›
›

“Giáo trình Hàng hải và thiết bị hàng hải

doc 47 trang ngocly 160
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "“Giáo trình Hàng hải và thiết bị hàng hải", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docgiao_trinh_hang_hai_va_thiet_bi_hang_hai.doc

Nội dung text: “Giáo trình Hàng hải và thiết bị hàng hải

  1. BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM GIÁO TRÌNH ĐÀO TẠO THUYỀN TRƯỞNG HẠNG BA MƠN HÀNG HẢI VÀ THIẾT BỊ HÀNG HẢI Năm 2014 0
  2. LỜI GIỚI THIỆU Thực hiện chương trình đổi mới nâng cao chất lượng đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa quy định tại Thơng tư số 57/2014/TT-BGTVT ngày 24 tháng 10 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Giao thơng vận tải. Để từng bước hồn thiện giáo trình đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa, cập nhật những kiến thức và kỹ năng mới. Cục Đường thủy nội địa Việt Nam tổ chức biên soạn “Giáo trình hàng hải và thiết bị hàng hải”. Đây là tài liệu cần thiết cho cán bộ, giáo viên và học viên nghiên cứu, giảng dạy, học tập. Trong quá trình biên soạn khơng tránh khỏi những thiếu sĩt, Cục Đường thủy nội địa Việt Nam mong nhận được ý kiến đĩng gĩp của Quý bạn đọc để hồn thiện nội dung giáo trình đáp ứng địi hỏi của thực tiễn đối với cơng tác đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa. CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM 1
  3. Chương I ĐỊA VĂN Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUẢ ĐẤT Trong khi xây dựng các bản đồ và các hải đồ, ta phải tính tốn đến hình dáng và kích thước trái đất. Trái đất cĩ hình dáng bề mặt rất phức tạp khơng thể đo chính xác được. Nhưng nĩi chung hình dáng của trái đất cĩ dạng giống với hình elíp xoay gọi là Spheroid. Đĩ là hình mặt phẳng tiếp xúc với nĩ ở mọi điểm luơn vuơng gĩc với đường dây rọi - Nĩ là một khối hình elíp quay quanh trục P NPS .Trong một vài ngành kỹ thuật cho phép sai số nhất định. Để giải quyết một số trường hợp trong các lĩnh vực như ngành hàng hải thì cĩ PN thể coi nĩ giống như một hình cầu cĩ bán kính khơng đổi .Ở đây nghiên cứu nĩ là một hình elíp với các thơng b số sau: a - Bán trục lớn a - Bán trục nhỏ b PS - Độ dẹt = (a-b) / a = 1-b/ a Hình 1.1 Qua quá trình đo đạc a và b ngày càng hồn thiện và chính xác. Nước ta và nhiều nước xã hội chủ nghĩa sử dụng kết quả đo đạc của giáo sư Viện sỹ Hàn lâm Liên Xơ F.N.Crasopski đo năm 1940 đã được kiểm tra lại bằng sự khảo sát của vệ tinh nhân tạo a = 6.378.245 m b = 6.356.863 m = 1/ 298, 3 Như vậy nếu ta xây dựng một mơ hình qủa đất cĩ a = 1 m, b =0,997 m thì khi nhìn rất khĩ phân biệt được độ dẹt Các nước tư bản chủ nghĩa dùng các kết quả riêng do họ đo đạc Trong hàng hải với độ chính xác cho phép, nên coi trái đất là hình cầu với bán kính R = 6.371.110 m = 6.371, 110 km Hay: R =3.437,8 Hải lý 2
  4. Bài 2: XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN MẶT BIỂN 2.1 Đường và mặt phẳng cơ bản của người đo Đứng ở bất kỳ điểm nào trên bề mặt trái đất người đo đều cĩ những đường và mặt phẳng nhất định để làm cơ sở xác định phương hướng. Người ta đưa ra khái niệm về các đường thẳng và mặt phẳng cơ bản sau: 1/Đường chân trời thật. Là giao tuyến giữa mặt phẳng chân trời thật và bầu trời tưởng tượng 2/Mặt phẳng nằm ngang: (H) Mặt phẳng vuơng gĩc với đường dây dọi gọi là mặt phẳng nằm ngang. Khi mặt phẳng H tiếp xúc với bề mặt đất thì h=0) Nếu mặt