安许茨罗经1.

1、航海仪器航海仪器航海技术系航海技术系航海教研室航海教研室20142014年年 安许茨安许茨(Anschutz)系列陀螺罗经是船用陀螺罗经三大系列之系列陀螺罗经是船用陀螺罗经三大系列之一，也是最早利用陀螺仪定向原理制成的船用陀螺罗经。该系一，也是最早利用陀螺仪定向原理制成的船用陀螺罗经。该系列陀螺罗经的典型产品有：列陀螺罗经的典型产品有： 德国的安许茨标准德国的安许茨标准、4、6、12、14、20、22型陀螺罗经，型陀螺罗经， 德国的普拉特德国的普拉特(CPlath)型陀螺罗经，型陀螺罗经， 中国的航海一中国的航海一I、II型陀螺罗经和型陀螺罗经和 日本的北辰陀螺罗经等。日本的北辰陀螺罗经等。第

2、三章第三章 安许茨系列陀螺罗经安许茨系列陀螺罗经第一节第一节 概述概述 安许茨系列陀螺罗经属安许茨系列陀螺罗经属机械摆式罗经机械摆式罗经，其显著特点是：，其显著特点是： 灵敏部分是一个灵敏部分是一个双转子陀螺球双转子陀螺球， 借助于液体的浮力和辅助支承力使其在支承液体中呈自由借助于液体的浮力和辅助支承力使其在支承液体中呈自由悬浮状态。悬浮状态。( (液浮加上托线圈）液浮加上托线圈） 采用降低球的重心的方法获得采用降低球的重心的方法获得控制力矩（下重式控制力矩（下重式， 液体阻尼器产生阻尼力矩液体阻尼器产生阻尼力矩。 安许茨标准安许茨标准和和4 4型陀螺罗经是型陀螺罗经是4040年代或年代或50

3、50年代的产品，较年代的产品，较长时间内在船舶上得到广泛的应用。长时间内在船舶上得到广泛的应用。 安许茨标准安许茨标准2020和和2222型陀螺罗经是型陀螺罗经是9090年代的最新产品，已装年代的最新产品，已装备于船舶上使用。由于该产品的技术性能优越，适用范围较广备于船舶上使用。由于该产品的技术性能优越，适用范围较广等优点，受到了安许茨产品用户的欢迎。等优点，受到了安许茨产品用户的欢迎。紧凑型配置：紧凑型配置：组合型配置：组合型配置：主要技术指标：主要技术指标：1.1.精度（精度（accuraciesaccuracies） 稳定点误差（稳定点误差（settle point errorsettl

4、e point error） 0.10.1secsec 静态误差（静态误差（static error） 0.10.1secsec 动态误差（动态误差（dynamic error） 0.40.4secsec2.2.稳定时间（稳定时间（setting timesetting time）（精度在）（精度在0.20.2之内）之内） 3h3h3.3.随动速度（随动速度（rate of follow-uprate of follow-up） 7070/s/s4.4.随动加速度（随动加速度（accelerate of follow-upaccelerate of follow-up） 150150/s/s5

5、.5.航向信息输出（航向信息输出（heading signal outputheading signal output） 9600 baud9600 baud6.6.供电电压（供电电压（supply voltagesupply voltage） 24VDC24VDC7.7.功率消耗（功率消耗（power consumptionpower consumption） 主罗经启动主罗经启动 35W35W 主罗经正常运转时主罗经正常运转时 30W30W 加热器加热器 最大最大70W70W 风扇风扇 5W5W主要技术指标：主要技术指标：8.8.环境温度（环境温度（environmental temper

6、atureenvironmental temperature） 工作时工作时 10105555 储存时储存时 252570709.9.主罗经尺寸主罗经尺寸 直径（直径（diameterdiameter） 370mm370mm 高（高（heightheight） 457mm457mm 重量（重量（weightweight） 16kg16kg10.10.平均无故障间隔时间（平均无故障间隔时间（MTBFMTBF） 陀螺球陀螺球 4 000 04 000 0 主罗经是陀螺罗经的指北部分，通常安装在驾驶室、海图室主罗经是陀螺罗经的指北部分，通常安装在驾驶室、海图室或罗经房内或罗经房内主罗经由灵敏部分、随

