陀螺罗经( Gyro compass)又称电罗经，是利用陀螺仪的定轴性和进动性，结合地球自转矢量和重力矢量，用控制设备和阻尼设备制成以提供真北基准的仪器，其内部结构示意图如图4-1所示。

按对陀螺施加作用力矩的方式可分为机械摆式与电磁控制式两类陀螺罗经。

机械摆式陀螺罗经按产生摆性力矩方式分为用弹性支承的单转子上重式液体连通器式罗经和将陀螺仪重心放在支承中心以下的下重式罗经。

电磁控制式陀螺罗经是在两自由度平衡陀螺仪结构上，设置电磁摆和力矩器组成的电磁控制装置，通过电信号给陀螺施加控制力矩。

近代船用陀螺罗经，可分为安许茨（Anschutz）、斯伯利(Sperry)和阿玛-勃朗(Arma-Brown)等三大系列。许多现代航海仪器设备如自动舵、船舶导航雷达、ECDIS、AIS和VDR 等都需要输入陀螺罗经的航向信息。

任何一种系列的陀螺罗经，均由主罗经及其附属设备组成。主罗经是陀螺罗经的主体，具有指示航向的功能；附属设备则是确保主罗经正常工作并提供相应功能的必需设备。航海人员必须了解陀螺罗经的组成结构；掌握陀螺罗经的操作使用方法和维护保养知识。因陀螺罗经的种类和型号繁多，我们仅对三大系列典型产品的结构特点、操作使用及维护保养等方面的知识做一介绍。

自由陀螺仪及其特性

1）自由陀螺仪(free gyroscope)定义:陀螺仪从广义讲就是一种能绕定点高速旋转的对称刚体。实用陀螺仪是高速旋转的对称刚体及其悬挂装置的总称。按其悬挂装置不同分为单自由度陀螺仪(single-degree of freedom gyro.)、二自由度陀螺仪(two-degree of freedom gyro.)和三自由度陀螺仪(three-degree of freedom gyro.)。平衡陀螺仪(balanced gyroscope)：若陀螺仪的重心（G）与中心（O）重合。自由陀螺仪：重心（G）与中心（O）重合，不受任何外力矩作用的三自由度平衡陀螺仪。

2）自由陀螺仪的结构:由转子(gyro wheel)、转子轴(spin axis)（主轴）、内环(horizontal ring)、内环轴(horizontal axis)（水平轴）、外环(vertical ring)、外环轴(vertical axis)（垂直轴）、基座组成的。

转子的转动角速度W的方向称为陀螺仪主轴的正端（正端指：当垂直看着陀螺转动面时，陀螺看起来是逆时针旋转时，这时指向眼睛的陀螺轴的那一端是正端）。自由陀螺仪结构特点：有三个自由度，即主轴、水平轴和垂直轴；整个陀螺仪的重心与中心重合。陀螺坐标系：右手坐标系，以自由陀螺仪中心（O）为坐标原点o；陀螺仪主轴方向为纵坐标ox；水平轴为横坐标oy；垂直轴为垂直坐标oz。

3）自由陀螺仪的特性（1） 定轴性(gyroscopic intertia)定轴性：高速旋转的自由陀螺仪，当不受外力矩作用时，其主轴将保持它在空间的初始方向不变。定轴性条件：陀螺转子高速旋转；陀螺仪不受外力矩作用。定轴性表现特征：主轴指向空间初始方向不变。（2）进动性(gyroscopic precession)进动性：高速旋转的自由陀螺仪，当受外力矩(moment)(用M表示)作用时，其主轴的动量矩(momentum moment)矢端（用H表示）将以捷径趋向外力矩M矢端作进动运动，记作 H → M。进动性的条件：自由陀螺仪转子高速旋转和受外力矩作用；进动性表现特征：主轴相对空间初始方向产生进动运动。

自由陀螺仪进动特性口诀：

陀螺仪表定向好，

进动特性最重要，

要问进动何处去？

H向着M跑。

自由陀螺仪主轴进动角速度（的快慢，wp） 与外力矩M成正比，与动量矩H成反比。

wp =MH

右手定则：伸开右手，掌心对着主轴正端，四指并拢指向加力方向，拇指与四指垂直，则拇指的方向就是主轴正端进动的方向。

自由陀螺仪的表观运动

1）表观运动现象:自由陀螺仪主轴具有指向空间初始方向不变的定轴性，若使自由陀螺仪主轴开始时指向太阳，它将始终指向太阳，我们将自由陀螺仪主轴的这种运动称为自由陀螺仪的视运动。自由陀螺仪的视运动是其主轴相对地球子午面和水平面的运动。

使自由陀螺仪产生视运动的原因是地球自转。

2）自由陀螺仪的视运动规律:地球自转的角速度用we表示，分解为沿水平方向的分量w1和沿垂直方向的分量w2：

w1=we·cosj

w2=we·sinj

将自由陀螺仪主轴与子午面的夹角称为主轴的方位角(azimuth)（用a表示），主轴与水平面之间的夹角称为主轴的高度角(elevating annealing)（用q表示）。自由陀螺仪主轴相对子午面北纬东偏，南纬西偏；自由陀螺仪主轴相对水平面东升西降，全球一样。

自由陀螺仪主轴相对子午面的视运动速度：

V2= H·wesinj (V2的大小随j变化)

自由陀螺仪主轴相对水平面的运动视速度：

V1= H·a·wecosj （V1的大小除了随j变化外，还随主轴的方位角a变化）

变自由陀螺仪为陀螺罗经

1）自由陀螺仪主轴不能指北的原因地球自转角速度的垂直分量w2使自由陀螺仪主轴相对子午面的视运动。

2）变自由陀螺仪为陀螺罗经的方法:控制力矩(controlling moment)（用My表示）：为了克服由于地球自转角速度的垂直分量w2使自由陀螺仪主轴相对子午面的视运动，向陀螺仪施加的外力矩；控制力矩必须作用于陀螺仪的水平轴。

3）陀螺罗经获得控制力矩的方式按力矩的产生原理不同：直接产生法和间接产生法；按力矩的性质不同：重力控制力矩和电磁控制力矩；按力矩的产生方式不同：三大系列罗经的三种主要方式。

（1）安许茨系列罗经获得控制力矩的方式:将陀螺球重心下移的直接控制法获得控制力矩。

控制设备(controlling device)：陀螺罗经产生控制力矩的设备（器件）。

陀螺球(gyrosphere)：安许茨系列罗经是将双转子陀螺仪固定和密封在金属球内。

陀螺球具有主轴（OX轴）、水平轴（OY轴）和垂直轴（OZ轴）。 陀螺球的重心G不在其中心O，而是沿垂直轴下移几毫米。

t = t1时，陀螺球位于A1处，此时主轴水平指东，q = 0，重力mg作用线通过陀螺仪中心O，重力mg不产生力矩（虽有力但力臂为零）。t = t2时，随着地球自转，当，陀螺球位于A2处，此时主轴上升了一个q角（ q ≠ 0），重力mg作用线不通过陀螺球中心O（有力臂a），重力mg的分力mgsinq 产生沿水平轴oy向的重力控制力矩My：