phẳng nằm ngang đi qua mắt người quan sátHình thì gọi 2.1 là mặt phẳng chân trời thật 3/Mặt phẳng thẳng đứng: Một người đứng trên mặt đất sẽ cĩ một hướng dây dọi. Mặt phẳng chứa đường dây dọi đĩ gọi là mặt phẳng thẳng đứng (V) 4/ Mặt phẳng kinh tuyến: Là mặt phẳng cĩ chứa trục trái đất. Nếu mặt phẳng đi qua người quan sát thì gọi là mặt phẳng kinh tuyến người quan sát. 5/ Bắc Nam và đường Bắc Nam: Mặt phẳng kinh tuyến cắt mặt phẳng chân trời thật bởi một đường thẳng gọi là đường NS 6/ Mặt phẳng Đơng Tây và đường Đơng Tây: Mặt phẳng thẳng đứng vuơng gĩc với mặt phẳng kinh tuyến người quan sát gọi là mặt phẳng Đơng - Tây (R) 7/ Giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến người quan sát và mặt phẳng chân trời thật là đường Bắc - Nam. Đường thẳng nằm trên mặt phẳng chân trời thật và vuơng gĩc với đường N- S là đường Đơng - Tây 2.2 Cách chia phương hướng Để xác định phương hướng trên bề mặt đất hay cụ thể là trên mặt phẳng chân trời thật người ta đã đưa ra các hệ thống phân chia khác nhau, trong đĩ cĩ các điểm chính và hướng chính làm mốc 3
  5. Để thuận tiện, người ta chọn hướng NS làm hướng cơ bản. Nĩ chỉ gặp khĩ khăn khi người quan sát đứng ở cực, lúc đĩ hướng chính là vơ định Cĩ các hệ thống như sau: 1. Hệ nguyên vịng: - Điểm mốc được chọn là điểm N - Giới hạn tính gĩc: Tính từ điểm N, từ 00- 3600 theo chiều kim đồng hồ. - Các điểm chính trên mặt phẳng chân trời thật là điểm E(cĩ giá trị bằng 900), điểm S (giá trị gĩc 180 0); điểm W (giá trị gĩc là 270 0); điểm N (3600 hay 00) 2. Hệ ¼ vịng,. Là nguyên vịng chia ra thành 4 phần - Điểm mốc là điểm N và điểm S - Giới hạn tính gĩc. Tính từ điểm N hoặc điểm S về hai phía E, W tính từ 00- 900 Thứ tự các gĩc phần tư + Gĩc phần tư thứ nhất: từ điểm N đến điểm E + Gĩc phần tư thứ hai: từ điểm N đến điểm W + Gĩc phần tư thứ ba: từ điểm S đến điểm E + Gĩc phần tư thứ tư: từ điểm S đến điểm W S 3. Cách chia điểm Ca: Hình 2.2 Là phương pháp phân chia phương hướng đầu tiên, theo phương pháp này vịng trịn được chia ra làm 32 phần bằng nhau mỗi phần gọi là một ca cĩ trị số bằng: 1 ca = 3600/ 32 = 11015’ 4 ca chính. N, S, E, W và 4 ca phụ (NE, NW, SE, SW) Cịn lại là các ca trung gian NE: Đơng Bắc SE: Đơng Nam NNW N NNE SW: Tây Nam NW NE NW: Tây Bắc ENE NEN: Đơng Đơng Bắc WNW ESE: Đơng Đơng Nam W E SSE: Nam Đơng Nam SSW: Nam Tây Nam ESE WSW: Tây Tây Nam WSW SE WNW: Tây Tây Bắc SW Hình 2.3 SSW S SSE 4
  6. NNW: Bắc Tây Bắc Bài 3: HẢI ĐỒ 3.1 Định nghĩa Hải đồ là một loại bản đồ địa hình ở trên biển cho ta biết tất cả mọi tình hình bố cục ở trên mặt biển, dưới đáy biển (độ sâu), các chướng ngại vật, tình hình bờ biển (địa hình ), các hình dạng đường biển, hình dáng, độ cao của đảo, núi Ngồi ra hải đồ cho ta biết các bố trí về các thiết bị phụ trợ Hàng hải, vị trí và đặc điểm của chúng. Hải đồ được sử dụng để xác định vị trí tàu, vạch hướng đi và dự kiến các phương pháp hàng hải trong thời gian tới. Trên cơ sở những nguyên tắc và phương pháp tốn học, người ta tính tốn và thiết lập mối quan hệ ràng buộc chặt chẽ giữa tọa độ địa lý của các điểm trên bề mặt trái đất với hình chiếu của chúng trên mặt phẳng. Các yếu tố tốn học của hải đồ bao gồm: phép chiếu hải đồ, tỷ xích hải đồ, mạng kinh vĩ 3.2 Phân loại phép chiếu hải đồ Khác với việc sử dụng địa cầu mơ tả hình dạng của bề mặt trái đất, bản đồ (hải đồ) chỉ thỏa mãn được một điều kiện nhất định: Đẳng giác hay