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电罗经又叫陀螺罗经，它能自动、连续地提供船舰的航向信号，并能通过其分罗经把航向信号发送到船舶需要航向的各个部门，满足全船导航及系统的需要。
一、SPERY-37E型陀螺罗经从自由陀螺仪到指向罗经的转变
1.自由陀螺仪由于地球自转而产生视运动
地球上自由陀螺仪主轴在方位和高度上的视运动规律为北纬偏东，南纬偏西，东升西降，全球一样。地球自转角速度可分解为垂直分量ω2和水平分量ω1，在OY轴上投影ω2的影响使位于地球上的自由陀螺仪主轴产生视运动，因而不能直接作为航海陀螺经使用。自由陀螺仪之所以偏离子午面是由于角速度ω2=ω0sinΦ存在，它使主轴在北纬时东偏，南纬时西偏，因此ω2是使自由陀螺仪不能稳定指北的重要成因，可以利用陀螺仪的进动性解决。
置于北纬的自由陀螺仪其主轴端点具有向东偏的视运动速度v2，若在其水平轴上施加一外力矩MY，使陀螺仪绕在OZ轴以ωPZ 的角速度进动，主轴端点具有向西进动的线速度v2，若满足ωPZ =ω2，则主轴便始终停留在子午面内而稳定指北。
2.SPERRY-37E型电罗经的控制力矩
施加于陀螺仪水平轴的外力矩MY称为陀螺仪的控制力矩，SPERRY-37E型的电罗经使用液体连通器来获得重力控制力矩，液体连通器由两个互相连通的黄铜瓶组成，呈圆柱形，位于陀螺球的南北两端，瓶内注入部分硅油，液体连通器直接安装在垂直环上，当主轴倾斜时，液体连通器跟随主轴一起倾斜，高端容器内的液体通过连通管向低端容器流动，使低端容器形成多余液体，这部分液体产生一个沿陀螺仪OY轴作用的重力力矩MY，当OX轴与水平地面夹角为θ时，过OY轴作一个假想的平面h1，h1与主轴OX夹角也为θ，多余液体的重力为P=2RSρtgθ，多余液体重心距陀螺仪支架点O的距离为K，K=Rcosθ，多余的液体的控制力矩为MY=2R2Sρgsinθ，其中2R2Sρg是常量，用M表示，为最大摆性力矩。
3.SPERY-37E型电罗经的指北过程
假定在起始时刻t1，将上述陀螺仪置于赤道上的空间位置A处，主轴OX水平指东，动量矩H水平指正西。此时，由于主轴水平，南北容器内的液体呈相等，连通器与陀螺仪的重心重合，无外力作用于陀螺仪上，陀螺仪不发生任何进动运动，陀螺仪表现为定轴性。在时刻t2地球自转将陀螺仪带到空间位置B处，此时水平面的空间方向发生变化，陀螺仪主轴OX相对水平面抬高一个角度Q，如上所述多余液体产生重力力矩MY指向OY轴负向，使动量矩H绕OZ轴向OY轴负向转动，OX轴向地理子午面北端靠拢。同理t1时主轴OX若水平指向西，t2时多余液体产生MY，使动量矩H指南，主轴OX指北。
为了使陀螺罗经的主轴指北端的等幅振动变为减幅摆动，并最后抵达其稳定位置，则必须加阻尼器。而SPERRY-37E采用附加阻尼重物来产生阻尼力矩，采用垂直阻尼法在陀螺球西侧装有两块阻尼重物。当陀螺球倾斜时，由阻尼重物产生正比于倾斜角阻尼力矩，沿垂直轴作用，使陀螺球主轴运动受到阻尼衰减，最后稳定指北。
三、SPERY-37E型电罗经存在的误差及消除
1.纬度误差
SPERRY-37E型罗经为具有阻尼重物的液体连通器式陀螺罗经，采用垂直轴阻尼法，由于采用垂直轴阻尼法的罗经，其主轴指北端的稳定位置不在子午面内，而是偏离子午面一个角度，该角度称为纬度误差αФ。在北纬，它有表达式为αФ＝－tanφ，其中MD、M是陀螺罗经固定的结构参数，另外，在北纬地区αФ＜0（东误差），南纬地区αФ＞0（西误差）。
