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光纤罗经--罗经的历史和变迁

来源:未知| 发布时间:2020-06-30| 浏览数:载入中...


人类早期航海,航向的指引是采用磁罗盘(指南针),十九世纪后期,钢质轮船逐渐取代木质轮船,磁罗盘无法保证其精度,且在极地附近,磁罗盘也会失灵,人们开始寻找能够替代磁罗盘的方位指示仪。

1908年德国人Anschutz,1909年美国人Sperry,分别研制成功陀螺罗经,开启了船舶导航的新篇章。

陀螺罗经又称电罗经,它能自动、连续地提供船舶的航向信号,并通过航向发送装置将航向信号传递到船舶相关设备,从而满足船舶导航系统的要求,它是船舶不可或缺的导航设备。

SOLAS公约第V章第19条,对所有500总吨以上的船舶,明确要求配备:
    ① 1台电罗经,或其他装置,用于通过船载非磁性装置,确定和显示船舶首向,操舵员能在主操舵位置清晰地读取。这些装置也应传送首向信息,以输入到雷达、AIS和自动跟 踪仪(或其他用于自动标绘其他目标的距离和方位的装置)。
    ② 1台电罗经首向复示器,或其他装置,用于将可视首向信息传送到应急操舵位置(如设有)。
    ③ 1台电罗经方位复视器,或其他装置,通过使用上述第1条所述的电罗经或其他装置,在水平360°弧度范围内量取方位。

机械陀螺的工作原理,是在受到外力影响高速旋转时,其轴线方向就不会变化,并维持一定的指向,这种特性称为陀螺的定轴性。机械陀螺的另一个特性叫进动性,通过对陀螺内部的力矩器施加电流,使陀螺轴能够补偿掉由于地球自转和载体自身运动产生的速纬误差。电罗经正是应用了陀螺仪的这两个特性,并通过与测量水平信息的加速度计信息进行组合,使其旋转轴线跟 踪地球子午面,并且始终指向地理北极,这样,无论船舶航行到哪里,都可以依此确定航向。

现在船舶普遍使用的电罗经,但因其工作原理和特性,存在一定的缺点,比如启动稳定时间较长,且因其陀螺球工作时处于高速旋转状况,所以经常故障。

宁波驰洋电子科技有限公司,和哈尔滨工程大学(原哈尔滨船舶工程学院) 新研制的光纤陀螺罗经,工作原理不同于传统电罗经,它是利用没有转子部件的光纤陀螺,通过光的干涉原理来测量载体运动角速度,通过加速计测量载体运动加速度,并通过计算机算法和程序解算出载体的方向和姿态,不仅寿命长(因为没有转动部件,不需要换陀螺球),还可以通过更换算法,航行在高纬度地区,因此是电罗经理想的更新换代产品。

和传统电罗经相比较,光纤罗经有如下优势:

1、稳定时间短。常见的电罗经启动到稳定时间一般在2-4个小时,而光纤罗经稳定只需要10 分钟左右,提高了船舶的应急能力。

2、避免产生冲击误差。船舶机动航向时,惯性力的作用,会使罗经产生较大指向误差;光纤罗经由于原理上的优势,避免了冲击误差的产生。

3、光纤罗经不仅提供航向信息,还提供横摇,纵摇姿态信息。根据光纤罗经提供的船舶姿态信号,为船舶航向安全提供了保障,同时为水下测量提供了水平基准。

4、快速转向误差小。电罗经在船舶转向速度超过6 度/秒时,其提供的航向就无法跟 踪船舶的真实航向;而光纤罗经zui大转向速度可达200 度/秒,完全满足高速船舶的需要。

5、消除了摇摆误差。电罗经受到摇摆惯性力的影响,会产生指向误差;而光纤罗经的惯性原件固定在载体上,完全消除了摇摆产生的航向误差。

6、工作地理范围大。电罗经在南北纬70 度以上工作时,航向误差zui大可达十几度。而光纤罗经使用极地算法较好的解决了这一问题,为极地航行船舶提供了保障。

7、维护成本低。电罗经一般要求一年做一次保养,电罗经陀螺球寿命一般为3-4年,使运营和管理成本增加;而光纤因为无运动部件等先天结构优势,使用寿命长,无需日常维护保养。



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