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,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,大证考试复习1：罗经原理及误差：,1.,陀螺仪,(Gyroscope):主轴可指向空间任意方向陀螺转子和其悬挂装置总称。,一、,陀螺仪,定义：,2.,平衡陀螺仪,3.自由陀螺仪,1/52,二、陀螺仪特征（定轴性与进动性）,1.定轴性：,在不受任何,外力矩,作用时，自由陀螺仪主轴将保持其,惯性空间,初始指向不变。,2.进动性：,在,垂直于,主轴,外力矩,作用下，陀螺仪主轴,动量矩矢端,将以,捷径,趋向于,外力矩。,2/52,三、自由陀螺仪主轴指北端视运动规律总结：,北纬东偏,南纬西偏,全球一样,东升西降,自由陀螺仪不能稳定指北主要原因,垂直分量W,2,使得自由陀螺仪指北端产生相对于子午面运动，是其不能稳定指北主要原因。,3/52,四 变自由陀螺仪为陀螺罗经方法,1、控制力矩取得,取得控制力矩方法,重力控制力矩,电磁控制力矩,重心下移法下重式罗经（如：安许茨系列罗经）,重心上移法液体连通器罗经（如：斯伯利系列罗经）,电磁控制法电磁控制罗经（如：阿玛勃郎系列罗经）,4/52,摆式罗经在施加了控制力矩后，其主轴指北端运动轨迹为一等幅摆动椭圆，并不能稳定在子午面上。,2、阻尼力矩取得,M,M,（W）,将等幅运动变为减幅运动，最终衰减至子午面上某个稳定位置，以实现稳定指北。,2）阻尼方法,压缩长轴法水平轴阻尼法 阻尼力矩加在水平轴,压缩短轴法垂直轴阻尼法,阻尼力矩加在垂直轴,1）,阻尼目标,N,5/52,表一：陀螺罗经控制力矩和阻尼力矩,罗经种类,陀螺仪,控制力矩,阻尼力矩,纬度误差,安许茨系列,双转子，动量矩H指北,重心下移（下重式）产生MY,液体阻尼器产生水平轴阻尼力矩,无,斯伯利系列,单转子，H指南,液体连通器产生MY,陀螺球西侧阻尼重物产生垂直轴阻尼力矩,有（北纬偏东，南纬偏西）,阿玛勃朗系列,单转子，H指北,水平钮丝受扭产生MY,垂直钮丝受扭产生垂直轴阻尼力矩,同上,6/52,3、罗经主轴阻尼运动相关参数：,T,D,a,1,a,2,1.阻尼因数,f,2.阻尼周期T,D,3.稳定时间t,t,a,0,f=,a,1,/,a,2,=,a,2,/,a,3,=,a,n,/,a,n+1,7/52,五、陀螺罗经误差及其消除纬度误差,1、纬度误差产生原因：,垂直轴阻尼法,2、纬度误差性质：,r,=M,D,/M tg,1）采取垂直轴阻尼法罗经所含有误差。,2）北纬偏东误差，南纬偏西误差。,3）误差大小随纬度增大而增大。,3、纬度误差消除：,1)外赔偿法：转动罗经基线或刻度盘。,2)内赔偿法：对罗经施加赔偿力矩，使主轴返回子午面。,8/52,1、速度误差定义：,船舶作恒速恒向航行时，陀螺罗经主轴稳定位置与船静止时稳定位置方位差角。,六、陀螺罗经误差及其消除速度误差,2、速度误差（,a,rv）产生根本原因：船速南北向分量引发主轴新视运动,9/52,3、速度误差特征：,1.仅取决于航速（V）、航向（C）、和地理纬度（,），与罗经结构参数无关。任何罗经均会产生速度误差。,2.随船速（V）、纬度（）增大而增大。,3.航向偏北，rv0,西误差；,航向偏南，rv0,东误差。,东西航向无误差，南北航向误差最大。,10/52,七、陀螺罗经误差及其消除冲击误差,船舶在机动航行过程中，因为惯性对陀螺罗经影响而引发误差。,2、冲击误差分类：,第一类冲击误差（B,）：,第二类冲击误差（B,）：,惯性力作用于控制设备上。,惯性力作用于阻尼设备上。,1、冲击误差定义：,3、不产生第一类冲击误差舒拉条件,：,当罗经等幅摆动周期等于一摆长为地球半径数学摆摆周期84.4min时，不产生第一类冲击误差。,对应纬度（）称为设计纬度（0）,11/52,八、陀螺罗经误差及其消除摇摆误差,1、摇摆误差定义：,船舶摇摆时所产生惯性力作用于罗经控制设备上而引发罗经示度误差。