My = mgsinq ·a

≈ mg a ·q

= M·q

M = mga 最大控制力矩.控制力矩的大小与罗经结构参数和主轴高度角q 有关.控制力矩My使主轴产生进动速度u2，它使主轴正端自动找北（向子午面进动）。

根据赖柴尔定理：动量矩H矢端的线速度矢量u与外力矩矢量M大小相等方向相同：

u = M

陀螺罗经控制力矩My使罗经主轴产生的进动速度：

u2= My = M·q

安许茨系列罗经称为下重式陀螺罗经，控制力矩为重力力矩，属于机械摆式罗经。

（2）斯伯利系列罗经获得控制力矩的方式:在陀螺仪主轴两端，加装液体连通器(liquid communicating vessel)的直接控制法获得控制力矩。

控制力矩的产生的方式：液体连通器：斯伯利系列罗经产生控制力矩的设备是在陀螺仪主轴两端加装液体容器，内充一定液体，液体可在两个容器之间流动。当陀螺仪工作，t = t1时，陀螺仪位于 A1处，此时主轴水平指东，q = 0，两个容器中的液体数量相等，液体重力mg作用线通过陀螺仪中心O，重力mg不产生力矩。随着地球自转，当t = t2 时，陀螺仪位于A2处，此时主轴上升了一个q角（ q ≠0），低端容器中液体比高端容器中液体多，多余液体的重力mg作用线不通过陀螺仪中心O，力臂不为零，mg的分力mgsinq 产生沿水平轴oy 向的重力控制力矩My：

My = 2R2Srgsinq

≈2R2Srg ·q

= M·q

M = 2RSrg为最大控制力矩。

液体连通器产生的控制力矩的大小与罗经结构参数和陀螺仪主轴高度角q有关。控制力矩My沿oy轴的方向将随q角的方向而定，使主轴进动的速度用 u2表示，

它使陀螺仪主轴负端自动找北（向子午面进动）：

u2 = My= M·q

斯伯利系列罗经，为液体连通器罗经，重力力矩，机械摆式罗经。

（3）阿玛-勃朗系列罗经获得控制力矩的方式:采用电磁摆(electromagnetic pendulum)和水平力矩 (horizontal momentat device)的间接控制法获得控制力矩。

控制力矩的产生方式：阿玛-勃朗系列罗经的控制设备由电磁摆和位于陀螺球水平轴上的力矩器组成。

当陀螺球工作，t = t1时，若设陀螺球主轴水平指东，q = 0，电磁摆不输出摆信号，陀螺球水平轴的力矩器不工作，不向陀螺球施加控制力矩。随着地球自转，当t = t2时，陀螺球主轴上升了一个角度（q ≠0），电磁摆输出摆信号，经水平放大器放大后，送给陀螺球水平轴上的力矩器，力矩器工作，向陀螺球水平轴施加电磁控制力矩My：

My= Ky ·q

Ky,罗经电控系数，由罗经结构参数决定，如摆信号放大倍数，力矩器的参数等。控制力矩的大小，与罗经的结构参数和陀螺球主轴的高度角q有关。罗经的结构参数可以改变，这是此种罗经的一大优点。

控制力矩My 沿oy轴的方向将随q的方向而定，它使陀螺球主轴正端自动找北（向子午面进动），主轴进动的速度：

u2 = My

= Ky·q

阿玛-勃朗系列罗经是通过电磁摆和力矩器获得的电磁控制力矩，电控罗经。

4）陀螺罗经主轴的等幅摆动

通过对自由陀螺仪施加控制力矩制成的陀螺罗经，罗经主轴只具有自动找北的能力而不能稳定指北，其自动找北的运动轨迹是呈扁平的椭圆轨迹。 这一椭圆运动轨迹的中心位于子午面内，椭圆的两长半轴相等，两短半轴也相等，因此椭圆运动轨迹是等幅椭圆。罗经主轴作等幅椭圆运动（自由摆动）一周所需要的时间，称为陀螺罗经的自由摆动周期(period of free-oscillation)T。

自由摆动周期T₀的大小：

T =2πHMwecosj

式中ωe cosj为地球自转角速度ωe的水平分量。

陀螺罗经的自由摆动周期与罗经的结构参数（H、M）和纬度有关。

T等于84.4min时，称为陀螺罗经的理想自由摆动周期，这时若船舶机动航行，船上的陀螺罗经将不产生第一类冲击误差。

理想自由摆动周期所对应的纬度称为陀螺罗经的设计纬度(chosen latitude)（j0），设计纬度是设计罗经时所选取的一特殊纬度。例如安许茨4型罗经的设计纬度为60°。

使陀螺罗经稳定指北

1）使陀螺罗经稳定指北的措施

阻尼力矩(damping moment)：为了使陀螺罗经稳定指北而对陀螺仪施加的力矩。阻尼设备(damper))（阻尼器）：陀螺罗经产生阻尼力矩的设备（器件）阻尼方式(damping mode)：陀螺罗经将阻尼力矩施加在陀螺仪（球）的哪一轴上陀螺罗经的阻尼方式：水平轴阻尼方式(damping mode of horizotal axis)和垂直轴阻尼方式(damping dode of vertical axis)。

2）陀螺罗经获得阻尼力矩的方法

按产生阻尼力矩的原理不同，分为直接阻尼法和间接阻尼法；按阻尼力矩的性质不同，分为重力阻尼力矩和电磁阻尼力矩；按三大系列罗经使用的阻尼设备不同，分为以下三种方式：

（1）安许茨系列罗经获得阻尼力矩的方式

采用液体阻尼器(liquid damping vessel)的直接阻尼法产生阻尼力矩的。阻尼力矩的产生方式：

液体阻尼器由固定在陀螺球主轴两端的两个相互连通的液体容器组成，内充一定数量的高粘度硅油。连通两个容器的导管很细，使容器内液体流动滞后于主轴俯仰约四分之一个自由摆动周期（T₀ ）。当罗经主轴自动找北时，主轴的俯仰使两个容器中的液体数量不相等，多余液体的重力在陀螺球水平轴产生阻尼力矩，属于水平轴阻尼方式。阻尼力矩的大小用下式表示：

