机械原理模型
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
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MY矢端。
3.动量矩H大小与外力矩MY、进动角速度ωP之间关系：ωP=， 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”
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。 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：、外补偿法（不回子午面内），、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：、查表法；、外补偿法（安许茨系列）；、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。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。
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。
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。
修正方法：基线误差大于0.5°时，应予以校正。
三、主要类型陀螺罗经的结构与保养：主罗经由灵敏部分、随动部分和固定部分组成。
| 安许茨4型（德） | 安许茨22型（德） | 斯伯利型（美） | 阿玛—勃朗型（英、美） |
转子数量 | 双（互成直角） | 双（互成直角） | 单 | 单 乌氏粘度计原理 |
陀螺马达转数 | | | | |
动量矩H方向 | 指北 | 指北 | 指南 | 指北 |
陀螺球支承方式 | 液浮加电磁上托线圈 | | 液浮加轴承 | 液浮加扭丝或轴承 |
陀螺球内气体 | | | | |
支撑陀螺球的液体 | 蒸馏水10L，甘油1L，安息香酸10g（液体导电） | | 硅油（不导电） | 氟油（不导电） |
控制力矩、设备 | 下重式，重心下移8mm | 下重式，重心下移8mm | 上重式，液体连通器（液体为硅油） | 电磁控制式，电磁摆、水平扭丝、水平力矩器 |
阻尼力矩、设备 | 液体阻尼器（内装高粘性的甲基硅油） | 液体阻尼器（内装高粘性的甲基硅油） | 陀螺球西侧配重多30克 | 电磁控制式，电磁摆、垂直扭丝、垂直力矩器地下水位监测 |
阻尼方式 | 水平轴（长轴） | 水平轴（长轴） | 垂直轴（短轴） | 垂直轴（短轴） |
纬度误差及消除 | 不存在 | 不存在 | 存在，内补偿法 | 存在，内补偿法 |
速度误差及消除 | 存在，外补偿法 | 存在，外补偿法 | 存在，内补偿法 | 存在，内补偿法 |
速度、纬度调节 | 不需调节装置 | 不需调节装置 | 速度变化5节，纬度变化5 度 | 速度变化5节，纬度变化5 度 |
消除摇摆误差措施 | 双转子陀螺球 | 双转子陀螺球 | 液体连通器内的高粘度硅油 | 电磁摆内充满高粘度硅油 |
主罗经工作电压 | | | | |
电源系统 | 变流机 | 直流逆变器 | 直流逆变器 | 直流逆变器 |
随动系统 | 信号电桥 | 信号电桥 | E型随动变压器和衔铁 | 电磁铁和8字形位置敏感线圈 |
传向系统 | 交流同步式 | 数字式 | 直流步进式 | 直流步进式 |
传向系统精度 | 0.1 o | 0.1 o | （1\6）o | （1\6）o |
工作温度 | （52±1）o C | （50±1）o C | | |
| 胸针设计 | | | |
报警温度 | 57 o C | 60 o C | | |
环境温度 | | | | |
陀螺球达到额定转数时间 | 20min，之后手动启动随动系统 | 10 min，之后自动启动随动系统 | 10min，之后手动启动随动系统 | 10 min，之后手动启动随动系统 |
快速启动 | 不支持 | 不支持 | 支持 | 支持 |
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安许茨4型每12个月更换液体，安许茨22型每18个月更换液体。
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。
磁罗经总结
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，磁倾角为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：降低液体的冰点机读答题卡至-26oC。
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。
磁罗经自差类型、特征、自差校正器名称、种类、存放要求：
自差校正器存放要求： |
硬铁校正器 （全在罗经柜内部） | 存放：异名极相靠 硬铁含磁性（磁性难来难去） |
软铁校正器 （全在罗经柜外部） | 存放：没有磁性（磁性易来易去） |
| |
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。
1.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，要求与原航向读数相差小于0.2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。
2.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。比标准大说明磁力减弱
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。
罗经基线误差小于0.º5
校正自差的顺序：
近似消除象限自差及次半圆自差，准确消除倾斜自差、半圆自差、象限自差; 船舶校正自差时悬挂OQ旗；下列情况，必须校正磁罗经自差：修船之后；每年必须校正一次；自差曲线应光滑无角点！剧烈震动；不计恒定自差A，标准罗经自差不大于±3°，操舵罗经 自差不大于±5°
测深仪总结
原理：测量超声波从换能器（声能电能转换）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。
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.保证船体水密结构和强度。
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。
技术指标：
| 决定因素 | IMO要求 |
最大测量深度 | 发射脉冲重复周期T（T＞t） 此外，发射功率大、换能器效率高、工作频率低，作用距离就远 | 远洋400米，沿海100-200米 |
最小测量深度 | 三通截止阀发射脉冲宽度τ 计算：最小测量深度=1500×τ÷2 | 远洋1-2米，浅水测深仪0.2-0.3米 |
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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%
1.声速误差 | 声速与温度、含盐量、压力有关，温度影响最大。声速高于标准声速，声波往返时间短，显示的深度将比实际小； |
2.时间电机转速误差 | 时间电机转速＞额定转数则显示深度＞实际深度 |
3.零点误差 | 零点信号超前，显示水深＜实际水深，浅水区要抑制零点信号 |
4.基线误差 | 收发兼用换能器造成，水深＞5米可忽略 |
5.其他因素 | 船舶摇摆、水中气泡、船速、换能器工作面附着物、换能器剩磁消失（定期对磁致伸缩换能器进行充磁）、底质和坡度（反射能：岩石＞砂底＞淤泥） |
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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。
显示方式一般要求兼有两种以上。IMO标准规定记录式应为必须具备的显示方式
不平坦的海底，信号带前沿读取水深为宜；水中气泡对声能有削弱作用；不知水深时，量程由大到小。
计程仪总结
相对计程仪 | 电磁式 | 原理：使海水导电切割磁力线产生电动势并与船速成正比， 电磁传感器：平面式、导杆式，可测前进后退速度。 |
绝对计程仪 风流都计 | 多普勒 | 原理：多普勒效应，当声源与接收者存在相对运动时，接收者接收到声波频率与声源频率不同。接近频率升高，远离频率降低。 多普勒频移公式：看出个值比例关系。 为了产生多普勒频移效应，波速与船底呈60°发射， 为了减轻船舶摇摆颠簸产生的测速误差，向前后发射对称的超声波（一元双波束）， 种类有：双波束（一元）、四波束（二元）、六波束（三元）分别能测什么速度？ 一元测前后；二元测前后及船首左右，三元测前后及首尾左右。两种跟踪模式，水深超过200米只能测对水速度，可以兼测水深 |
声相关 | 三个换能器：前：前向接收，中：发射，后：后向接收 原理：利用相关技术检测前向与后向换能器接收信号的幅值包络完全一样的接收时间延迟，船速V，船速正比于前后两换能器间距s，反比于接收延迟τ 测量精度不受声速影响，精度高，可兼做测深仪。 |
绝对计程仪不是永远绝对，超出跟踪范围也只能对水跟踪（比如水深超过200米只能水层跟踪，也是相对计程仪了，也可以说：绝对计程仪可以兼做相对计程仪。 |
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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声音数据来源：VHF，麦克风
VDR的数据：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
LRIT总结
LRIT功能：海上保安、海上搜救、船舶船队管理、保护海洋环境
LRIT船载设备：通信设备—Inmarsat-C；供电设备；传感器；信息：
LRIT信息时间间隔：
默认位置报告：6h；
预先设置位置报告：15min-6h；
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