đẳng tích hoặc khơng thỏa mãn cả hai điều kiện này. Song nếu bỏ qua những sai sĩt cho phép thì ta cĩ thể vẽ được một phần trái đất lên bản đồ mà thỏa mãn được cả hai điều kiện đẳng giác và đẳng tích. 3.2.1 Phân loại theo đặc điểm sai sĩt (theo qui luật biến dạng) a) Phép chiếu đẳng giác: Là các phép chiếu thể hiện giá trị của gĩc khơng cĩ sai số. Phép chiếu này cho phép nhận được hình dáng đúng đắn của đối tượng trên mặt chiếu nhưng kích thước thì thay đổi. b) Phép chiếu đẳng diện: cho phép thể hiện hải đồ với giá trị diện tích của các đối tượng được thể hiện một cách chính xác nhưng hình dáng của chúng bị thay đổi c) Phép chiếu tự do: Khơng đẳng diện, khơng đẳng giác. d) Phép chiếu đẳng cự (đẳng khoảng cách): Là một trong những phép chiếu tự do. Phép chiếu này thể hiện khoảng cách theo những hướng chính khơng thay đổi và bằng tỷ lệ chính Khơng cĩ phép chiếu nào vừa đẳng diện vừa đẳng giác, sai số về gĩc càng nhỏ thì sai số diện tích càng lớn và ngược lại 3.2.2 Phân loại theo cách dựng a) Phép chiếu phương vị 5
  7. Phép chiếu phương vị cĩ hai loại: Phối cảnh và khơng phối cảnh + Phép chiếu phương vị phối cảnh Khi ta cho mặt phẳng chiếu tiếp xúc với địa cầu và vuơng gĩc với đường tia chiếu (PnO), ta cĩ hình chiếu của các vĩ tuyến là các vịng trịn đồng tâm cịn các đường kinh tuyến là những đường thẳng hội tụ tại điểm tiếp xúc. Tâm chiếu O cĩ thể nằm bất kỳ: Hình 3.1 + Phép chiếu phương vị khơng phối cảnh Người ta khơng dùng phép chiếu để thể hiện các đường kinh, vĩ tuyến mà tùy thuộc vào điều kiện cần thỏa mãn mà qui định cách vẽ riêng. Ví dụ người ta vẽ hình cầu của trái đất b) Phép chiếu hình nĩn Ta chọn một mặt nĩn tiếp xúc với hình cầu cịn trục hình nĩn thì trùng với trục quay của khối cầu. Ta sẽ chiếu các đường kinh vĩ tuyến lên mặt nĩn rồi trải dài ra trên mặt phẳng Các đường vĩ tuyến lúc này là những cung trịn đồng tâm cĩ bán kính phụ thuộc vào vĩ độ. Các đường kinh tuyến là những đường thẳng, gĩc giữa các đường kinh tuyến sẽ là δ= C.λ ( C là hệ số tỉ lệ) - Nếu trục hình nĩn vuơng gĩc với trục quay của địa cầu ta cĩ phép chiếu ngang - Nếu 0<φn<900 thì ta cĩ phép chiếu hình nĩn xiên Phép chiếu này khơng cĩ tính chất đẳng giác cũng như đẳng tích. Để khắc phục thì người ta chiếu hình cầu lên nhiều hình nĩn tiếp xúc với chúng. 6
  8. Hình 3.2 c) Phép chiếu hình trụ Cho một hình trụ tiếp xúc với hình cầu tại xích đạo, ta chiếu các đường kinh tuyến, vĩ tuyến lên mặt trụ. Khi trải mặt trụ ra thì ta cĩ hình chiếu các đường kinh tuyến là nhứng đường thẳng song song nhau, hình chiếu các đường vĩ tuyến là các đường vuơng gĩc với đường kinh tuyến Hình 3.3 Phép chiếu này thỏa mãn tính đẳng tích và đẳng giác 4. Mức độ tin cậy của hải đồ Hải đồ là một phương tiện khơng thể thiếu dùng để hàng hải nhưng mức độ tin cậy của chúng thì lại khác nhau. Để đánh giá mức độ tin cậy của một hải đồ cần phải xem xét tới các yếu tố sau: - Thời gian xuất bản và tu chỉnh hải đồ: Những hải đồ mà thời gian xuất bản càng gần thời gian sử dụng hoặc đã được tu chỉnh mới nhất thì cĩ độ tin cậy càng lớn. Số liệu ngày tháng, năm xuất bản được ghi ở gĩc bên trái phía dưới hải đồ - Tỉ lệ hải đồ: Hải đồ cĩ tỉ lệ càng lớn thì càng thể hiện được chi tiết và độ chính xác càng cao 7