7、动部分和固定部分组成主罗经由灵敏部分、随动部分和固定部分组成。 一、灵敏部分一、灵敏部分陀螺球陀螺球(sensitive elementgyrosphere) 灵敏部分为一陀螺球，是陀螺罗经的找北指北部件。陀螺球灵敏部分为一陀螺球，是陀螺罗经的找北指北部件。陀螺球是一个充有氦气的密封球体，浸浮在随动球内的支承液体中。是一个充有氦气的密封球体，浸浮在随动球内的支承液体中。其重心沿其垂直轴下移以此获得重力控制力矩。其重心沿其垂直轴下移以此获得重力控制力矩。 陀螺球内装有两个陀螺马达以及灯形支架、液体阻尼器。陀陀螺球内装有两个陀螺马达以及灯形支架、液体阻尼器。陀螺马达安装在灯形支架内，可绕其垂直轴旋

8、转一定的角度螺马达安装在灯形支架内，可绕其垂直轴旋转一定的角度(约约7.5)，液体阻尼器安装在灯形支架的顶部。，液体阻尼器安装在灯形支架的顶部。主罗经结构主罗经结构1陀螺球陀螺球 陀螺球的球壳用黄铜压制而成，它分为上下两个半球。上半陀螺球的球壳用黄铜压制而成，它分为上下两个半球。上半球较小，约占整个球的球较小，约占整个球的13，下半球较大，约占，下半球较大，约占23，两半球，两半球经焊接而成一球体。经焊接而成一球体。 球壳外表面除导电部分装有石墨电极外，其余部分均覆盖一球壳外表面除导电部分装有石墨电极外，其余部分均覆盖一层绝缘硬橡胶，两半球接缝处外表面用粘胶固定一个硬橡胶密层绝缘硬橡胶，两半球

9、接缝处外表面用粘胶固定一个硬橡胶密封环，整个陀螺球表面十分光滑。封环，整个陀螺球表面十分光滑。 陀螺球的顶部和底部分别有呈帽状的顶电极和底电极。陀螺球的顶部和底部分别有呈帽状的顶电极和底电极。 单相单相55V400Hz分别由导线连接至球内顶电极和底电极的接线分别由导线连接至球内顶电极和底电极的接线柱上，经移相电容变换成三相电源为陀螺马达供电，陀螺马达柱上，经移相电容变换成三相电源为陀螺马达供电，陀螺马达为为12 000r/min。 在陀螺球赤道带处有一条宽赤道电极。在陀螺球赤道带处有一条宽赤道电极。二二 安许茨安许茨4型罗经型罗经1.转子数量：双转子摆式罗经（双转子为了消除摇摆误转子数量：双转

10、子摆式罗经（双转子为了消除摇摆误差）差）2.转子支撑方式：液浮加电磁上托线圈，支承液体每年转子支撑方式：液浮加电磁上托线圈，支承液体每年更换。更换。3.控制力矩：重心下移控制力矩：重心下移4.阻尼力矩：液体阻尼器，水平阻尼法阻尼力矩：液体阻尼器，水平阻尼法 (多余液体角）多余液体角）5.电源系统：交流变流机电源系统电源系统：交流变流机电源系统6.随动系统：惠斯通电桥随动系统：惠斯通电桥7.传向系统：交流同步式传向系统：交流同步式8.支承液体温度支承液体温度51530/安许茨安许茨20工作温度为工作温度为49510 ，冷却方式为电扇冷却。冷却方式为电扇冷却。 陀螺球悬浮在支承液体（陀螺球悬浮在支

11、承液体（supporting liquidsupporting liquid）里；）里； 支承液体温度较低时，液体浮力大致与陀螺球重量相等；支承液体温度较低时，液体浮力大致与陀螺球重量相等； 在正常工作温度在正常工作温度5555时，陀螺球的重量略大于支承液体的浮时，陀螺球的重量略大于支承液体的浮力；力； 陀螺球的剩余重量由安装于随动球底部的小型离心泵所产生陀螺球的剩余重量由安装于随动球底部的小型离心泵所产生的液流所平衡，平衡液体也起到定中心作用；的液流所平衡，平衡液体也起到定中心作用； 陀螺球处于自由悬浮状态。陀螺球处于自由悬浮状态。二、随动部分二、随动部分(follow-up (follow

12、-up element)element) 随动部分跟随灵敏部分随动部分跟随灵敏部分( (陀陀螺球螺球) )一起转动，以保持方位一起转动，以保持方位刻度上刻度上0 1800 180刻度线与陀刻度线与陀螺球主轴一致。陀螺球主轴螺球主轴一致。陀螺球主轴指北时，方位刻度盘上的指北时，方位刻度盘上的00刻度线亦指北。此外，随动刻度线亦指北。此外，随动部分还能通过支承液体向陀部分还能通过支承液体向陀螺球供电。螺球供电。 安许茨标准安许茨标准2020型陀螺罗经型陀螺罗经的随动部分，是由外球组件、的随动部分，是由外球组件、波纹管连接器、方位齿轮和波纹管连接器、方位齿轮和汇电环组件等组成。汇电环组件等组成。 随