MyD = C·c

式中C称为最大阻尼力矩，由罗经结构参数决定。c 称为多余液体角，阻尼力矩的最大效应导前于控制力矩的最大效应90°，也就是说阻尼力矩使罗经主轴始终向子午面方向进动，进动速度用u3表示：

u3 = MyD

= C·c

在阻尼力矩的作用下，罗经主轴的方位角a和高度角q不断减小，最终使方位角a为零，罗经主轴稳定指北。这种采用液体阻尼器获得阻尼力矩的罗经又称为液体阻尼器罗经。

（2）斯伯利系列罗经获得阻尼力矩的方式

采用在陀螺球（仪）正西侧安放阻尼重物(damping weight)的直接阻尼法产生阻尼力矩。

阻尼力矩的产生方式： 当罗经主轴自动找北时，主轴具有高度角q，阻尼重物的重力mg在陀螺球垂直轴产生重力阻尼力矩MZD，属于垂直轴阻尼方式。阻尼力矩MZD的大小由下式表示：

MZD = MD·q

MZD，最大阻尼力矩，由罗经结构参数决定。

阻尼重物产生的阻尼力矩使罗经主轴向水平面方向进动，进动速度用u3表示， 使主轴的高度角q不断减小，由于主轴的运动是连续运动，因此在主轴高度角q不断减小的同时，主轴的方位角a也随之减小，最终使主轴偏离子午面一个很小的方位角a稳定指北，u3的大小可由下式表示：

u3= MzD

= MD·q

这种由阻尼重物获得阻尼力矩的罗经又称为重物阻尼罗经。

（3）阿玛-勃朗系列罗经获得阻尼力矩的方式

采用电磁摆(electromagnetic pendulum)和垂直力矩器(vertical momental device)的间接阻尼法产生阻尼力矩。

阻尼力矩的产生方式：阻尼设备由电磁摆和位于陀螺球垂直轴上的垂直力矩器组成。当罗经主轴自动找北时，主轴有高度角q，电磁摆输出摆信号，一部分摆信号经垂直放大器放大后，送到垂直力矩器，垂直力矩器工作，向陀螺球垂直轴施加电磁阻尼力矩MZD，属于垂直轴阻尼方式。阻尼力矩MZD大小：

MZD = KZ·q

式中KZ称为阻尼力矩系数，由罗经结构参数决定电磁摆和垂直力矩器产生的阻尼力矩，使罗经主轴向水平面进动，阻尼力矩使主轴进动的速度用u3表示，在使主轴高度角q减小的同时也按比例减了主轴的方位角a，最终使主轴偏离子午面一个很小的方位角a稳定指北，u3的大小：

u3 = MZD

= KZ·q

3）陀螺罗经的启动过程

陀螺罗经在控制力矩作用下能够自动找北，在此基础上，在阻尼力矩作用下，经过一定的时间就能够稳定指北。陀螺罗经的适用纬度一般为80°以下，否则罗经指向精度降低或不能正常指向。

（1）阻尼曲线

启动时间：陀螺罗经主轴在控制力矩和阻尼力矩的作用下，由指示任意方向到稳定指北所需要的时间。

阻尼运动：启动时间内，陀螺罗经主轴的运动，轨迹是一种逆时针收敛螺旋线。

阻尼曲线(damping curve)：启动罗经时，由于船舶航向固定不动，记录器记录的航迹线就是罗经主轴的阻尼运动轨迹。

（2）阻尼周期（damping period ，TD）

陀螺罗经主轴作阻尼运动一周所需要的时间：

TD=4pH4HMwecosj-C2 陀螺罗经的阻尼周期的大小与罗经结构参数H、M（Ky）、C（MD或Kz）和纬度有关；

阻尼周期的大小是决定陀螺罗经启动时间的因素之一。

（3）阻尼因数（damping factor， ƒ）

陀螺罗经主轴作阻尼运动时，主轴偏离子午面以东（或以西）的方位角a最大值与相继偏离子午面以西（或以东）的方位角最大值之比：

ƒ=a1a2 =a2a3 =……=anan+1

陀螺罗经阻尼因数ƒ的大小由罗经结构参数决定，结构参数一定，其阻尼因数为定值。各种陀螺罗经的阻尼因数ƒ可能不同，一般为2.5~4。阻尼因数ƒ也是决定陀螺罗经启动时间的因素之一。

（4）启动时间

启动陀螺罗经所需要的时间除了与阻尼周期TD和阻尼因数ƒ有关外，还与启动罗经时其主轴的初始方位角a0有关。

例题：一台安许茨4型陀螺罗经，阻尼因数ƒ为3，纬度40°时的阻尼周期TD为76min，若开始时主轴的初始方位角a0为90°，启动这台罗经约需要多长时间（主轴方位角小于1°时，可认为稳定指北）。

计算：a1=a0ƒ =90°3 =30°

a2=a1ƒ =30°3 =10°

a3=a2ƒ =10°3 ≈3°.4

a4=a3ƒ =3°.43 ≈1°.2

a5=a4ƒ =1°.23 ≈0°.4

罗经主轴的方位角由90°减小到0°.4一共用了二个半阻尼周期（2.5TD），阻尼时间为76min×2.5TD=190min=3h10m。若再加上罗经开始时约80min的非周期阻尼时间，这台罗经的启动时间约为4h30m。罗经启动时间的长短只随船舶所在的纬度和主轴的初始方位角变化。陀螺罗经都采用启动时减小罗经主轴的初始方位角（和初始高度角），进行快速启动。

一、陀螺罗经的使用

（一）陀螺罗经的使用常识

(1)一般情况下，陀螺罗经的稳定时间为4-5h，因此，通常在开航前 4h启动罗经。

(2)某些罗经设有加速稳定装置，可将罗经主轴大致置于水平正北，从而缩短了主轴减幅摆动过程，但最迟也应在开航前2h启动罗经。

(3)靠港后是否一定要停止罗经工作？停与不停，哪种有益？一般来说到港后不需要罗经时，将其停止，可减小机械磨损，延长使用寿命。但因陀螺马达启动时电流大，比工作电流大几倍，以及重新加速的磨损，考虑到这些对罗经的影响及一些电子元件也易在启动瞬间电冲击而损坏，因此，如果船舶在港只停4-5天，以不停为宜。但至今无一型号的罗经提出对该型号罗经启动后就再不中断、停机的要求。