  9. - Giá trị độ sâu ghi trên hải đồ: Nếu độ sau được ghi một cách liên tục, mật độ dày đặc thì chứng tỏ đáy biển đã được khảo sát kỹ càng và càng tin cậy. Hải đồ cĩ những khoảng trống khơng được ghi độ sâu hoặc cĩ những đường đẳng sâu chưa đầy đủ và như vậy chưa đáng tin cậy - Hình thể và chất đáy của biển: Hình thể đáy biển biết được qua độ sâu ghi trên hải đồ, nếu hình thể đáy biển biến thiên đều đặn chứng tỏ đáy biển khơng phức tạp, khơng cĩ những biến thiên đột ngột của đáy như san hơ, núi lửa ngầm Ngồi ta chất đáy cho ta biết tính chất phức tạp hay thuần túy của nĩ 5 Những chú ý khi sử dụng hải đồ - Phải sử dụng hải đồ cĩ tỉ lệ xích lớn và được lập theo những số liệu mới nhất gần với thời gian sử dụng - Nếu trên hải đồ cĩ những khoảng trống khơng ghi độ sâu thì ta coi khu vực đĩ chưa được khảo sát và cĩ thể nguy hiểm. Nếu xung quanh đĩ cĩ độ sâu nhỏ thi khơng hàng hải vào khu vực đĩ - Khu vực cĩ độ sâu thay đổi lớn thì chứng tỏ địa hình đáy biển phức tạp cần hàng hải một cách cẩn thận, hoặc khu vực mà san hơ đang phát triển thì khơng nên dẫn tàu đi qua - Phải đọc kỹ các khuyến cáo, ghi chú ghi trên hải đồ trước khi sử dụng - Cần chuẩn bị và tu chỉnh tốt hải đồ trước khi sử dụng 8
  10. Bài 4: DỰ ĐỐN ĐƯỜNG TÀU CHẠY VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU 4.1 Dự đốn đường tàu chạy bằng cách vẽ (thao tác) Để dẫn tàu an tồn phải dự đốn trước được hướng và quãng đường tàu chạy dựa trên cơ sở phân tích tổng hợp tình hình khí tượng thủy văn, phao tiêu, luồng lạch, nhiệm vụ chuyến đi Trong phương pháp dự đốn bằng cách vẽ, người ta thường xuyên kiểm tra đường đi của tàu bằng các vị trí xác định. Tồn bộ cơng tác vẽ họa trên hải đồ, thống kê và kiểm tra sự chuyển động của con tàu gọi là thao tác hải đồ. 4.1.1 Thao tác sơ bộ Bất cứ con tàu nào trước mỗi chuyến đi đều phải thao tác sơ bộ. trước khi thao tác sơ bộ phải nghiêm cứu kỹ các chỉ dẫn hàng hải, như hàng hải chỉ nam, danh mục phao tiêu, đèn biển, tình hình khí tượng thủy văn, tu chỉnh hải đồ theo những thơng báo hàng hải mới nhất cĩ trong tay. Việc thao tác sơ bộ được tiến hành trên tổng đồ. Khi thao tác phải: - Nghiên cứu tuyến đường sắp tới - Chọn đường đi tối ưu, an tồn - Thao tác hướng HT và quãng đường tàu chạy - Đảm bảo diện tích cần thiết cho phép tàu đi chệch ra khỏi đường đi dự tính do các nguyên nhân khác nhau - Ghi rõ các điểm chuyển hướng, đánh dấu các mục tiêu quan trọng dùng để chuyển hướng - Dự tính thời gian chuyến đi để tính các khoản dự trù khác - Kiểm tra hải đồ, sách tham khảo Khi buộc tàu phải chạy qua những vùng nguy hiểm, cần tính tốn sao cho tàu chạy vào ban ngày 4.1.2 Thao tác sơ bộ Việc thao tác chính thức được tiến hành trên hải đồ dẫn đường cĩ tỷ lệ xích lớn. Trước khi thao tác phải chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ. Việc thao tác phải: - Thao tác trên hải đồ đã được hiệu chỉnh và cĩ tỉ lệ xích lớn nhất - Thao tác liên tục trong suốt thời gian từ cảng xuất phát đến cảng đích - Thao tác chu đáo cẩn thận, chú ý tới khả năng tàu cĩ thể chệch khỏi hướng đi - Thao tác liên tục từ điểm này tới điểm khác, khơng bỏ lỡ dịp kiểm tra bằng vị trí xác định 9
