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人類早期航海,航向的指引是采用磁羅盤(指南針),十九世紀(jì)后期,鋼質(zhì)輪船逐漸取代木質(zhì)輪船,磁羅盤無法保證其精度,且在極地附近,磁羅盤也會(huì)失靈,人們開始尋找能夠替代磁羅盤的方位指示儀。
1908年德國(guó)人Anschutz,1909年美國(guó)人Sperry,分別研制成功陀螺羅經(jīng),開啟了船舶導(dǎo)航的新篇章。
陀螺羅經(jīng)又稱電羅經(jīng),它能自動(dòng)、連續(xù)地提供船舶的航向信號(hào),并通過航向發(fā)送裝置將航向信號(hào)傳遞到船舶相關(guān)設(shè)備,從而滿足船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的要求,它是船舶不可或缺的導(dǎo)航設(shè)備。
SOLAS公約第V章第19條,對(duì)所有500總噸以上的船舶,明確要求配備:
① 1臺(tái)電羅經(jīng),或其他裝置,用于通過船載非磁性裝置,確定和顯示船舶首向,操舵員能在主操舵位置清晰地讀取。這些裝置也應(yīng)傳送首向信息,以輸入到雷達(dá)、AIS和自動(dòng)跟 蹤儀(或其他用于自動(dòng)標(biāo)繪其他目標(biāo)的距離和方位的裝置)。
② 1臺(tái)電羅經(jīng)首向復(fù)示器,或其他裝置,用于將可視首向信息傳送到應(yīng)急操舵位置(如設(shè)有)。
③ 1臺(tái)電羅經(jīng)方位復(fù)視器,或其他裝置,通過使用上述第1條所述的電羅經(jīng)或其他裝置,在水平360°弧度范圍內(nèi)量取方位。
機(jī)械陀螺的工作原理,是在受到外力影響高速旋轉(zhuǎn)時(shí),其軸線方向就不會(huì)變化,并維持一定的指向,這種特性稱為陀螺的定軸性。機(jī)械陀螺的另一個(gè)特性叫進(jìn)動(dòng)性,通過對(duì)陀螺內(nèi)部的力矩器施加電流,使陀螺軸能夠補(bǔ)償?shù)粲捎诘厍蜃赞D(zhuǎn)和載體自身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的速緯誤差。電羅經(jīng)正是應(yīng)用了陀螺儀的這兩個(gè)特性,并通過與測(cè)量水平信息的加速度計(jì)信息進(jìn)行組合,使其旋轉(zhuǎn)軸線跟 蹤地球子午面,并且始終指向地理北極,這樣,無論船舶航行到哪里,都可以依此確定航向。
現(xiàn)在船舶普遍使用的電羅經(jīng),但因其工作原理和特性,存在一定的缺點(diǎn),比如啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng),且因其陀螺球工作時(shí)處于高速旋轉(zhuǎn)狀況,所以經(jīng)常故障。
寧波馳洋電子科技有限公司,和哈爾濱工程大學(xué)(原哈爾濱船舶工程學(xué)院) 新研制的光纖陀螺羅經(jīng),工作原理不同于傳統(tǒng)電羅經(jīng),它是利用沒有轉(zhuǎn)子部件的光纖陀螺,通過光的干涉原理來測(cè)量載體運(yùn)動(dòng)角速度,通過加速計(jì)測(cè)量載體運(yùn)動(dòng)加速度,并通過計(jì)算機(jī)算法和程序解算出載體的方向和姿態(tài),不僅壽命長(zhǎng)(因?yàn)闆]有轉(zhuǎn)動(dòng)部件,不需要換陀螺球),還可以通過更換算法,航行在高緯度地區(qū),因此是電羅經(jīng)理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
和傳統(tǒng)電羅經(jīng)相比較,光纖羅經(jīng)有如下優(yōu)勢(shì):
1、穩(wěn)定時(shí)間短。常見的電羅經(jīng)啟動(dòng)到穩(wěn)定時(shí)間一般在2-4個(gè)小時(shí),而光纖羅經(jīng)穩(wěn)定只需要10 分鐘左右,提高了船舶的應(yīng)急能力。
2、避免產(chǎn)生沖擊誤差。船舶機(jī)動(dòng)航向時(shí),慣性力的作用,會(huì)使羅經(jīng)產(chǎn)生較大指向誤差;光纖羅經(jīng)由于原理上的優(yōu)勢(shì),避免了沖擊誤差的產(chǎn)生。
3、光纖羅經(jīng)不僅提供航向信息,還提供橫搖,縱搖姿態(tài)信息。根據(jù)光纖羅經(jīng)提供的船舶姿態(tài)信號(hào),為船舶航向安全提供了保障,同時(shí)為水下測(cè)量提供了水平基準(zhǔn)。
4、快速轉(zhuǎn)向誤差小。電羅經(jīng)在船舶轉(zhuǎn)向速度超過6 度/秒時(shí),其提供的航向就無法跟 蹤船舶的真實(shí)航向;而光纖羅經(jīng)zui大轉(zhuǎn)向速度可達(dá)200 度/秒,完全滿足高速船舶的需要。
5、消除了搖擺誤差。電羅經(jīng)受到搖擺慣性力的影響,會(huì)產(chǎn)生指向誤差;而光纖羅經(jīng)的慣性原件固定在載體上,完全消除了搖擺產(chǎn)生的航向誤差。
6、工作地理范圍大。電羅經(jīng)在南北緯70 度以上工作時(shí),航向誤差zui大可達(dá)十幾度。而光纖羅經(jīng)使用極地算法較好的解決了這一問題,為極地航行船舶提供了保障。
7、維護(hù)成本低。電羅經(jīng)一般要求一年做一次保養(yǎng),電羅經(jīng)陀螺球壽命一般為3-4年,使運(yùn)營(yíng)和管理成本增加;而光纖因?yàn)闊o運(yùn)動(dòng)部件等先天結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),使用壽命長(zhǎng),無需日常維護(hù)保養(yǎng)。
航士企業(yè)集團(tuán)專注民用船舶光纖羅經(jīng)的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)工作,更多船舶導(dǎo)航小知識(shí)敬請(qǐng)關(guān)注航士官網(wǎng)。
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