,2、摇摆误差消除：,下重式（安许茨）罗经：采取双转子。,液体连通器（斯伯利）罗经：采取高黏度硅油,。,12/52,大证考试复习2：详细陀螺罗经,一 、安许茨系列罗经,1、安许茨系列罗经主要共性：,灵敏部分为双转子陀螺球、采取液浮和辅助支承；,利用陀螺球重心下移产生水平轴控制力矩；,利用液体阻尼器产生水平轴阻尼力矩。,13/52,2、安许茨4型罗经整套设备组成：,主罗经,方位分罗经,方位分罗经,变流机,变压器箱,（报警器）,船舶电源,航向统计器,自动舵,14/52,3、,安许茨4型罗经,主罗经组成：,灵敏部分（陀螺球，找北指北),随动部分（随动球、刻度盘、方位电机、方位齿轮等，指示航向),固定部分（罗经桌、箱等，外部条件),15/52,4、,安许茨4型罗经,电路：,1）电源系统：,变流机、变压器箱,2）随动系统：随动球、方位电机、信号电桥（随动开关）,3）传向系统：,交流同时式传向系统，基于自整角机工作原理。,16/52,1）罗经开启与关闭:提前时间及原因、开启过程。,2)罗经使用中主要参数：三相电流改变，陀螺球高度检验、支撑液体温度及液面高度,3)更换支撑液体与陀螺球：液体配方及作用，密度与球高低，检验球高度条件。,5、安许茨4型罗经使用与保养,17/52,二、三大系列罗经对比：,表二：三大系列陀螺罗经结构和电路比较,罗经种类,陀螺球支撑,随动信号产生,传向系统,电源,安许茨4型,液浮和电磁上托线圈辅助,信号电桥,交流同时式,变流机,斯伯利37型,液浮和轴承辅助,随动变压器,直流步进式：1/6度,逆变器,阿玛勃朗10型,液浮和钮丝辅助,8字型线圈和电磁铁，两套随动,同上,变流机,18/52,三、37型罗经方式转换开关(Mode switch)使用：,1.旋转（slew）,：允许主罗经刻度盘在陀螺马达未加电时旋转,。,2.开启（start）,：给陀螺马达通三相电,。,3,.自动校平（auto-level）,：自动地将陀螺球主轴校平,。,4.运转（run）,：罗经处于正常工作状态,。,5.运转/旋转,（run/slew）：在陀螺马达已正常运转时旋转刻度盘,。,工作方式转换开关,19/52,大证考试复习3：测深仪和计程仪,一、,水声学基础,2、声波在海水中传输速度,声波在海水中传输速度,将随,温度,、,含盐量,和,静压力,等原因改变（增大而增大）。其中，,温度,影响最为显著。,3、船用水声仪器通常以,1500m/s,为,标准设计声速。,1、水声仪器为何使用超声波：声源频率高于,20kHz,、等速直线传输、防止大量低频杂波干扰,20/52,4、海底底质对反射影响,岩石，礁板，平底硬沙，,石砾，碎石，淤泥,二、,测深原理,经过测量声波往返于船底到海底时间，利用测深公式计算深度,。,21/52,二、,测深原理,海面,h,H,D,海底,A,M,B,O,22/52,三、回声测深仪主要技术指标,1.工作频率f,2.脉冲宽度,3.脉冲重复周期T,T,t,23/52,4.最大测量深度：测深仪最大量程。,IMO,标准,：远洋：,400m,，,沿海和内河：,200m,，,海洋测量：,m,10000m,影响最大测量深度原因是：,发射脉冲重复周期决定了最大测量深度，二者关系为：,5.最小测量深度：测深仪所能测到最小深度。,发射脉冲宽度,决定了最小测量深度:,24/52,四、换能器,从,功效,上分：,发射，接收,从,材料,上分：,磁致伸缩换能器,：镍，镍铁合金；,电致伸缩换能器,：钛酸钡，锆钛酸铅,安装要求：,距船首,1,2,1,3,船长龙骨附近；发射面不能涂油漆；,25/52,五、闪光式测深仪工作原理：,氖灯,凸轮,变速箱,时间电机,发射系统,接收系统,转盘,0,刻度盘,26/52,六 回声测深仪误差,1、声速误差,声速高于标准声速，声波往返时间短，显示深度将比实际小。（闪光式能够解释之）,2、电机转速误差,实际转速高于设计转速，转盘转过角度变大，显示深度将比实际大。