  11. - Cẩn thận, sạch sẽ Khi thao tác hướng thật phải ghi HL, ΔL. Bên cạnh mỗi điểm dự đốn hay xác định phải ghi giờ quan trắc và chỉ số tốc độ kế. giờ quan trắc ghi ở tử số với độ chính xác tới 1 phút, chỉ số quãng đường trên tốc độ kế ghi ở mẫu số với độ chính xác tới 0,1 vạch chia, vạch phân số kẻ song song với vĩ tuyến. nếu cĩ ảnh hưởng của yếu tố bên ngồi như giĩ, dịng, ngồi HT phải thao tác hướng thực tế của tàu. Các vị trí xác định phải ghi đúng ký hiệu qui định. Khi chạy biển ít nhất 1 giờ phải xác định vị trí một lần. khi hành trình qua luồng hẹp hay các khu vực nguy hiểm phải xác định vị trí liên tục 3 đến 5 phút 1 lần Tồn bộ cơng tác thao tác hải đồ chỉ được xĩa khi cĩ lệnh của thuyền trưởng 4.2 Phương pháp xác định vị trí tàu 4.2.1 Xác định vị trí tàu bằng hai phương vị 4.2.1.1 Cơ sở lý thuyết Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được bằng mắt thường được 2 mục tiêu cĩ ghi trên hải đồ và cĩ la bàn với số hiệu chỉnh chính xác. Ta dùng la bàn tiến hành đo đồng thời hai phương vị tới hai mục tiêu thì vị trí tàu là giao của hai đường phương vị PT. Chọn mục tiêu gần tàu sao cho θ = 300 - 1500 4.2.1.2 Thứ tự tiến hành Đo PLA và PLB ghi T/TK, mục tiêu gần mũi lái đo trước, chính ngang đo sau. Hiệu chỉnh ΔL được PT, trên hải đồ ta thao tác PTAN, PTBN, giao của chúng cho ta vị trí tàu. Nếu thời gian quan trắc lớn hơn 1 phút, tốc độ tàu lớn hơn 12kts ta phải qui về cùng một thời điểm. PLA1 và PLB ghi T/TK; đo PLA2; PLAN Tính PLA = (PLA1 + PLA2 ). PLBN Chọn sao cho Δt1 = Δt2 Hình 4.1 4.2.1.3 Nhận xét và đánh giá Ưu điểm: Đây là phương pháp đơn giản, nhanh chĩng được áp dụng nhiều trong thực tế. Nhược điểm: Khơng kiểm tra được sai số nhầm lẫn của vị trí tàu F vì khơng cĩ mục tiêu thứ 3 để kiểm tra. 4.2.2 Xác định vị trí tàu bằng ba phương vị 4.2.2.1 Cơ sở lý thuyết 10
  12. Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được ba mục tiêu cĩ ghi trên hải đồ. Dùng la bàn đo 3 phương vị đến ba mục tiêu. Nếu cạnh của tam giác sai số nhỏ hơn 5mm trên hải đồ cĩ tỉ xích 1:200.000 ta cĩ thể lấy tâm của tam giác sai số làm vị trí tàu. Nếu khơng ta phải khử tam giác sai số. 4.2.2.2 Thứ tự tiến hành Để nâng cao độ chính xác chọn mục tiêu thuận tiện cho việc đo phương vị và chọn sao cho 30 0<θ<1500. Ưu tiên chọn mục tiêu nhân tạo: hải đăng, chập tiêu Mục tiêu tự nhiên: Đảo, mép hồ, phao nổi, đèn nổi Những mục tiêu này phải được ghi trên hải đồ. Những mục tiêu cĩ phương vị thay đổi nhanh đo sau, thay đổi chậm đo trước tức là những mục tiêu phía mũi lái trước, gần chính ngang đo sau. 4.2.2.3 Tiến hành đo đạc: Dùng la bàn đo 3 phương vị đến 3 mục tiêu. Nếu khoảng thời gian đo phương vị nhỏ hơn 1 phút, tốc độ tàu nhỏ hơn 12kts thì coi như thao tác cùng thời điểm, nếu khơng phải tiến hành qui về cùng một thời điểm như sau: Đo PLA1, PLB1, PLC ghi T/TK, đo PLA2, PLB2 PLA = (PLA1+PLA2); PLB = (PLB1+PLB2) Lưu ý sao cho khoảng thời gian giữa các lần đo bằng nhau. Hiệu chỉnh ΔL, tìm PTA, PTB, PTc. Chuyển qua PTN rồi thao tác lên trên hải đồ Nếu vận tốc của tàu lớn ta qui về cùng một thời điểm bằng phương pháp sau: Tại T1/TK1 xác định PLA hiệu chỉnh ΔL được PTNA Tại T2/TK2 xác định PLB hiệu chỉnh ΔL được PTNB Tại T3/TK3 xác định PLC hiệu chỉnh ΔL được PTNC Tại A và B kẻ song song với HT, đặt ΔS 1 = VTK (T2 - T1) và ΔS2 = VTK (T3 - T2); tại hai đầu mút của S1 và S2 kẻ PTNA, PTNB, tại C kẻ PTNC. Giao của chúng cho vị trí tàu tại T3/TK3 B’ A’ B HT Hình 4.2 11
