方法是:29.CA.使陀螺球重心沿垂直轴从中心下移B.在平衡陀螺仪南北方向上挂上盛有液体的容器15.安许茨4型罗经采用______阻尼设备。
斯伯利MK37型陀螺罗经简单总结斯皮尔伯格MK37陀螺罗盘1.敏感部分是单转子陀螺球,由液压浮动和轴承支撑。
2 .利用液体连接器产生水平控制力矩;陀螺屋西侧的阻尼重产生垂直轴的阻尼力矩。
3.静态逆变器用于提供陀螺三相电流,内部补偿法用于消除速度和纬度误差。
4个罗盘的小型化使快速旋转成为可能。
主罗盘结构I .敏感部件它主要由陀螺球、垂直环和液体连接器阻尼块组成。
1个陀螺球:1)寿命20,000小时,充氦,165 mm直径2)陀螺仪电机:三相异步电机3)球的西侧有一个槽,槽内装有随动变压器的电枢4)轴承底部有润滑油5)西侧有一个重约30g的阻尼配重6)陀螺球壳内有8个配重。
2垂直环:1)E形随动变压器:用于竖环的西侧,鱼陀螺球上的电枢相应形成随动信号发生器2)E形力矩装置:用于竖环的东侧,用作速度和纬线误差校正器3)电解液液位:用于垂直环顶部,检测陀螺球的倾斜角度;自动调平4)液体连接器:用于陀螺电机主轴两端产生控制力矩二。
后续部分1.功能:支持敏感部件;跟踪陀螺球的路线,并显示在表盘上。
给陀螺球供电。
主要部件:叉形从动环、e形从动变压器和电枢、方位齿轮、方位电机和航向刻度盘3.固定不变1个支撑板2个指南针底座3个减震器四.误差校正器1)速度和纬纱误差校正装置:内部补偿2)摆动误差:硅油粘度3)框架误差:防震装置电路一、供电系统(静态逆变器)角色1:将船舶动力转换为陀螺所需的115伏400赫兹三相交流动力,电机额定转速为12000转/分。
2主要部件:整流稳压电路、调谐转换电路、分相电路二。
跟踪和传输系统作用:减少或消除摩擦,准确传递主罗盘的航向。
主要部件:伺服信号发生器放大器方位电机光电步进发射器控制电路步进罗盘三。
纠错系统1组成:误差校正电路,航向余弦解算器,扭矩装置。
纠错信号源:由纠错电路根据设定的速度和纬度产生。
3.消除误差:控制力矩产生适当的误差补偿力矩,使主轴回到子午面。
使用和维护一、开启/关闭步骤1 .启动前检查:1)船舶电源开关、控制和发送箱上的“转换开关”和“电源开关”是否处于关闭位置。
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。
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。
磁罗经1)船用磁罗经的结构一台中、大型船舶上安装的磁罗经,一般由罗经盆(compass bowl)、罗经柜(compass binnacle)和自差校正器(deviation corretor)三大部分组成。
(1)罗经盆(罗盆)罗盆是一台磁罗经的主要部分,它的灵敏器件具有指示方向的能力,因此也称为磁罗经的指向部分。
罗盆主要包括罗盘、轴针和轴帽、液体、罗经基线、注液孔、空气膨室、玻璃盖、壳体等。
罗盘是罗盆中有指向能力的器件,它由卡面、刻度、磁针、浮室、轴帽等组成。
罗盘卡面一般由云母、塑料或硬纸等非磁性材料制成。
正面有0~360°刻度和8~16个罗经点刻度,用于读取方向。
反面固定有2~6根细磁针,磁针的数量和磁针的NS极轴线要严格与卡面刻度的0~180°线对称和平行,所有磁针的磁极都应在同一圆周上,产生罗盘的磁矩。
罗盘中心是向正面凸起的圆形水密浮室,内充氢气,以增大罗盘的浮力。
大型罗经的罗盘反面正中心嵌有宝石轴帽,由轴针支承,使罗盘能够绕垂直轴自由旋转。
轴针固定在罗盆内中心的壳体上,尖端一般由铱金制成,比较耐磨。
轴针尖端必须保持尖锐,否则罗盘灵敏度将不正常。
必要时轴针可以拆下送厂磨尖或更换。
船用磁罗经属于液体磁罗经,即罗盆内充满液体。
我国磁罗经液体是采用45%的医用纯精(absolute alcohol)和55%的二次蒸馏水(distilled water)的混合液体,其中酒精的作用是降低液体的结冰点,使结冰点降为-26︒C,沸点为+83︒C。
这种液体的粘滞性在-20︒C ~ +50︒C范围内不变。
磁罗经液体对罗盘起浮力作用,提高了罗盘灵敏度;对罗盘起阻尼作用和减小罗盘的振动,使罗盘指向稳定。
罗盆应具有良好的水密性,盆内液体必须保持充满,否则将产生气泡,影响罗经的正常使用。
注液孔位于罗盆壳体的侧面,用来排除罗盆内的气泡和注入罗经液体,应保持良好的水密性。
罗盆上的船首线标志又称为罗经基线,用来读取船舶的航向。
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。
(3)罗经正常工作时,陀螺球高度的检查
罗经正常工作时,工作温度52ºC±3ºC,罗经桌水平,罗经已稳定。
检查陀螺球高度,高起2mm ±1mm为正常。
当高度大于±2mm时,应予以调整;当陀螺球的位置升高时,在支承液体中添加适量的蒸馏水,以减小支承液体的比重;当陀螺球的高度位置降低时,则应添加适量的甘油,以增大支承液体的比重。