纬度误差的消除有两种方法，一种是外补偿法，另一种是内补偿法。SPERRY-37E型罗经采用电气补偿法，即内补偿法。它是采用一套电气解算装置，计算并输出按纬度误差规律变化的电信号，通过力矩器，对罗经施加补偿力矩，使主轴返回子午面内，从根本上消除了纬度误差。
在实践中，SPERRY-37E型罗经，采用力矩器产生一个重直轴补偿力矩，MZ＝－mDgsinθl，将MD=mDgl 代入，求出方程组解，可得主轴稳定位置。上式表明，在垂直轴施加补偿力矩后，在北纬具有阻尼重物的液体连通器罗经主轴的稳定位置与不加阻尼重物时完全相同，即主轴位于子午面内并抬高水平面一个θr角，由此可见，纬度误差已被消除。
2.速度误差
船舶做恒速恒向运动时，陀螺罗经主轴的稳定位置与船速为零时主轴稳定位置二者在方位上的夹角，称为速度误差。
速度误差与船舶速度、航向和船舶航行的纬度有关，而与罗经结构无关。当船舶偏北航行时偏西误差，偏南航行时有偏东误差，东西航行时误差为零，南北航行时误差最大。速度误差αrv≈vcosC/Rωecosφ≈vcosC/900cosφ，R为地球半径，ωe为地球自转角速度，φ为纬度，为了简化结构设有速度误差校正器，备有简化的速度误差误差表附在仪器的使用说明上，以便航海人员查阅。
3.冲击误差
船舶在机动（变速、变向、或同时变速变向）航行过程中所产生的惯性对陀螺罗经造成影响而引起的误差，称为冲击误差。冲击误差又可分为第一类冲击误差和第二类冲击误差。船舶机动时产生加速度，从而出现与加速度方向相反的惯性力，惯性力作用在陀螺罗经重力控制设备上从而产生冲击误差，即第一类冲击误差。由第一类冲击误差特点知：船舶在陀螺罗经设计纬度上机动时，此时其等幅摆周期为84.4min，故不存在第一类冲击误差；而结构参数不可调的陀螺罗经，当不在设计纬度上机动航行时，均存在该类误差。机动终了时，第一类冲击误差具有最大值，终了后，其误差大小和符合均作周期性变化而自动消失。
惯性力作用在阻尼设备上产生的冲击误差称为第二类冲击误差。对于SPERRY-37E型罗经，该误差在机动终了后约1/4阻尼周期时，达到最大值，以后大小、符号均作周期性变化，约经1小时左右即可消失，消除方法是在机动过程中关闭阻尼。
4.摇摆误差
陀螺罗经摇摆误差是指船舶摇摆时产生的惯性力作用于单轮子或罗经重力控制设备上而引起的罗经示度误差。
对于SPERRY-37E型，由于采用硅油连通器作为重力控制设备，则用调整液体在连通器内的流动周期大于船舶摇摆周期，将摇摆误差消减到可以忽略不计。
5.基线误差
陀螺罗经安装在船舶上时，应使其基线与船舶首尾线平行，否则会使罗经产生读数误差，该误差称之为基线误差。首先应检验是否存在基线误差，若船舶航行时在方位分罗经上采用测量叠标，太阳真方位的方法，求得陀螺罗经误差，或靠近码头时，测陆标方位求得，在误差中剔除速、纬误差方可求出基线误差。根本消除措施为调整罗经的基线。
6.框架误差
由于整个主罗经的支架系统没有设置平衡环装置，因此当船舶摇摆或倾斜时，罗经刻度盘始终与甲板保持平行，所指示航向为甲板平面航向，而不是水平面航向，二者之间读数差值，便为框架误差。它与船舶倾斜角与航向有关，当航向为45°、135°、225°和315°时，框架误差最大，当航向为0°、90°、180°和270°时，框架误差为零。