  13. 4.2.2.4 Nhận xét và đánh giá Phương pháp này cho phép kiểm tra độ chính xác của sai số la bàn Khi xác định vị trí tàu bằng 2 đường vị trí thì việc đánh giá độ chính xác của vị trí xác định hết sức khĩ khăn. Nếu ta dùng 3 đường vị trí cĩ thêm đường vị trí thứ 3 để kiểm tra. 4.3 Xác định vị trí tàu bằng hai khoảng cách 4.3.1 Cơ sở phương pháp Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được hai mục tiêu cĩ ghi rõ trên hải đồ và thuận tiện cho việc đo khoảng cách. Từ tàu sử dụng radar đo khoảng cách tới 2 mục tiêu trên ta sẽ xác định được hai đường đẳng trị là hai cung trịn cĩ tâm là hai mục tiêu và bán kính lần lượt là khoảng cách đo được tới hai mục tiêu đĩ. Thao tác 2 cung trịn đĩ lên hải đồ. Giao điểm của hai cung trịn này là gần vị trí dự đốn là vị trí tàu xác định. 4.3.2 Thứ tự tiến hành Khi đã xác định được hai mục tiêu A, B dùng để xác định vị trí tàu. Nhanh chĩng sử dụng radar đo khoảng cách tới hai mục tiêu theo nguyên tắc mục tiêu nào biến thiên chậm đo trước, mục tiêu nào biến thiên nhanh đo sau. Giả sử đo khoảng cách mục tiêu A ta được DA A Giả sử đo khoảng cách B mục tiêu B ta được DB DB DA 4.3.3 Thao tác Trên hải đồ lấy A, B làm tâm lần lượt quay các cung trịn HT cĩ bán kính tương ứng D A, DB. F Giao điểm của hai cung trịn vừa vẽ ở gần vị trí dự đốn là vị Hình 4.3 trí tàu xác định. Nếu Δt lớn ta phải qui về cùng một thời điểm. 4.4 Xác định vị trí tàu bằng ba khoảng cách 4.4.1/ Cơ sở phương pháp Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được ba mục tiêu cĩ ghi rõ trên hải đồ và thuận lợi cho việc đo khoảng cách bằng radar. Từ tàu sử dụng radar đo nhanh khoảng cách tới 3 mục tiêu trên ta sẽ xác định được 3 đường đẳng trị là 3 cung trịn cĩ tâm là 3 mục tiêu và bán kính lần lượt là khoảng cách đo được tới 3 mục tiêu đĩ. 12
  14. Thao tác 3 cung trịn đĩ lên hải đồ. Giao điểm của 3 cung trịn đĩ ở gần vị trí dự đốn là vị trí tàu xác định. 4.4.2 Thứ tự tiến hành Khi đã xác định được 3 mục tiêu A, B, C dùng để xác định vị trí tàu. Sử dụng Radar nhanh chĩng đo khoảng cách tới các mục tiêu đĩ: mục tiêu gần chính ngang đo trước, mục tiêu gần mũi lái đo sau. 4.4.3 Thao tác A B Trên hải đồ lấy A, B, C làm tâm lần lượt quay các DB cung trịn cĩ bán kính tương ứng DA, DB, DC. C Theo lý thuyết 3 cung DA trịn sẽ giao nhau tại một DC điểm ở gần vị trí dự đốn và đĩ chính là vị trí tàu xác định. Nhưng do cĩ sai số do HT đo thực tế 3 cung trịn trên sẽ Hình 4.4 giao nhau tạo thành một tam giác gọi là tam giác sai số. Nếu cạnh của tam giác đĩ <5mm trên hải đồ 1:200.000, ta lấy tâm tam giác sai số làm vị trí tàu. Nếu khơng ta tạo tam giác sai số thứ hai bằng cách thêm hay bớt đi khoảng cách đo được một lượng sai số như nhau, nối các đỉnh tương ứng của hai tam giác sai số được vị trí tàu. 4.5 Xác định vị trí tàu bằng một phương vị và một khoảng cách đồng thời đến một mục tiêu. 4.5.1 Cơ sở phương pháp Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được một mục tiêu cĩ ghi rõ trên hải đồ, thuận tiện cho việc đo phương vị và khoảng cách tới mục tiêu. Ta tiến hành đo đồng thời khoảng cách và phương vị tới mục tiêu đĩ ta sẽ xác định được 2 đường đẳng trị đường phương vị và đường trịn khoảng cách. Giao của hai đường đẳng trị cho ta vị trí tàu xác định. Phương pháp này đơn giản nhanh chĩng và tương đối chính xác và được sử dụng rộng rãi trong hàng hải. Ngồi ra khi ở khu vực hàng hải cĩ hai mục tiêu, một mục tiêu thuận lợi cho việc đo phương vị (mục tiêu A), một mục tiêu thuận lợi cho việc đo khoảng cách (mục tiêu B) ta cũng cĩ thể sử dụng phương pháp này. Ta đồng thời đo phương vị tới mục tiêu A và đo khoảng cách tới mục tiêu B. 4.5.2 Thứ tự tiến hành Vào thời điểm xác định vị trí của mục tiêu đồng thời đo khoảng cách và phương vị tới mục tiêu A (trường hợp một mục tiêu) hay đồng thời đo khoảng cách tới mục tiêu B và phương vị mục tiêu A (trường hợp hai mục tiêu). 13
