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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年德國人Anschutz,1909年美國人Sperry,分別研制成功陀螺羅經(jīng),開啟了船舶導航的新篇章。
陀螺羅經(jīng)又稱電羅經(jīng),它能自動、連續(xù)地提供船舶的航向信號,并通過航向發(fā)送裝置將航向信號傳遞到船舶相關(guān)設(shè)備,從而滿足船舶導航系統(tǒng)的要求,它是船舶不可或缺的導航設(shè)備。
SOLAS公約第V章第19條,對所有500總噸以上的船舶,明確要求配備:①1臺電羅經(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、AIS和自動跟蹤儀(或其他用于自動標繪其他目標的距離和方位的裝置)。②1臺電羅經(jīng)首向復示器,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)。③1臺電羅經(jīng)方位復視器,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。
機械陀螺的工作原理,是在受到外力影響高速旋轉(zhuǎn)時,其軸線方向就不會變化,并維持一定的指向,這種特性稱為陀螺的定軸性。機械陀螺的另一個特性叫進動性,通過對陀螺內(nèi)部的力矩器施加電流,使陀螺軸能夠補償?shù)粲捎诘厍蜃赞D(zhuǎn)和載體自身運動產(chǎn)生的速緯誤差。電羅經(jīng)正是應(yīng)用了陀螺儀的這兩個特性,并通過與測量水平信息的加速度計信息進行組合,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,比如啟動穩(wěn)定時間較長,且因其陀螺球工作時處于高速旋轉(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(原哈爾濱船舶工程學院)最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量載體運動角速度,通過加速計測量載體運動加速度,并通過計算機算法和程序解算出載體的方向和姿態(tài),不僅壽命長(因為沒有轉(zhuǎn)動部件,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:
1、穩(wěn)定時間短。常見的電羅經(jīng)啟動到穩(wěn)定時間一般在2-4個小時,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。船舶機動航向時,慣性力的作用,會使羅經(jīng)產(chǎn)生較大指向誤差;光纖羅經(jīng)由于原理上的優(yōu)勢,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,為船舶航向安全提供了保障,同時為水下測量提供了水平基準。
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