陀螺羅經

陀螺羅經 設計單位：製造單位:

製造國家（地區）:德國出處:《艦船知識》1979年第6期30頁

建造年代：紀年:

總長：航速:

載重量：排水量:

型寬：型深:

用途:

特點：世界上第一台陀螺羅經

長期以來，磁羅經作為測定船舶方位用的的指向儀器，在各類船舶上得到廣泛應用。然而隨著航海事業和造船技術的發展，鋼船代替了了木船，特別是大中型船舶和潛水艇的出現，磁羅經的可靠性和精確度遠不能滿足要求，這就促使人們尋求新的指向儀器，不久陀螺羅經問世了。

自從第一台陀螺羅經出現以來，它在品種、數量、工作特性和工藝技術等方面都有迅速的提高和發展。今天，陀螺羅經作為一種能夠準確尋找地理北向的導航儀器，已被廣泛地應用在艦船上，成為海上導航的主要儀器，並被視為現代慣性導航的先驅。陀螺羅經歷史悠久、飽經滄桑。那麼，世界上第一台陀螺羅經究竟何時何地誕生的呢？`

一八五二年在巴黎召開的“關於敘述地球運轉運動的實驗”的學術報告會上，法國的利昂·傅科指出：“軸保持於水平平面內的陀螺，力求在自轉的地球上使其軸與子午線同步轉動。”這一論述後來被稱為傅科定理，它奠定了陀螺羅經研製的基本理論基礎。在這個基礎上，傅科在法國的亞眠和蘭斯等地成功地進行了一系列實驗。其中一個實驗，用二個平衡環來支撐陀螺，使陀螺旋轉軸在水平面內能無摩擦地運動。再利用適當的阻尼，使得旋轉軸能穩定在地球旋轉矢量的水平分量上，即穩定在真北方向上。當時由於受到技術水平和技術設備的限制，傅科沒有得到一個長時間高速旋轉的陀螺羅經，因而沒能獲得高的精度。但是，這個實驗裝置實際上已經是陀螺羅經的雛型，也可說是世界上最早的陀螺羅經。到了二十世紀初葉，德國發明家海爾曼·安許茨凱姆弗製造出了世界上第一台能用於艦船導航的陀螺羅經。開創了陀螺羅經發展史上的新里程。安許茨是一位興趣廣泛、學識淵博的人。他最初研究醫學、繼而研究美術史，以後又立志於探險，他決心考察北極。為了能在極地附近進行精確的測量，他產生了乘坐潛艇從水下潛到極地去的大膽設想。但因為當時潛艇里用的磁羅經受地磁場影響，在接近北極的地區是不能測出航向的。為了解決這個棘手的問題，安許茨決心搞一個不受地磁場影響的新型指向儀器。為此，他返回了自己的故鄉慕尼黑，以充沛的精力和全部私蓄投入了陀螺羅經的研製工作。起初，他搞了一個方位陀螺，但由於方位陀螺有漂移，必須經常地進行重新調整，因而不適於在船上作較長時間的指向。這就促使安許茨改而研製找北儀器。經過三年艱苦的奮鬥，在一九0四年安許茨成功地製造了一台陀螺羅經。其結構如圖所示，在水а里浮著的浮筒ь安裝在垂直軸с上，支撐了整個陀螺儀。在直流電機D的兩個軸端上各裝有一個作為陀螺的飛輪е（為了能畫出陀螺的剖面，陀螺軸畫成了鉛垂的。實際使用時，陀螺軸是處於水平的）。這就是安許茨的第一台陀螺羅經。

近代船用陀螺羅經，可分為安許茨、斯伯利和阿瑪一勃朗等三大系列。

任何一種系列的陀螺羅經，均由主羅經及其附屬設備組成。主羅經是陀螺羅經的主體，具有指示航向的功能；附屬設備則是確保主羅經正常工作並提供相應功能的必需設備。航海人員必須了解陀螺羅經的組成結構；掌握陀螺羅經的操作使用方法和維護保養知識。陀螺羅經需中頻電源供電，故應設置將船舶電源變換為羅經用中頻電源的轉換器。電源轉換器現有兩種型式：同軸變流機型和靜止逆變器型。電源轉換器的知識本書不過多涉及。因陀螺羅經的種類和型號繁多，故本書儀對三大系列典型產品的結構特點、操作使用及維護保養等方面的知識作一定的介紹，以達到觸類旁通之目的。各學校可根據自己的實際情況，補充相應的內容；對這部分內容感興趣的同學，町參閱其他教材或相關資料。第一節安許茨系列陀螺羅經安許茨系列陀螺羅經，屬於液浮支承的雙轉子擺式羅經。其控制部分為一陀螺球，控制力矩採用降低球重心的方法獲得，阻尼力矩則由液體阻尼器產生。在結構上雙轉子擺陀螺球、隨動球、液浮支承為該系列羅經的共同特點。安許茨4型陀螺羅經的主要技術指標為：

主羅經由靈敏部分、隨動部分和固定部分組成。

1．靈敏部分

靈敏部分為一陀螺球；它是一個充有氫氣的密封球體。陀螺球浸浮在隨動球內的支承液體中。陀螺球的直徑為252mm，重8．3ks。陀螺球的重心沿其垂直軸下移距幾何中心約8mm，以此獲得重力控制力矩。陀螺球內裝有兩個陀螺馬達及燈形支架、油液阻尼器和電磁上托線圈等構件。陀螺馬達安裝在燈形支架內，可繞其垂直軸旋轉一定的角度(約‘7．5*)；阻尼器安裝在燈形支架的上部；電磁上托線圈放在陀螺球的底部。下面我們對陀螺球及其內部結構作一定的介紹。

(1)球殼

球殼的構造如圖7-1所示。整個陀螺球殼由較小的上半球和較大的下半球用黃銅壓制后合成。球殼的外表面除導電部分裝有石墨硬橡膠電極外，其餘部分均覆蓋一層絕緣硬橡膠，表面十分光潔。球的頂部和底部均有帽狀電極，分別稱為頂電極和底電極。頂、底電極與陀螺球殼是絕緣的，由電極引進球內的導線接到接線柱上，這是輸人給陀螺馬達三相交流電的第一相和第三相的通路。底電極帽的中心有一管嘴，用以抽出球內的空氣充進氫氣，以及向陀螺球內注入潤滑油。位於下半球的赤道帶上刻有o*—360~的刻度。o’刻在球的南端，用來從位於主羅經後部貯液缸上的觀察窗，幫助讀取船舶的航向。在陀螺球赤道帶處，由一條寬石墨硬橡膠電極和兩組互相平行的窄石墨硬橡膠電極組成赤道電極。赤道電極與球殼是不絕緣的，因此球殼是輸入陀螺馬達三相交流電第三相電流的通路。在寬赤道電極的兩端，有導電性能極為良好的碳精電極(其夾角為175’)，稱為隨動電極。隨動電極提供隨動信號的通路。(2)陀螺馬達及燈形支架

球內兩個陀螺馬達是完全相同的，是陀螺球的最重要部分。這兩個馬達系三相感應非同步電機，均由轉子、定子及中空部分組成。