13、动球组件由随动球，泵随动球组件由随动球，泵和其他组件构成。和其他组件构成。 安许茨标准安许茨标准2020型陀螺罗经的电路分为：型陀螺罗经的电路分为： 电源电路电源电路 随动系统随动系统 温控系统温控系统 信号检测系统。信号检测系统。 电路系统除电源系统外，各种功能的实现都是由不同的传感电路系统除电源系统外，各种功能的实现都是由不同的传感器检测输出不同的信号，由主控制器进行处理来实现。器检测输出不同的信号，由主控制器进行处理来实现。二、电路系统二、电路系统1.1.电源系统电源系统 安许茨标准安许茨标准2020型陀螺罗经的电源系统主要由：型陀螺罗经的电源系统主要由： 直流稳压电路；直流稳压电路；

14、55V400Hz55V400Hz逆变器组成。逆变器组成。 直流稳压电路直接将直流稳压电路直接将24V24V直流船电通过集成稳压电路输出：直流船电通过集成稳压电路输出： 12V12V， 15V15V，5.7V5.7V和和5V5V直流电压。直流电压。 逆变器的作用是将直流逆变器的作用是将直流24V24V船电变换成陀螺马达和离心泵所需船电变换成陀螺马达和离心泵所需要的单相要的单相55V400Hz55V400Hz交流电。交流电。 电路中设有电子保护电路，当电路发生短路、过载或其他故电路中设有电子保护电路，当电路发生短路、过载或其他故障时，保护装置自动切断电路。障时，保护装置自动切断电路。2.2.随动系

15、统随动系统 随动系统的作用是保证随动部分在方位上准确地跟随灵敏部分一起转动。随动系统的作用是保证随动部分在方位上准确地跟随灵敏部分一起转动。 由：随动传感器、放大器、由：随动传感器、放大器、AC/DCAC/DC变换器、变换器、CPUCPU、随动电机控制器和随动步随动电机控制器和随动步进电机等组成。进电机等组成。 随动传感器是基于惠斯通电桥原理工作的信号电桥随动传感器是基于惠斯通电桥原理工作的信号电桥。 随动球上的随动电极和陀螺球上的赤道电极间的液体电阻随动球上的随动电极和陀螺球上的赤道电极间的液体电阻R1R1，R2R2，组成信，组成信号电桥的活动臂，对称变压器号电桥的活动臂，对称变压器M1M1

16、的初级绕组组成信号电桥的固定臂，电源由的初级绕组组成信号电桥的固定臂，电源由55V400Hz55V400Hz陀螺电源供給。陀螺电源供給。 当随动球与陀螺球在方位上出现偏当随动球与陀螺球在方位上出现偏角时，两液体电阻角时，两液体电阻R1R1和和R2R2即出现差值，即出现差值，信号电桥失去平衡，对称变压器次级信号电桥失去平衡，对称变压器次级便输出与之对应的交流随动电压信号。便输出与之对应的交流随动电压信号。 信号放大后变换成直流电压信号，信号放大后变换成直流电压信号，信号的大小约为信号的大小约为0.5VDC/0.5VDC/度。直流电度。直流电压输入到压输入到CPUCPU的模的模/ /数转换端。数转

17、换端。 CPUCPU把输入模拟信号变换成把输入模拟信号变换成8 8位数字位数字信号，输至随动电机控制器。信号，输至随动电机控制器。 随动电机控制器把数字信号变换成模拟控制信号，输出到随动步进电机的随动电机控制器把数字信号变换成模拟控制信号，输出到随动步进电机的两个绕组，随动电机转动，通过皮带带动方位齿轮，使整个随动部分转动，两个绕组，随动电机转动，通过皮带带动方位齿轮，使整个随动部分转动，直至随动球与陀螺球在方位上对准，随动信号消失，随动电机便停止转动。直至随动球与陀螺球在方位上对准，随动信号消失，随动电机便停止转动。3.3.支承液体温度检测与控制系统支承液体温度检测与控制系统 温度检测和控制系统由温度传感器、调制解调器、温度检测和控制系统由温度传感器、调制解调器、CPUCPU、温度控制器、加、温度控制器、加热器、电风扇和过温保护装置组成。热器、电风扇和过温保护装置组成。 位于随动球上的筒式半导体温度传感器检测液体温度，输