  15. Để đo phương vị ta cĩ thể dùng la bàn hoặc radar nhưng để nâng cao độ chính xác của vị trí xác định nên sử dụng la bàn để đo phương vị tới mục tiêu vì sai số trong việc đo phương vị bằng la bàn nhỏ hơn nhiều so với phương vị bằng radar. Để đo khoảng cách ta dùng radar, 4.5.3 Thao tác A DA F HT PTN A Hình 4.5 Đo phương vị tới A được PLA, hiệu chỉnh độ lệch la bàn ΔL ta được PTA Đo khoảng cách tới A được DA Từ A kẻ PTNA và vẽ cung trịn DA giao của hai đường cho ta vị trí tàu F vào thời điểm T/TK 14
  16. Bài 5: HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TỒN CẦU GPS 5.1 Cấu tạo của hệ thống định vị tồn cầu Hệ thống định vị tồn cầu bao gồm 3 khâu: - Khâu vệ tinh. - Khâu điều khiển. - Khâu sử dụng. 5.1.1 Khâu vệ tinh: Gồm 28 vệ tinh quay xung quanh trái đất hai lần trong ngày trong quỹ đạo rất chính xác. Hình 5.1 Phần vũ trụ sẽ bảo đảm cho bất kỳ vị trí nào trên quả đất đều cĩ thể quan sát được 4 vệ tinh ở gĩc trên 15 độ (nếu gĩc ở ngưỡng 10 độ thì cĩ thể quan sát được 10 vệ tinh và ở gĩc ngưỡng 5 độ cĩ thể quan sát được 12 vệ tinh. Nhiệm vụ chủ yếu của các vệ tinh. Ghi nhận và lưu trữ các thơng tin được truyền đi từ khâu điều khiển. Xử lý dữ liệu cĩ chọn lọc trên vệ tinh. Duy trì chính xác cao của thời gian bằng các đồng hồ nguyên tử Chuyển tiếp thơng tin đến người sử dụng. Thay đổi quỹ đạo bay của vệ tinh theo sự điều khiển từ mặt đất 5.1.2. Khâu điều khiển Gồm một trạm điều khiển chính, 5 trạm thu số liệu, 3 trạm truyền số liệu Cơng nghệ xử lý gồm: Tính lịch thiên văn, tính và hiệu chỉnh đồng hồ, hiệu chỉnh quỹ Bộ phận điều khiển trên mặt đất mơ tả trên hình vẽ, các trạm giám sát khơng cần người trơng coi, chịu sự kiểm sốt của trạm điều khiển chính, cĩ nhiệm vụ thu thập thơng tin từ vệ tinh, liên tục kiểm sốt vị trí vệ tinh, cập nhật thời gian và cung cấp lịch sao cho vệ tinh dùng để đảm bảo sự đồng bộ thời gian với thời gian chuẩn và vị trí trên trái đất. các dữ liệu này được truyền về trạm điều khiển chính 15
  17. Hình 5.2 Trạm điều khiển chính tiếp nhận, xử lý các thơng tin, sai số dữ liệu từ các trạm giám sát truyền về và cập nhật, biên tập các bản tin đạo hàng, cung cấp thời gian chuẩn, tính tốn các thơng số vệ tinh, đưa ra các lệnh điều khiển rồi truyền chúng đến các trạm dẫn động, định giờ phát đến các vệ tinh GPS 5.1.3. Khâu sử dụng gồm Khi ta di chuyển hay dừng tại chỗ, máy thu GPS nhận tín hiệu từ vệ tinh rồi tính tĩan định vị. Kết quả tính được là tọa độ hiển thị trên màn hình bộ ghi số liệu. Bộ ghi số liệu là máy cầm tay, cĩ phần mềm thu thập số liệu. Bộ ghi số liệu cĩ thể ghi vị trí hoặc gắn thơng tin thuộc tính với vị trí. Máy tính, phần mềm xử lý số liệu: Hệ thống GPS cĩ kèm theo phần mềm xử lý số liệu. Sau khi thu thập số liệu ở thực địa, phần mềm chuyển số liệu vị trí và thơng tin thuộc tính sang máy tính (PC), sau đĩ phần mềm sẽ nâng cao độ chính xác (bằng kỹ thuật phân sai). Phần mềm xử lý số liệu GPS cịn cĩ chức năng biên tập hoặc vẽ. Phần mềm này cũng hỗ trợ thu thập các yếu tố địa lý và thơng tin thuộc tính cho GPS hoặc các cơ sở dữ liệu khác. 5.2 Nguyên lý xác định vị trí bằng GPS Để giải thích một cách đơn giản, theo như hình 22.04, đầu tiên giả sử đã biết vị trí của hai vệ tính trong khơng gian, cả hai vệ tinh và máy