（作者单位：广东省交通运输高级技工学校）
一、SPERY-37E型陀螺罗经从自由陀螺仪到指向罗经的转变
1.自由陀螺仪由于地球自转而产生视运动
地球上自由陀螺仪主轴在方位和高度上的视运动规律为北纬偏东，南纬偏西，东升西降，全球一样。地球自转角速度可分解为垂直分量ω2和水平分量ω1，在OY轴上投影ω2的影响使位于地球上的自由陀螺仪主轴产生视运动，因而不能直接作为航海陀螺经使用。自由陀螺仪之所以偏离子午面是由于角速度ω2=ω0sinΦ存在，它使主轴在北纬时东偏，南纬时西偏，因此ω2是使自由陀螺仪不能稳定指北的重要成因，可以利用陀螺仪的进动性解决。
置于北纬的自由陀螺仪其主轴端点具有向东偏的视运动速度v2，若在其水平轴上施加一外力矩MY，使陀螺仪绕在OZ轴以ωPZ 的角速度进动，主轴端点具有向西进动的线速度v2，若满足ωPZ =ω2，则主轴便始终停留在子午面内而稳定指北。
2.SPERRY-37E型电罗经的控制力矩
施加于陀螺仪水平轴的外力矩MY称为陀螺仪的控制力矩，SPERRY-37E型的电罗经使用液体连通器来获得重力控制力矩，液体连通器由两个互相连通的黄铜瓶组成，呈圆柱形，位于陀螺球的南北两端，瓶内注入部分硅油，液体连通器直接安装在垂直环上，当主轴倾斜时，液体连通器跟随主轴一起倾斜，高端容器内的液体通过连通管向低端容器流动，使低端容器形成多余液体，这部分液体产生一个沿陀螺仪OY轴作用的重力力矩MY，当OX轴与水平地面夹角为θ时，过OY轴作一个假想的平面h1，h1与主轴OX夹角也为θ，多余液体的重力为P=2RSρtgθ，多余液体重心距陀螺仪支架点O的距离为K，K=Rcosθ，多余的液体的控制力矩为MY=2R2Sρgsinθ，其中2R2Sρg是常量，用M表示，为最大摆性力矩。
3.SPERY-37E型电罗经的指北过程
假定在起始时刻t1，将上述陀螺仪置于赤道上的空间位置A处，主轴OX水平指东，动量矩H水平指正西。此时，由于主轴水平，南北容器内的液体呈相等，连通器与陀螺仪的重心重合，无外力作用于陀螺仪上，陀螺仪不发生任何进动运动，陀螺仪表现为定轴性。在时刻t2地球自转将陀螺仪带到空间位置B处，此时水平面的空间方向发生变化，陀螺仪主轴OX相对水平面抬高一个角度Q，如上所述多余液体产生重力力矩MY指向OY轴负向，使动量矩H绕OZ轴向OY轴负向转动，OX轴向地理子午面北端靠拢。同理t1时主轴OX若水平指向西，t2时多余液体产生MY，使动量矩H指南，主轴OX指北。
为了使陀螺罗经的主轴指北端的等幅振动变为减幅摆动，并最后抵达其稳定位置，则必须加阻尼器。而SPERRY-37E采用附加阻尼重物来产生阻尼力矩，采用垂直阻尼法在陀螺球西侧装有两块阻尼重物。当陀螺球倾斜时，由阻尼重物产生正比于倾斜角阻尼力矩，沿垂直轴作用，使陀螺球主轴运动受到阻尼衰减，最后稳定指北。
三、SPERY-37E型电罗经存在的误差及消除
1.纬度误差
SPERRY-37E型罗经为具有阻尼重物的液体连通器式陀螺罗经，采用垂直轴阻尼法，由于采用垂直轴阻尼法的罗经，其主轴指北端的稳定位置不在子午面内，而是偏离子午面一个角度，该角度称为纬度误差αФ。在北纬，它有表达式为αФ＝－tanφ，其中MD、M是陀螺罗经固定的结构参数，另外，在北纬地区αФ＜0（东误差），南纬地区αФ＞0（西误差）。
