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04单转子陀螺罗经(斯、阿)


第四章 单转子陀螺罗经
——斯伯利系列罗经 ——阿玛勃朗系列罗经

典型产品 —— 斯伯利 37 型 —— 阿玛-勃朗 10 型

斯伯利 37 型陀螺罗经
组成

主罗经、电子控制箱、速度纬度误差补偿器、 发送箱、分罗经等

斯伯利 37 型陀螺罗经主要技术指标

1. 直航精度: ±0.5° 2. 适用纬度:0~75° 3. 适用航速: 0~40 kn 4. 环境温度:? 5° ~45°C 5. 稳定时间:正常启动约 4 h,快速启动约 1.5 h 6. 船舶电源:三相交流380/440 V,50/60 Hz 7. 工作电压: 陀螺球及方位电机:115 V 400 Hz( 三相和单相交流) 步进分罗经:35 V 或 70 V 直流 8. 陀螺马达转速:约 12 000 r/min 9. 陀螺球寿命:约 20 000 h 10. 消耗功率:起动时约100 W,正常运行时约 50 W 11. 分罗经数量:12

第一节 主罗经结构
一、灵敏部分 叉形随动环 1. 陀螺球:充有氦气的密封球体。 一个陀螺马达,动量矩H指南,重心和中心重合。 空气管 2. 垂直环:合金铸件,呈圆环形,定陀螺球中心。 3. 南北轴两端水银杯装硅油——产生控制力矩。 4. 陀螺球西侧阻尼配重30 g——产生阻尼力矩。 5. 三相电导电游丝从转子轴中引入。
陀螺球 金属杯

陀螺转子

连通管

垂直环

航向余弦解算器 航向信号 支承板(罗经桌) 方位电机 方位齿轮 叉形随动环 垂直环 随动信号 放大器 电解液水准器

衔铁 陀螺球 力矩器 随动变压器 陀螺马达 枢轴

航向余弦解算器
(罗经桌)支承板

航向信号 方位电机

方位齿轮 电解液水准器 叉形随动环 垂直环 力矩器 陀螺球 随动变压器 随动信号 放大器

陀螺马达

衔铁

组合支承方式
陀螺球及其支架组合件经过精密的动、静平衡后, 置于注满硅油的罗经壳内。 罗经在正常工作温度时,陀螺球及其支架组合件的 比重与硅油的比重相等,在罗经壳体内的硅油中呈 中性悬浮,垂直轴承和水平轴承仅起导向作用而不 承受陀螺球的重量。

二、随动部分 叉形随动环、方位齿轮、枢轴、汇电环、航向刻度盘 三、固定部分 罗经座(贮液缸)、支承板(罗经桌)、上盖、 减震装置、 锁紧杠杆(将陀螺球和叉形随动环锁在一起)

框架误差:主罗经支架系统无平衡装置。
当船舶摇摆时或倾斜时,罗经刻度盘始终与甲板平面 保持平行,所指示的航向是甲板平面的航向,而非水平面的 航向,二者之间读数的差值。与船舶倾斜角和航向有关。 航向45 °、135 ° 、225 ° 、315 °时,框架误差最大。 航向 0 °、90 ° 、180 ° 、270 °时,框架误差为 0。

第二节 电路系统
一. 电源系统:静止型逆变器 组成:整流稳压电路、调谐转换电路、分相电路。
船电 整流稳 压电路 24 V 直流 115 V 400 Hz 分相 电路 单相交流 115 V 400 Hz 三相交流 调谐转 换电路

全部装在电子控制箱内,各种开关、指示灯、 保险丝装在面板上。
电子控制箱图片

二. 随动系统 组成:随动信号产生器、随动放大器、方位电机。 随动信号产生器组成: E形变压器——垂直环 衔铁——陀螺球西侧
示意图

三. 传向系统:直流步进式 组成:光电步进式发送器、控制电路、步进式分罗经 步进精度:1/6°

陀螺球 (衔铁)

随动放大器

方位电机

垂直环
(E形铁芯)

叉形随动环

方位齿轮

步进式 分罗经

控制电路

步进 发送器

四. 误差校正装置 组成:校正信号产生器——补偿器内 力矩器——垂直环东侧 纬度误差校正电路:纬度开关、纬度电位器、变压器等。 速度误差校正器:航向余弦解算器、速度电位器、变压器等 纬度、速度误差校正器所产生的校正信号 使力矩器产生沿垂直轴作用的补偿力矩。

五. 控制电路 电子控制器面板——方式转换开关,控制罗经工作于: 旋转、起动、自动校平、运转、运转/旋转 1. 旋转(SLEW):允许陀螺马达未转动时旋转。
锁紧杠杆锁紧时,旋转信号使方位电机转动带动叉形随动环、 垂直环和陀螺球一起转动,减小陀螺球主轴方位角。