（二）安许茨4型( Anschutz Ⅳ)罗经的使用与维护保养

    1、整机组成

主罗经（master compass）：

其灵敏部分具有自动找北和稳定指北功能，其刻度盘精确指示灵敏部分的指向，便于观测航向

变流机（motor and generator）：

     变流机将船电转换为罗经所需要的电源；

变压器箱（transformer box）：

其电源开关、电磁开关和过电流保护开关控制和保护变流机；电源变压器产生罗经的单相交流电源。

分罗经接线箱（repeater distribution box）：

可分接出12个分罗经，并保护其正常工作；

分罗经（repeater）

分为航向分罗经和方位分罗经；航向分罗经用于观测航向，方位分罗经用于观测航向和方位；

航向记录器（course recorder）：

记录航迹向，航行时可以查看过去的航向。

启动罗经时船首向固定不动，记录的航迹向实际上是罗经的阻尼曲线，可以检查罗经的工作性能。从航向记录器的分罗经上读取现航向。

    2、安许茨4型罗经的工作原理

（1） 工作时两个完全相同陀螺转子转速约为20000 r/min，陀螺球主轴具有较大的动量矩；

（2） 陀螺球重心沿垂直轴下移8mm产生陀螺球的重力控制力矩。

（3） 陀螺球内的液体阻尼器在陀螺球水平轴产生阻力矩。

（4） 陀螺球由液体支承、电磁上托线圈定位，具有良好的绕水平轴和绕垂直轴旋转的自由度。

（5） 陀螺球主轴在控制力矩和阻尼力矩的作用下，能够自动找北和稳定指北。 

（6） 通过随动系统，将陀螺球航向精确地传到主罗经刻度盘上，便于观测航向。

（7） 通过交流同步传向系统，将主罗经航向精确地传到各个分罗经上，便于观测航向和方位。

（8） 电源系统和温控、报警系统保证了整套罗经的正常工作。

3、安许茨4型罗经的主要特点

（1） 灵敏部分为双转子陀螺球(two-gyro in the gyrosphere)，动量矩指北；

（2） 陀螺球由支承液体支承，电磁上托线圈定位；

（3） 陀螺球重心下移产生重力控制力矩；

（4） 液体阻尼器在陀螺球水平轴产生阻尼力矩，属于水平轴阻尼方式，不产生纬度误差；

（5） 由信号电桥产生随动信号，经放大后控制随动系统工作；

（6） 采用交流同步传向系统将主罗经航向传到各分罗经，传向精度为0º.1；

（7） 主要误差为速度误差，采用查表计算法消除；

（8） 支承液体为蒸馏水、甘油、安息香酸的混合液体，起支承灵敏部分和导电的作用，由温度控制系统自动保持恒温；

（9） 不能进行快速启动，启动时，稳定指北的时间约为4h。

支承液体 (supporting liquid)，

成分比例：蒸馏水(distilled water) 10 L；甘油(glycerin) 1 L；安息香酸(bencoic acid) 10 g（国产化学分析纯甘油20°C时比重为1.25g/cm³可用0.9L），其中甘油是为了增加液体的比重，安息香酸是为了提高液体的导电能力。

作用：将陀螺球浮起，绕垂直轴和水平轴自由旋转；沟通陀螺球与随动球之间的电路。

温控报警系统(temperature regulation and warning system)

温控报警系统是由温度控制系统和报警系统组成的。作用是使罗经的支承液体保持恒温（52°C）；当支承液体不能保持恒温，达到57°C时报警。

温控报警系统由乙醚管、微动开关、加热器、电风扇和报警器组成。

乙醚管插入贮液缸内的支承液体中，管内的乙醚对温度非常敏感，其体积随温度的变化迅速收缩或膨胀，推动管内的活塞杆上移或下移，控制罗经桌上的微动开关的触点接通或断开。微动开关有三对分别控制加热器、电风扇、报警器的电气触点，电气触点又分别由三对机械触点控制其接通或断开。

启动罗经时，当支承液体温度在49°C以下，乙醚管内的乙醚体积小，活塞杆位置低，第一对机械触点接触使加热器电路接通，加热器工作，对支承液体加热，而第二、第三对机械触点不接触，电风扇、报警器不工作；当支承液体温度达到49°C时，乙醚管内的乙醚体积变大，推动活塞杆上移使第一对机械触点进一步接触将加热器电路断开，加热器不再对支承液体加热；

当支承液体温度继续上升达到52°C以上时，乙醚管内的乙醚体积更加膨胀变大，进一步推动活塞杆上移，使第二对机械触点接触，将电风扇电路接通，电风扇工作，对支承液体吹风降温，而第三对机械触点不接触，报警器不工作。罗经正常工作情况下，电风扇工作将很快使支承液体温度降回到正常温度，乙醚管活塞杆下移，第二对机械触点脱离接触，电风扇电路断开，电风扇停止工作。

当由于电风扇发生故障不工作或由于罗经的环境温度太高等原因，支承液体的温度得不到降温，温度达到57°C时，乙醚管内的乙醚体积膨胀到推动活塞杆上移到最高位置，使第三对机械触点接触，接通报警器电路，报警器发出音响报警。

罗经发出报警后，应立刻对罗经支承液体采取有效降温措施，若温度继续升高到60°C，应关闭罗经。

Anschutz系列陀螺罗经，属于液浮支承的双转子摆式罗经。其控制部分为一陀螺球，控制力矩采用降低球重心的方法获得，阻尼力矩则由液体阻尼器产生。在结构上双转子摆陀螺球、随动球、液浮支承为该系列罗经的共同特点。

Anschutz Ⅳ型陀螺罗经的主要结构组成（如图4-2所示）有：主罗经6、电源启动箱1、变流机7、分罗经接线箱3、分罗经4，5、警报器、航向记录器 2 等。

 1．开机前的检查与准备

(1)船电开关、变压器箱上的电源开关、主罗经左侧小门内的随动开关置于“断”的位置。

(2)主罗经各部分在正常位置，主罗经上及分罗经接线箱中的保险丝应完好。

(3)各分罗经航向应与主罗经的航向一致。

(4)航向记录器上的航向应与主罗经的航向一致；记录纸左侧的时间标志应与开机时间一致；记录纸是否够用，若不够用则应补充备用的。

(5)主罗经支承液体应足够，用细木棍由注液孔插入贮液缸测量，液面至注液孔顶部的距离不应大于4-5 cm。

2．开机步骤

(1)接通船电开关。通常在开航前 4-5h启动罗经。应做以下检查：① 三个三相电流指示灯应较亮；② 从罗经箱观测窗口观察陀螺球应开始缓慢转动，说明陀螺电机三相电已接通，陀螺球已工作。20min后，接通主罗经上的“随动开关（follow-up switch）”。

(2)接通变压器箱上的电源开关（观察主罗经陀螺马达三相电流指示小灯亮度），如图4-3所示。

(3) 20 min后接通随动开关（仍注意3个小灯亮度是否变暗）。

应做如下检查： ① 再次检查并调整分罗经航向与主罗经航向相等；② 约30min左右，三相电流指示灯亮度变暗，其中第一相电流指示灯最亮、第二相电流指示灯亮最暗、第三相电流指示灯亮度适中，说明三相电流已达到正常值；③ 当支承液体温度达到52°C，陀螺球稳定指北时，检查陀螺球高度应符合要求，检查陀螺球高度时罗经桌应水平。