,零点信号不显示在零米处引发读数误差。,3、零点误差,27/52,4、基线误差,在浅水测量时因忽略基线长度引发测量误差。,水深大于,5,米时能够忽略。,六 回声测深仪误差,5、影响计程仪工作其它原因,船舶摇摆,水中气泡,换能器工作面附着物,接收换能器剩磁消失,海底性质与坡度,28/52,大证考试复习3：测深仪和计程仪,七、计程仪种类,相对计程,仪：测量船舶相对于水速度和航程计程仪。(水压式和电磁式),绝对计程,仪：测量船舶相对于地速度和航程计程仪。(多普勒和声相关),注:工作于水层跟踪状态下（如水深大于200m）多普勒和声相关计程仪为相对计程仪。,29/52,八、电磁计程仪工作原理：,利用电磁感应原理来测量船舶航行时对水速度，并累计航程。,电磁传感器：将非电量速度信息转变成电压或电流信息。,Eg=BLV,30/52,九、,多普勒计程仪,1、多普勒效应：,声源和接收者间有相对运动时，接收者收到频率与声源发射频率不一样现象。（靠近时升高）,2、多普勒频移,接收频率与发射频率差值,二次多普勒效应测速公式,31/52,3、单波束多普勒计程仪测速原理,其中：,f,0,为发射频率,v,为声源或接收者运动速度,运动方向与声波传输方向 夹角,c,声速,单波束多普勒计程仪存在问题:,船舶摇摆与颠簸带来误差，实际改用双波束,f,0,v,vcos,32/52,十、声相关计程仪,声相关计程仪特点,1.采取相关接收技术测延时,2.测速精度与声速无关,3.可兼作测深仪使用,33/52,大证考试复习4：磁罗经,一、磁基础知识1：,磁铁,L,l,l,S,N,-m,+m,L/12,L/12,l,磁极,：磁铁磁性最强处，磁极距端点处为L/12，磁量|-m|=|+m|。,磁矩(moment)：,表示磁铁磁性强弱。,M2lm,磁铁磁距为磁极磁量与两磁极间距乘积。,34/52,磁性物质依据其保留磁性程度可分为：,软铁,：可在弱磁场中被磁化，但其磁性不固定，随外界磁化场改变而改变.,硬铁,：须在较强磁场中磁化，被磁化后可较长久保留磁性。,一、磁基础知识2：,磁性物质分类,35/52,1,地磁极,N,S,地磁极位于地球深处，与地理,N,，,S,极不重合。,地磁极位置不固定，绕地理,N,，,S,极迟缓移动（随时间）。,磁北极含有负磁量磁南极含有正磁量。,外部磁力线由南指向北,+m,-m,P,N,Ps,一、磁基础知识3：,地磁场,36/52,+m,-m,P,N,Ps,Z,T,H,2,地磁要素,地磁总力T,：沿磁力线切线方向。,磁倾角,：,地磁总力,T,与水平面之间夹角.,地磁水平分力H,和垂直分力：,H,T,cos,Z,T,sin,磁差Var：,磁子午面与地理子午面间水平夹角。,磁赤道：,磁倾角,为零点连线,。,37/52,二、磁罗经结构,组成：,罗经盆，罗经柜，,自差校正器,1.罗盆：,罗盆液体：多用酒精（45）,和蒸馏水（55）,混合液体。,罗盘：是指示方向,灵敏部件,（罗盘后面安装,对称平行磁钢）,校正器类型,校正自差,硬 铁,（柜内）,垂直磁棒,(Heeling),倾斜自差,纵向磁棒,(Fore,&aft),半园自差（纵向硬铁力）,横向磁棒,(Athwardship),半园自差（横向硬铁力）,软铁,（柜外）,软铁球（片）(soft iron phere,象限自差,佛氏铁,(Flinders bar),软铁半园自差,38/52,1.罗盘灵敏度检验,该项检验实际上是检验轴针与轴帽间摩擦力大小；,检验方法：用小磁铁将罗盘从原平衡位置向左和向右分别引偏23度，然后移去小磁铁，视罗盘是否恢复原位；,要求与原航向读数相差小于0.2度。,检验条件：船岸机械不工作，罗经自差不大，船固定于码头。,三、磁罗经检验,39/52,三、磁罗经检验,2、罗盘摆动半周期,1）实质检验罗盘磁力强弱。,2）检验方法：用磁铁将罗盘从原来平衡位置分别向左右引偏40度，移去磁铁，用秒表测量罗盘摆动半周期，取其平均值。