2. 起动(START):给陀螺马达供三相电。 3. 自动校平(AUTO LEVEL):将陀螺球主轴校平。
校平电路产生与主轴高度角成正比的信号驱动方位电机带动 叉形随动环及垂直环转动,当垂直环转过0.5°~1°时,其顶部 机械缓冲装置触及陀螺球上的弹簧片产生沿垂直轴的校平力 矩使主轴水平。

4. 运转(RUN):罗经正常工作。

第三节 使用保养
斯伯利37E型陀螺罗经为例。 一. 使用 1. 启动前的检查: ⑴ 锁紧杠杆处于锁紧状态(CAGED) ⑵ 电子控制箱上的电源开关处于断开位置(OFF) ⑶ 电子控制箱上的方式转换开关处于断开位置(OFF) ⑷ 分罗经接线箱上电源开关、分罗经开关处于断开位置(OFF) ⑸ 船电闸刀是否合上

2. 启动 ⑵ 方式转换开关置于旋转位置(SLEW)

视频

⑴ 电子控制箱上电源开关置于接通位置(ON) ⑶ 扳动旋转开关(SLEW)使刻度盘逆时针( CCW ) 或顺时针(CW)转动到船舶实际航向时松开 ⑷ 方式转换开关置于启动位置(START),等10 min ⑸ 锁紧杠杆置于非锁紧位置(UNCAGED) ⑹ 方式转换开关置于自动校平位置(AUTO)等10 s ⑺ 方式转换开关置于运转位置(RUN) ⑻ 接通发送器箱上的电源开关,校对分罗经后接通开关 ⑼ 速纬补偿器纬度选择开关置于所在半球(N/S) 纬度旋钮调置相应纬度值,速度旋钮调置相应速度值

3. 关闭罗经 ⑴ 方式转换开关处于断开位置(OFF) ⑵ 锁紧杠杆处于锁紧状态(CAGED) ⑶ 分罗经接线箱上全部开关置于断开位置(OFF) ⑷ 电子控制箱上的电源开关置于断开位置(OFF) ⑸ 断开船电闸刀 4. 日常使用注意事项 ⑴ 纬度开关置于船舶所在半球位置 ⑵ 纬度旋钮调整到船舶所在纬度 ⑶ 速度旋钮调整到船舶航速值 ⑷ 定期核对分罗经和主罗经的航向示度是否一致

二. 保养 主罗经密封基本不需要保养,但要注意清洁, 还要定期检查支承液体的液面高度,并没有 气泡产生,液面低时应注入液体。

思考问题
1. 基本概念 垂直环、叉形随动环、随动变压器、E 形力矩器 中性悬浮、罗经座、锁紧杠杆、 2. 斯伯利37型罗经灵敏部分、随动部分、固定部分的组成。 3. 旋转、自动校平工作过程。 4. 斯伯利37型陀螺罗经的正常启动与关机步骤。 5. 使用注意事项。

A
u~
UAB

UAB

UA UB UA

UB

ωt
UAB

ωt
UB UAB UA

ωt
B
垂直环 陀螺球西侧

UB

第四章 单转子陀螺罗经
——阿玛勃朗系列罗经

典型产品 —— 阿玛-勃朗 10 型

系列主罗经 外观

阿玛-勃朗10 型陀螺罗经
组成

主罗经、开关接线箱、变流机、 电源故障报警箱、分罗经接线箱

阿玛-勃朗10型陀螺罗经主要技术指标
1. 直航指向精度: ±0.75° 2. 大风浪条件下指向精度 ±2° 3. 适用纬度:0~80° 4. 适用航速: 0~60 kn 5. 稳定时间:< 6 h, (偏北10°稳定到±0.5°内约需40min) 6. 船舶电源:三相交流380/440 V,50/60 Hz 7. 工作电压:26 V 400 Hz 三相交流,50 V 直流 8. 陀螺球寿命:约 40 000 h 9. 陀螺马达转速:约 12 000 r/min 10. 分罗经数量:20

第一节 主罗经结构
一、灵敏部分: 1. 陀螺球:哑铃形充有氦气的密封球体。 2. 一个陀螺马达,动量矩H指北,重心和中心重合。 贮液缸(随动球) 垂直扭丝 3. 浮动平衡环、水平、垂直扭丝定陀螺球中心。 4. 球内南北轴两端装有电磁铁。 电磁铁 5. 装有氟油的贮液缸(随动球)中中性悬浮。 水平扭丝
N 陀螺位置 金属扭丝作用: 敏感线圈 1. 无摩擦支承;

2. 定浮动平衡环和陀螺球的中心位置 陀螺球 3. 受扭产生水平轴控制力矩和垂直轴阻尼力矩

浮动平衡环

二、随动部分: 贮液缸(随动球);倾斜、方位平衡环;
倾斜平衡环

倾斜、方位齿轮;汇电环、航向刻度盘

航向刻度盘

三、固定部分:

贮液缸
(随动球)

方位平衡环 扇形倾斜齿轮 罗经底座、罗经箱、罗经顶盖、驱动平板(罗经桌)等 倾斜随动电机 方位齿轮 航向发送器 航向余弦 解算器 方位随动电机

第二节 电路系统
一. 电源系统 组成:变流机、变压器、开关。 二. 随动系统 独立两套: 1. 倾斜随动系统:使贮液缸在倾斜方向上 2. 方位随动系统:使贮液缸在方位方向上 跟踪陀螺球运动; 组成:随动信号产生器; —— 8 字位置敏感线圈(贮液缸南北轴端) —— 电磁铁(陀螺球轴端) 随动信号放大器;执行电机(方位、倾斜)。

陀螺球 (电磁铁)

倾斜 放大器 方位

倾斜 电机 方位

贮液缸
(8 字线圈)

倾斜 平衡环 方位

倾斜 传动齿轮 方位

? +
倾 斜 随 动 信 号 1. 方位和倾斜信号 = 0 2. 方位信号 ≠ 0 方位电机转动方向不同 3. 倾斜信号 ≠ 0

+ ?

倾斜电机转动方向不同

? +

方位随动信号

+ ?

三. 控制系统 在倾斜、方位随动系统的作用下,贮液缸南北轴 与陀螺球主轴一致,水平、垂直扭丝不受扭,无 力矩作用于陀螺球。

电磁摆
贮液缸顶东侧, 敏感主轴高度角, 产生控制力矩、 阻尼力矩。

山字形铁芯

弹簧薄片 衔铁 重合金 摆锤:南北向摆动

MYC、MZD的产生

失调角的产生——Δθ、Δα

1. 主轴水平,θ = 0,摆信号 = 0,则 MYC= 0、MZD = 0 2. 主轴降低,θ > 0,倾斜随动系统工作,使贮液缸跟随灵敏部分产生 倾斜,产生电磁摆信号,经放大后送方位、倾斜电机,并使之转动。

摆信号

倾斜电机转动

贮液缸北端

产生随动信号 贮液缸北端

失调角Δθ

摆信号 = ? 倾斜随动信号,总信号为 0,倾斜电机 停转,产生Δθ ,使水平扭丝受扭,产生MYC向东。 方位电机转动 方位电机西转 产生随动信号 贮液缸东转

失调角Δα
3. 主轴 θ < 0, 反之。

摆信号 = ? 方位随动信号,总信号为 0,方位电机 停转,产生Δα ,垂直扭丝受扭,产生MZD向上。

四. 传向系统 直流步进式 五. 其它电路 1. 压降保护电路 作用:在启动罗经过程中能自动控制随动系统的 工作状态,对罗经起着保护作用。 2. 摆信号控制电路 作用:自动控制输至倾斜和方位放大器的摆信号, 使罗经在启动和正常运行期间分别工作于 强阻尼和弱阻尼状态,既可缩短稳定时间 又能提高指向精度。

第三节 使用保养
一. 使用 1. 启动前的检查:

1)开关接线箱上电源开关和分罗经开关位于OFF 2)主罗经控制面板上电源开关和照明旋钮位于OFF 3)旋转速率的指针标记位于垂直向上位置

2. 启动罗经
1)接通开关接线箱上的电源开关 2)匹配分罗经后,接通分罗经开关 3)接通主罗经上电源开关,指示灯亮 此时贮液缸顶部有向西“突跳”现象说明马达转向正确 4)等10 min,马达转速达到额定转速 在压降保护电路作用下,随动系统自动投入工作 5)调整速度误差校正(< 5 kt)和纬度误差校正(< 5°) 6)按下“方位”按钮,缓慢转动“旋转速率”使读数接近真航向 7)按下“倾斜”按钮,缓慢转动“旋转速率”使倾斜平衡环上的 水准器气泡居中。
(注意:松开“方位”“倾斜”按钮前,“旋转速率”指针垂直向上)

8)根据需要调解刻度盘照明旋钮

3. 关闭罗经 1)断开主罗经电源开关 2)断开开关接线箱上的电源开关和分罗经开关 4. 使用注意事项 1)利用“方位”“倾斜”“旋转速率”加速启动。 2)工作过程中避免断电,否则可致扭丝扭断。 3)工作异常报警,关机重启,仍存在,需检修。

二. 检查与调整 修理更新后应进行检查与试验 1)启动特性试验 2)速度误差校正试验 3)纬度误差校正试验

SGB1000型罗经使用视频

思考问题
1. 基本概念 浮动平衡环 水平、垂直扭丝 电磁摆 陀螺位置敏感线圈 失调角 2. 阿玛-勃朗10型罗经灵敏部分、随动部分、固定部分的组成。 3. 电路系统有哪些?各有什么作用。 4. 阿玛-勃朗10型罗经的启动与关机步骤、使用注意事项。


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