3．关机

(1)关闭随动开关。

(2)关闭变压器箱电源开关。

(3)关闭船电开关。

使用注意事项：

（1） 经常检查罗经的各项参数（三相和单相电压、三相电流、陀螺球高度、支承液体温度、支承液体液面高度、分罗经航向）均应正常。

（2） 航行中若有速度误差，观测的航向和方位应通过查表计算消除速度误差。

（3） 当报警器报警时，必须对支承液体采取降温措施。当支承液体温度达到60°C时，罗经已不能正常工作，应关闭罗经。

（4） 按要求定期清洁主罗经汇电环、变流机汇电环，保证其接触良好。

（5） 对机械转动部分应按要求定期进行清洁并加润滑油，保证其转动灵活。

（6） 当罗经不工作时，避免大幅度摇动主罗经，以免因陀螺球不工作而无聚中力，与随动球碰撞损坏。同样原因，罗经不工作时若船舶摇摆较大，应启动罗经使其工作，避免损坏陀螺球。

4．日常使用的检查与保养

(1)检查支承液体液面的高度。用于支承陀螺球（见图4-4）并构成陀螺球与随动球导电通路。当液面高度不足时，陀螺球顶电极因裸露液面之上，无法导电。可用细木棒测量支承液体的液面高度。取下加液孔的球形橡皮塞，将细木棒插入液孔内贮液缸的液体内，取出细木棒，量取湿处边至手握处的长度即为液面高度。保证液面到加液孔顶端的距离在4 -5 cm。

(2)检查陀螺球的正常高度。在罗经已稳定，液温正常，罗经桌（见图4-5）水平时，检查陀螺球的高度。打开主罗经尾部的小门（见图4-6），使眼睛与随动球透明玻璃块内外表面两条水平线于同一平面内，正常时赤道红刻线高出2 mm，允许偏差±1 mm。

图4  陀螺球              图4-5  罗经桌       图4-6 观测随动球高度

(3)支承液体成分与作用。支承液体配方：蒸馏水 10 L，甘油（20℃时，密度为1.23 g/cm3）1L，苯甲酸（安息香酸）10 g。甘油用于增加液体密度，苯甲酸用于导电。当液体高度不正常时，添加20 mL甘油，支承液体的高度增加1 mm，反之，添加125 mL的蒸馏水，支承液体的高度减少1 mm。

(4)维护保养：

1）每年清洁一次陀螺球和随动球的有关电极，更换水泵电机垫片，更换陀螺罗经支撑液体。

2）要保持罗经机房的清洁通风，平时要用柔软的抹布擦拭设备。

3）应定期做好液体的测试工作，发现液面偏低时应该及时加注，比重偏低时加注少许甘油，导电率偏低时，应更换液体。

4）按照操作规程开关机，避免误操作，按照时间段跟踪。

5）做好齿轮的清洁润滑，必要时加注润滑油。

6）定期对随动球密封圈及塑料垫圈进行更换。防止老化、液体渗漏和垫圈磨损出现误差。

7）在更换液体时要对储液缸部分进行清洁，慎防将水弄进水泵电机，更换液体后要测试球的高度。

7）每月打开箱盖，断开随动开关，用20(2／V万用表测量电源电压（测 B18 – B17、B7.8 –B7.2），其参考值为(73±4)V、400 Hz。陀螺电机启动电流：测随动球上的R3 电阻应为(370±50) mQ．工作电流应为(200±40) mA。

（三）斯伯利( Sperry MK37)罗经的使用与维护

Sperry MK37陀螺罗经的主要结构组成如图4-7所示。

斯伯利37型陀螺罗经概述

整机组成及主要作用：

主罗经(master compass)：

灵敏部分自动找北并能稳定指北，刻度盘上读取航向；

电子控制器(electronic control unit)：

将船电转换为罗经所需要的三相交流电源、放大随动信号、进行快速启动罗经。

航向发送器(transmission unit)：

向分罗经分配航向信号并保护其正常工作，可12个；

速纬误差校正器箱(speed and latitude compensator unit)：

消除纬度与速度误差；

分罗经(repeater)：

分航向分罗经和方位分罗经，用于方便地读取航向和方位。   

主要技术数据：

直航时指向误差小于±0°.5；

工作电源为115V/400Hz的三相交流电和70V（或35V）的直流电；

主罗经正常工作环境温度-5°C ～+45°C范围内；

适用航速为0 ～40 kn；

适用纬度为80°N ~ 80°S；

正常启动约需4h稳定指北，快速启动约1.5h稳定指北；

陀螺球寿命为20000h。

主要特点： 

（1） 灵敏部分的主要器件是单转子陀螺球，其动量矩指南。

（2） 灵敏部分由液体支承（硅油），轴承限定陀螺球位置。

（3） 控制设备为液体连通器，内充高粘度的硅油，产生重力控制力矩。

（4） 采用重物阻尼器（30g），在陀螺球垂直轴产生重力阻尼力矩，存在纬度误差。

（5） 随动变压器产生随动信号。

（6） 采用直流步进传向，光电发送器发送航向信号。

（7） 主要误差为纬度误差和速度误差，采用内补偿法消除。

（8） 采用静止逆变器产生罗经三相交流电源。

（9） 可以快速启动罗经，约1.5h稳定指北。

罗经工作时支承液体不需保持恒温，只起支承作用而不起导电作用。

斯伯利37型罗经5种工作方式的控制电路：

    1）旋转方式（slew mode）：
    控制电路使陀螺电机不工作而随动系统工作，人为调整陀螺球主轴近似指向真北（罗航向近似等于真航向），达到快速启动罗经的目的。

    2）启动方式（start  mode）：
    控制电路使陀螺电机工作而随动系统不工作，是陀螺电机转速的加速过程，约10in达到正常转速。

    3）自动校平方式（automatic level mode）：
    控制电路使随动系统工作，向陀螺球垂直轴施加校平力矩，使陀螺球主轴趋向水平，达到快速启动罗经的目的。

    4）运转方式（run mode）：
    控制电路使罗经全部进入启动时的正常工作状态，快速启动时约1.5h可稳定指北。

    5）运转/旋转方式（run/slew mode）：
    陀螺电机和随动系统正常工作时，控制电路使陀螺球和主罗经航向可调，使其罗航向近似等于真航向，达到快速启动罗经的目的。