纬度误差的消除有两种方法，一种是外补偿法，另一种是内补偿法。SPERRY-37E型罗经采用电气补偿法，即内补偿法。它是采用一套电气解算装置，计算并输出按纬度误差规律变化的电信号，通过力矩器，对罗经施加补偿力矩，使主轴返回子午面内，从根本上消除了纬度误差。
在实践中，SPERRY-37E型罗经，采用力矩器产生一个重直轴补偿力矩，MZ＝－mDgsinθl，将MD=mDgl 代入，求出方程组解，可得主轴稳定位置。上式表明，在垂直轴施加补偿力矩后，在北纬具有阻尼重物的液体连通器罗经主轴的稳定位置与不加阻尼重物时完全相同，即主轴位于子午面内并抬高水平面一个θr角，由此可见，纬度误差已被消除。
2.速度误差
船舶做恒速恒向运动时，陀螺罗经主轴的稳定位置与船速为零时主轴稳定位置二者在方位上的夹角，称为速度误差。
速度误差与船舶速度、航向和船舶航行的纬度有关，而与罗经结构无关。当船舶偏北航行时偏西误差，偏南航行时有偏东误差，东西航行时误差为零，南北航行时误差最大。速度误差αrv≈vcosC/Rωecosφ≈vcosC/900cosφ，R为地球半径，ωe为地球自转角速度，φ为纬度，为了简化结构设有速度误差校正器，备有简化的速度误差误差表附在仪器的使用说明上，以便航海人员查阅。
3.冲击误差
船舶在机动（变速、变向、或同时变速变向）航行过程中所产生的惯性对陀螺罗经造成影响而引起的误差，称为冲击误差。冲击误差又可分为第一类冲击误差和第二类冲击误差。船舶机动时产生加速度，从而出现与加速度方向相反的惯性力，惯性力作用在陀螺罗经重力控制设备上从而产生冲击误差，即第一类冲击误差。由第一类冲击误差特点知：船舶在陀螺罗经设计纬度上机动时，此时其等幅摆周期为84.4min，故不存在第一类冲击误差；而结构参数不可调的陀螺罗经，当不在设计纬度上机动航行时，均存在该类误差。机动终了时，第一类冲击误差具有最大值，终了后，其误差大小和符合均作周期性变化而自动消失。
惯性力作用在阻尼设备上产生的冲击误差称为第二类冲击误差。对于SPERRY-37E型罗经，该误差在机动终了后约1/4阻尼周期时，达到最大值，以后大小、符号均作周期性变化，约经1小时左右即可消失，消除方法是在机动过程中关闭阻尼。
4.摇摆误差
陀螺罗经摇摆误差是指船舶摇摆时产生的惯性力作用于单轮子或罗经重力控制设备上而引起的罗经示度误差。
对于SPERRY-37E型，由于采用硅油连通器作为重力控制设备，则用调整液体在连通器内的流动周期大于船舶摇摆周期，将摇摆误差消减到可以忽略不计。
5.基线误差
陀螺罗经安装在船舶上时，应使其基线与船舶首尾线平行，否则会使罗经产生读数误差，该误差称之为基线误差。首先应检验是否存在基线误差，若船舶航行时在方位分罗经上采用测量叠标，太阳真方位的方法，求得陀螺罗经误差，或靠近码头时，测陆标方位求得，在误差中剔除速、纬误差方可求出基线误差。根本消除措施为调整罗经的基线。
6.框架误差
由于整个主罗经的支架系统没有设置平衡环装置，因此当船舶摇摆或倾斜时，罗经刻度盘始终与甲板保持平行，所指示航向为甲板平面航向，而不是水平面航向，二者之间读数差值，便为框架误差。它与船舶倾斜角与航向有关，当航向为45°、135°、225°和315°时，框架误差最大，当航向为0°、90°、180°和270°时，框架误差为零。
（作者单位：广东省交通运输高级技工学校）