,罗盘摆动半周期应小于 秒。,40/52,3.自差校正器检验,硬铁校正器：,应无锈，磁棒极性应与标识相符；,软铁校正器：,应不含永久性磁性；,软铁球,：将球贴近罗经柜原位转动，若基线所指度数发生了改变，说明软铁球含有永久性磁性。,佛氏铁,：船位于东或西航向上，将佛氏铁分段正反向放入筒中，若航向发生改变，说明佛氏铁含有永久磁性。,可采取敲击，加热方法退磁。,3）,校正磁铁存放：,防止受热、振动，多个磁铁存放应异名极相靠。,41/52,1、自差定义：,指罗北偏离磁北角度。,罗北偏东，东自差；偏西，西自差。,自差（）=磁航向（方位）-磁罗航向（方位）,磁差（Var）=真航向（方位）-磁航向（方位）,自差产生原因：由船磁力（硬铁船磁力和软铁船磁力）产生。,四、磁罗经自差理论,42/52,2、,商船上磁罗经受力：,地磁力+船磁力：软铁力和硬铁力,相对于罗经坐标系，硬铁力（P、Q、R）大小和方向固定不变。,软铁力大小和方向不固定，随地理纬度、船舶航向改变而改变。,43/52,3、,磁罗经自差种类及性质1,-半圆自差,（1）主要由纵向硬铁力P和横向硬铁力Q产生；,（2）自差随船航向正弦和余弦函数关系改变,（3）消除方法：用纵横磁铁棒给予消除，爱利法。,（4）校正口诀：东东上，西西上，东西下，西东下。,3、,磁罗经自差种类及性质2,-软铁半圆自差,（1）主要由船舶烟囱软铁作用于磁罗经产生；,（2）用佛氏铁条给予消除,44/52,3、,磁罗经自差种类及性质,-（象限自差）,（1）由船软铁力产生；,（2）自差随船航向两倍正弦函数关系改变,（3）消除方法：用软铁球或软铁片给予消除，爱利法,（4）校正口诀：一三象限，,东,近,西,远；二四象限，,东,远,西,近。,45/52,3、,磁罗经自差种类及性质,-（倾斜自差）,（1）当船摇摆时，由垂向硬铁力R产生；,（2）自差随航向改变，N，S航向，横倾自差最大；,E，W航向，纵倾自差最大；,（3）自差与船倾斜角度成正比，随船摇摆产生忽东忽西自差。,（4）消除方法：用垂直磁铁。,46/52,4、磁罗经自差校正时机：,1）修船后，尤其是驾驶台附近结构有较大变动时；,2）船舶猛烈震动，碰撞，搁浅，或遭雷击后；,3）罗经移位后；,4）装运磁性货物卸货后，或使用电磁吊装卸货物后。,5）标准罗经自差大于3，操舵罗经自差大于5,6）每年重新校正一次自差。（年检）,47/52,以大小相等，方向相反，性质相同校正磁力，去抵消对应船磁力。,性质相同是指船硬铁自差力须用校正磁棒去抵消，软铁船磁力须用软铁校正器去抵消。,5、磁罗经自差校正标准：,48/52,1.利用叠标方位测定自差,关键点：船与近标距离控制在 3-5倍前后标距离处。,6、磁罗经自差测定方法：,2.利用太阳方位测定自差,关键点：太阳高度不宜超出30度。不然罗盆不水平，测读有误差，且太阳方位改变快。,3.与陀螺罗经航向比对求自差,关键点：应同时观察陀螺罗经和磁罗经航向,49/52,1.新船校正自差次序：,“,先近似后准确,”,1）近似校正象限自差,2）近似消除船cZ力,3）消除倾斜自差,4）消除半园自差；,5）消除象限自差；,6）自差校正完成后，测定8个航向剩下自差。,注：旧船仅需要3）、4）、5）、6）步。,7、磁罗经自差校正次序：,50/52,8、从自差表判断自差校正质量,自差曲线应顺滑，无显著角点，不然该航向上观察或计算自差有误差；,各自差系数在0.5左右，普通小于1，不然各航向自差也较大；,8个实际观察剩下自差与计算该航向自差其差值应小于0.5,51/52,9、磁罗经主要计算公式：,自差（）=磁航向（方位）-磁罗航向（方位）,磁差（Var）=真航向（方位）-磁航向（方位）,例题：已知标准罗经航向094，标准罗经自差，此时，操舵罗经航向为100，则操舵罗经自差为,。,A5 B,C D,52/52,
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