       速、纬误差校正电路：

    纬度旋钮、速度旋钮和余弦解算器解算的误差校正信号，控制力矩器向陀螺球垂直轴施加误差校正力矩，使陀螺球主轴指示真北，纬度误差和速度误差就被消除了。

1．开机前的检查与准备

(1)船电开关在“断”的位置。

    (2)电子控制器上的电源开关在“断”的位置。

(3)方式转换开关在“断”的位置。

(4)发送器箱上的电源开关和分罗经开关在“断”的位置。

(5)主罗经上的锁紧手柄（若有，见图4-8）位于锁紧位置。

2． Sperry MK37型罗经正常启动的步骤

(1)检查发送箱上的所有开关都应位于“断”(OFF)的位置上。电子控制箱上的转换开关应位于“断”( OFF)的位置上。

(2)接通位于电子控制器上的电源开关。

    (3)将转换开关（见图4-9）转到“旋转”(SLEW)位置，并观察电子控制箱上的高度角表，若为（+），用“旋转开关”使航向比真航向减小30°；若为(-)，用“旋转开关”使航向比真航向增加30°。

(4)将转换开关转到“启动”(START)位置，等待10 min，让陀螺马达转速达到额定转速。

(5)转换开关转到“自动水平”(AUTO LEVEL)位置，等待30s，直到刻度盘停止转动或有微小摆动。

(6)如果高度表指示陀螺主轴非水平，将转换开关置于“手动水平”( MANUAL LEVEL)位置。用“旋转开关”(SLEW)，使高度表指陀螺主轴水平。

(7)将转换开关放在“运转”(RUN)位置。

(8)接通发送器箱上的电源开关，匹配所有分罗经，再接通各分罗经开关。

(9)放好纬度开关，调整纬度旋钮并放至船舶所在地的纬度值上，纬度每变化5°调整一次。

( 10)船舶航行时，将速度旋钮调整至船舶航速上，航速每变化5 kn调整一次。

3．关机

(1)将电子控制器上的方式转换开关和电源开关置于“断”的位置。

(2)主罗经上的锁紧手柄（若有）转至锁紧位置。

(3)将发送器箱上的电源开关和分罗经开关置于“断”的位置。

(4)将船电开关置于“断”的位置。

4．日常使用的检查与保养

(1)检查N/S纬度开关（图4-10所示的1号旋钮）旋钮位置是否正确。

(2)检查补偿器上纬度旋钮（图4-10所示的2号旋钮）是否位于船舶所在地的纬度值上。

(3)检查补偿器上速度旋钮（图4-10所示的3号旋钮）是否位于船舶的航速上。

(4)检查主罗经和分罗经的航向是否一致，不一致时，需要调整匹配。

(5) Sperry MK37型主罗经是封闭式的，因此无须进行太多的保养。

（四）阿玛—勃朗( Arma-Brown)  10型陀螺罗经使用与维护

Arma-Brown 10型陀螺罗经的主要结构组成如图4-11所示。

1. 开机前的检查与准备

(1)船电开关在“断”的位置。

(2)开关接线箱上电源开关和分罗经开关在“断”的位置。

(3)主罗经控制面板上的电源开关在“断”的位置。

(4)主罗经控制面板上的照明旋钮在“断”的位置。

(5)旋转速率的指针标记位于垂直向上的位置。

2． Arma-Brown 10型陀螺罗经启动步骤

(1)检查船电是否正常。

(2)接通电源箱上的电源开关，电源指示灯亮。调节其亮度。电源开关接通后，所有的复示仪器亦进入工作状态。

(3)检查主罗经控制面板上的电源指示灯是否亮，若亮则表示电源已输至主罗经，等待10 min，待陀螺马达达到额定转速，随动系统自动投入工作。此时需将电源故障报警器上的开关接通后，方可进行下述操作。

(4)按下旋转按钮(SLEW)并转动旋转速率控钮(RATE)，使主罗经方位刻度盘指示尽可能接近真航向。顺时针转动旋转速率控钮，罗经航向读数增大；逆时针转动航向读数减小。当达到真航向时，必须注意将旋转速率控钮转回到其中心位置上后，方可松开旋转按钮；将速度误差校正旋钮置于与航速相应的位置上（与航速相差不超过5 kn），船静止时应将旋钮置于零。

(5)将纬度误差校正旋钮置于船舶航行纬度上（与船舶所在纬度相差不超过5。）。

(6)根据需要转动照明灯旋钮，调节主罗经方位刻度盘照明灯的亮度。

(7)检查所有的复示仪器，若需要可重新匹配校准。

3．关机

    (1)将主罗经控制面板上电源开关置于“断”的位置。

(2)将开关接线箱上的电源开关和分罗经开关置于“断”的位置。

(3)将船电开关置于“断”的位置。

4．使用的注意事项与保养

(1)启动罗经尽量采用快速启动，以延长扭丝使用寿命。

(2)罗经经过维修后启动时，应在接通主罗经电源的瞬间，看到贮液缸指北端向西“突跳”，说明陀螺电机转向正确，否则陀螺电机转向错误，罗经不能正常工作。

(3)启动罗经时，当使用旋转速率旋钮改变主罗经航向或改变贮液缸水平状态时，在松开方位按钮或倾斜按钮前，应将旋转速率旋钮先旋回到中间的“O”位置后，再松开按钮。

(4)启动罗经时，若按下方位按钮，顺时针转动旋转速率旋钮则航向增加，逆时针转动旋转速率旋钮则航向减少；若按下倾斜按钮，顺时针转动旋转速率旋钮则贮液缸北端下倾，逆时针转动旋转速率旋钮则储液缸北端上升。

(5)启动罗经调整贮液缸水平时，应慢慢转动旋转速率旋钮，使贮液缸慢慢变化，切不可快速，以防储液缸倾倒。

(6)航行中尽量避免罗经断电，若不得不断电时，应尽量保持航向，以免扭丝过度受损而断掉。

(7)按使用说明书的规定和要求进行设备的检查与维护保养。

二、陀螺罗经故障排除

表4-1列出陀螺罗经常见故障的检查与排除方法。

表4-1中列举的故障排除方法的出发点是：先把仪器的故障原因归结为线路板或电子元器件的失效，用更换线路板或元件的方法进行原因分析。更换后若故障消失，则认为原线路板或元件失效。若更换后故障仍然存在，则可能是电机、机械运动、陀螺球或其他一些原因，就需要进一步具体分析。

陀螺罗经的常见故障大多由 电子元件失效而引起，较易检查排除，机电元件故障率相对较低，但存在一些误差。因此，控制补偿系统是罗经精度的重要保障系统之一，其由控制系统回路和补偿系统线路组成。系统经手动或自动装定航行纬度、航行速度及航向数据，控制补偿系统能对罗经和方位仪的原理性误差及制造、装配工艺上的误差进行精确补偿，使罗经的使用精度显著提高。

表4-1  陀螺罗经常见故障的检查与排除

控制补偿系统典型的故障分析图见4-12所示。

（一）陀螺罗经电源故障判断

陀螺罗经在电路系统上分为电源系统、随动系统、传向系统和附属电路系统。

电源系统的作用是应罗经要求将船电换成罗经用电，其转换方式分交流机系统和直流逆变器系统。陀螺罗经需要中频电源供电，故应设置将船舶电源变换为罗经用中频电源的转换器。电源转换器现有两种形式：同轴变流机型和静止逆变器型。

电源系统主要由过电流保护开关、电磁保护开关（继电器）等组成，由船电220 v/50 Hz输进，经过静态变流器分出55 V/400 Hz供给陀螺和水泵，115 V/400 Hz供给磁放大器，50 V/50 Hz供给同步发送器，25 V/400 Hz供给信号电压、温度过高指示，照明是50 V/50 Hz。

1．检查陀螺球及同步发送器的电压

造成电压不正常的原因可能是陀螺球损坏或支撑液体密度和陀螺球高度不正常。

2．检查陀螺球的电流(0.6—1.1 A)

陀螺球电流过大或航向误差很大，说明可能是陀螺球损坏；电流太低可能是支撑液体的密度不正常，应校正液体的密度。

3．主罗经400 Hz供电电源不正常

检测电源转换器输出是否正常。电源转换器分为两大类，早期为旋转式变流机，后来均用静止型逆变器。对于旋转式变流机，先检查电动机部分运转是否正常，再检查发电机部分工作是否正常。重点检测变流机启动电路，对于静止型逆变器，先检测整流稳压值是否正常，再用示波器检测调谐转换电路中的振荡波形是否正常，最后检测开关电路的400 Hz逆变输出是否正常。

图 4-12  控制补偿系统故障分析图

（二）陀螺罗经随动故障判断

随动系统由随动球、蜘蛛架、中心导杆、水密接线盒、方位齿轮及方位刻度盘组成。陀螺罗经的随动系统的作用是控制随动部分跟踪灵敏随动系统部分，将陀螺仪主轴的指向反映到刻度盘上。

随动系统的工作原理为：船舵向→随动球与陀螺球失配→信号电桥产生随动信号→晶体管将随动信号放大→驱动方位电机转动→经齿轮传动→带动随动球和航向刻度盘转动→直至恢复随动球原始位置→信号电桥平衡→随动电压为零→方位电机停转。

1．检查随动系统的灵敏度

若灵敏度不够，随动系统出现缓慢或偶然性的停转现象，大部分是机械故障，也可能是随动电桥电路断路出现故障，放大器损坏，应检查电子管的电压是否正常。

启动电压决定于方位齿轮是否易于转动和所接分罗经的数目及其转动情况。

2．检测随动系统是否正常

做随动速度的检查，主罗经航行刻度盘回转 90︒，所需时间不应超过20 s。若不正常，检测随动系统信号电桥、随动放大器和方位执行电机。因为陀螺罗经的陀螺球浮液悬挂支承，其垂直轴上引起的摩擦力矩甚小，其随动信号的放大部分原则上可以不要。所以去掉随动放大的信号，直接把信号电桥产生的随动信号加到方位执行马达的信号绕组上，此时随动系统若正常工作，说明故障在随动信号的放大部分。若方位执行电机上激磁电压和信号电压均正常，且机械传动部分亦正常，说明该执行电机坏，需更新。

三、陀螺罗经传向故障判断

陀螺罗经的传向系统的作用是将主罗经的航向传送到分罗经和其他复式器。根据航向发送器和航向接收器的工作原理，可以将传向系统分为交流同步传向系统和直流步进式传向系统。现代数字陀螺罗经采用计算机技术，可以数字信号形式，通过RS-232/RS-422 等串口通信，将航向信息传送到数字分罗经或其他数字接收设备（如雷达和ECDIS）。

故障1：当船舶大角度转向时，出现分罗经与主罗经失步，分罗经刻度盘左右抖动。后检查发现： B3发送器这一路同步系统的接收器同步绕组不平衡（检查装置箱的Sl、S2、S3阻值不等），B2发送器这一路同步系统正常，检查分罗经正常，检查各分罗经的热继电器发现3个有开路，影响整个同步系统。

同步转向系统电路结构如图4-13所示。

原因分析：根据自整角机的工作原理，当整步绕组有一相断路时，发送机的轴转角θ1从0°- 360°转一周，而接收机的轴转角θ2只在某一区间摆动，失调角（σ =θ1 -θ2）不会为零，从而无法同步。因此。热继电器有一相开路导致缺少一路同步信号，发送器在执行电机的驱动下连续转动，但接收器只能以大约1/3角度来回抖动。

主罗经跟踪部分的某些部件如方位电机、传动齿轮、罗经刻度盘等处，会出现接触不正常或摩擦力过大现象。在船舶不动时，主罗经与分罗经刻度盘指向基本能保持一致；但当船快速转向或频繁转向时，由于跟踪部分不能始终与陀螺球相对位置保持一致，使得主罗经及分罗经刻度盘指向与陀螺球指向不一致。

故障2：船舶的2#罗经出现卡盘、罗盘不转现象，陀螺球转动声音过大，响个不停，主罗经与全船所有分罗经失去匹配。

原因分析：①分罗经负载加重，主罗经转动困难。②陀螺球液位过高或过低引起电流变化，导致陀螺球不能正常工作。

措施：将2#主罗经切换成1#主罗经，方位提供正常，之后2#罗经又恢复正常工作状态。然后，再将1#罗经切换为2#罗经，2#罗经并没有出现卡盘现象，输出信号和分罗经正常。

四、陀螺罗经指向不稳的故障分类与分析

（一）主罗经故障

主罗经的任意一个组成部分不正常，都会导致罗经不稳、产生误差。因陀螺罗经的灵敏部分陀螺球工作于支承液体中，陀螺球的供电和方位失配信号的产生、输出都离不开支承液体，并且支承液体又容易变质，一年左右必须更新，所以先检测支承液体是否变质或到期。

支承液体未变质或没到期，检查主罗经工作温度是否正常。因支撑液体特性随其温度改变而产生较大变化，因此温度偏差过大，使灵敏部分陀螺球工作条件不正常而产生指向不定误差、工作温度不正常时检测其温控系统。

（二）检查陀螺球的高度是否正常

因陀螺球与随动球的上下间隙是有限的，如Anschutz Ⅳ型的间隙仅为6 mm。若陀螺球的高度偏差过大，导致陀螺球与随动球相碰使主罗经指向不稳、产生不定误差，并且常常是船舶做转向航行出现误差，而停航或航向固定时不出现，所以观测陀螺球高度必须认真仔细。例如对于航海 I型，必须是主罗经已稳定，罗经桌水平，支承液体温度为39+2℃（或46 +2℃），从贮液缸的观察窗，使眼睛和随动球上有机玻璃内外表面的两条红刻线位于同一平面内，以此为基准，观测陀螺球的赤道红刻度线应与随动球上的红刻度线重合，偏差允许范围是±2 mm。陀螺球的高度不正常时，用密度计测试支承液体的密度，若密度正常，检测陀螺球电磁上托线圈工作是否正常。

（三）支承液体己变质或已使用一年左右，应更新

更新时要进行如下项目的检测和修理：

(1)用专用工具拆开主罗经，吸出支承液体，从随动球中取出陀螺球放到托架上。

(2)清洁贮液缸、随动球，同时检查其表面是否光滑，有无微突或裂纹，随动球紧固件是否松动，这类现象会导致与陀螺球相碰使主罗经指向不稳、产生不定误差。

清洁陀螺球，并检测以下各项：

(1)检测顶电极、底电极、赤道电极导电情况并加以维护。电极导电性能不佳会使陀螺球得不到稳定供电，陀螺球的工作电压、电流不正常，从而产生不定误差。

(2)检测两随动电极导电情况并加以维护。电极导电性能不佳会使随动信号输出减弱，随动系统无法正常跟踪，导致罗经指向不稳。

陀螺球外壳是否光滑、完整。若存在翘起、裂缝或老化腐蚀产生小孔，会导致陀螺球内填充的氢气或氮气跑掉，陀螺转子工作环境变坏，并且使支承液体渗入球内，陀螺球变重无法正常悬浮，必须更新。

全部清洁后，注入新支承液体，重新装好主罗经。先检查支持液体是否适量，再观测陀螺球在支持液体中的状态和位置，若存在过分倾斜或球的高度过低，说明陀螺球已损害必须更新。

主罗经装好后，启动罗经。记录陀螺球的启动电压和电流。

启动罗经时听陀螺电机加速声音为“嘟嘟”声，一般15 min左右启动加速过程结束，此时陀螺电机已抵达额定转速会听到清晰的“嗡嗡”声，此时陀螺球的电流下降到正常工作电流，因而其电压应上升至正常工作电压，否则陀螺球有损坏的可能。

启动加速过程后，陀螺罗经，因为均在陀螺球内安放盛有黏性较大的甲基硅油的液体阻尼器，此液体流动的迟滞作用产生阻尼力矩，所以应作减幅摇动。即使由于某种原因使罗经主轴偏离稳定位置，仍然会自动地返回稳定位置。

一般启动后4-5h，经过2-3个阻尼进动周期后，应在正确的方向稳定下来。因此，间隔20 min左右记录一次罗经指示度数，从而绘制出该罗经阻尼进动曲线。正常的陀螺罗经阻尼进动曲线如图4-14所示。

因阻尼液体的有规律延缓流动，一般须待主轴摇动80 min后方可建立起来，其后主轴才能进行周期性的减幅摆动，所以从绘制的该罗经阻尼进动曲线中，测取计算阻尼周期Td和阻尼因数f=a1/a2，应从启动罗经80 min后进行，正常阻尼周期Td值为60 – 150 min，阻尼因数f为2.5 -4 之间，若实测值与正常值相差较大，说明陀螺球性能降低。

陀螺罗经总结

1.陀螺仪定义？

陀螺仪：高速旋转的转子及其悬挂装置的总和。

平衡陀螺仪：重心与几何中心重合的陀螺仪

自由陀螺仪：不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪

2.陀螺仪特性？

定轴性：在不受外力矩作用时,自由陀螺仪主轴保持它的空间的初始方向不变。

进动性：在外力矩作用下,陀螺仪主轴的动量矩H矢端以捷径趋向外力矩M_Y矢端。

3.动量矩H大小与外力矩M_Y、进动角速度ω_P之间关系：ω_P=，

地球自转角速度的垂直分量ω2是影响自由陀螺仪不能指北的主要矛盾。

陀螺仪在地球上的视运动规律：“北纬东偏、南纬西偏、东升西降、全球一样”

4.在控制力矩作用下陀螺罗经产生等幅摆动，控制力矩使主轴运行轨迹为椭圆； 

在阻尼力矩后主轴运行轨迹为衰减的螺旋线，分为：

1、水平轴阻尼法（液体阻尼器，如安许茨），稳定位置在北半球指北偏上，南半球指北偏下；

2、垂直轴阻尼法（西侧加重物、如斯伯利，电磁控制、如阿玛—勃朗），稳定位置在北东上，南西下。

阻尼因数：又称衰减因数,它表示主轴在方位角上减幅摆动过程的快慢程度。通常阻尼因数f取2.5～4之间,一般为3。

通常罗经约经3个周期的阻尼摆动（约为4小时）才能达到稳定，所以船舶驾驶员一般在开航前4—6小时启动罗经。

4、陀螺罗经误差及其修正：

1）纬度误差：产生原因：垂直轴阻尼方式造成（斯伯利、阿玛—勃朗有，安许茨没有）。

修正方法：1、外补偿法（不回子午面内），2、内补偿法（回子午面内）

2）速度误差：产生原因：船舶恒向恒速运动造成。

特征：1、所有陀螺罗经都有速度误差，2、船速越大,速度误差越大；。3、纬度增高时,速度误差增大，4、速度误差随船舶航向而变，航向正北正南时，速度误差最大；航向正东正西时，速度误差为0；修正方法：1、查表法；2、外补偿法（安许茨系列）；3、内补偿法（斯伯利系列、阿玛—勃朗系列）

3）冲击误差：产生原因：船舶作机动航行所出现的惯性力对罗经的影响造成。

分类特征：

1、第一类冲击误差：惯性力作用在陀螺罗经重力控制设备上而产生的冲击误差。不产生第一类冲击误差条件（设计纬度）：机械摆拭罗经在某一特定纬度轴上其等幅摆动周期为84.4min，该纬度称为机械摆式罗经的设计纬度φ₀。

2、第二类冲击误差：惯性力作用在阻尼设备上而产生的冲击误差。

4）摇摆误差：产生原因：船舶在风浪中摇摆使罗经产生的误差。

特征：船舶沿隅点航向(045、135、225、315)航行时摇摆误差最大。

5）基线误差：产生原因：罗经基线与船的首尾线不平行而产生。

修正方法：基线误差大于0.5°时，应予以校正。

三、主要类型陀螺罗经的结构与保养：主罗经由灵敏部分、随动部分和固定部分组成。

安许茨4型每12个月更换液体，安许茨22型每18个月更换液体。

安许茨4型内支撑液体液面与加液孔顶端距离：4—125px，陀螺球高度：赤道红刻线高出2±1mm。