thu của người sử dụng đều trang bị các đồng hồ đồng bộ với nhau. Khi vệ tinh phát ra một tín hiệu vào thời điểm được ghi lại trên đồng hồ người sử dụng và người sử dụng thu nhận được tín hiệu đĩ sau 1 giây, thời lượng sĩng truyền lan từ vệ tinh đến người sử dụng là c.t (trong đĩ c là tốc độ sĩng radio trong khơng gian bằng 300.000 km/s). Vị trí của người quan sát nằm trên một quả cầu tưởng tượng cĩ bán kính R = Hình 5.3 c.t. Vị trí người quan sát vừa nằm trên quả cầu tưởng tượng vừa nằm trên trái đất, cho nên vị trí đĩ chắc chắn nằm trên đường giao nhau của mặt quả cầu và mặt trái đất, đĩ là đường vị trí thứ nhất A. Cùng cách như vậy, đồng thời đo khoảng cách đến một vệ tinh khác ta cĩ đường vị trí thứ hai B. hai điểm P là vị trí của người quan sát. Hai đường vị trí này cắt nhau tại hai điểm, trong đĩ điểm P là vị trí của người quan sát. Hai điểm đĩ thường cách nhau rất xa nên khơng thể nhầm lẫn được Để thực hiện việc đo khoảng cách, cĩ 3 vấn đề cần giải quyết: 1. Xác định mối quan hệ giữa đồng hồ máy thu GPS của người dùng với đồng hồ trên vệ tinh 16
  18. 2. phương pháp đo thời gian với độ chính xác cao, sai số thời gian 10-7s tương với sai số đo khoảng cách là cxt = 3x108x10-7 = 30 mét 3. thơng báo cho người sử dụng thời gian chính xác mà vệ tinh phát tín hiệu 5.3 Độ chính xác của hệ thống GPS - Sai số do hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh khơng chính xác Khoảng cách tính tốn từ vệ tinh đến máy thu phụ thuộc vào khoảng thời gian truyền tín hiệu ∆T mà máy thu đo được. Mặt khác khoảng thời gian ∆T lại phụ thuộc rất lớn vào đồng hồ của vệ tinh và của máy thu GPS. Trên mỗi vệ tinh người ta trang bị đồng hồ nguyên tử cĩ độ chính xác rất cao, nĩ cĩ sai số khơng quá 2.10 -3 s trong 1 ngày. Tuy nhiên đồng hồ nguyên tử vệ tinh lại lệch so với giờ chuẩn 10 -3 s và tuy độ lệch này luơn được hiệu chỉnh, song số hiệu chỉnh này vẫn cĩ sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của vị trí tàu. Sai số này khoảng 15m - Sai số do lập lịch vệ tinh khơng chính xác Trên cơ sở quan sát vệ tinh, khâu điều khiển dự đốn, tính tốn quỹ đạo, vị trí của vệ tinh trong tương lai để cung cấp cho máy thu tính tốn xác định vị trí. Tuy nhiên, quỹ đạo của vệ tinh lại chịu ảnh hưởng của lực hấp dẫn của nhiều thành phần như: trái đất, mặt trời và các thiên thể cĩ độ lớn khĩ tính tốn trước được nên việc lập lịch vệ tinh dễ cĩ sai số. Tất cả các nguyên nhân này gây sai số đối với vị trí xác định khoảng 8.4m - Sai số do tầng khí quyển Khi sĩng truyền từ vệ tinh xuống mặt đất phải xuyên qua lớp khí quyển bao quanh nên nĩ làm cho sĩng truyền thay đổi tốc độ và bị khúc xạ đặc biệt là khi xuyên qua tầng ion. Sai số do tầng ion tác động lên vị trí xác định vào khoảng 20-30m vào ban ngày và 3-6m vào ban đêm, sai số này khơng thể hiệu chỉnh và khử hết nên nĩ vẫn tồn tại khoảng 2m - Sai số lựa chọn Với mục đích bảo mật, sai số này khoảng 39 m. đối với máy thu GPS thì sai số này được biết trước và loại trừ được - Sai số do nhiễu máy thu, do phản xạ, do người quan sát di chuyển Tổng hợp sai số này khoảng 6m -Độ suy giảm mức chính xác -sai số DOP Đặc tính hình học của vệ tinh được thể hiện bằng thơng số DOP, thơng số đặc tính hình học này biểu thị độ chính xác của vị trí tàu. Về mặt hình học, cĩ thể coi như nếu các vệ tinh càng phân bố rộng trên khơng gian thì độ chính xác càng tăng, giống như trường hợp gĩc kẹp giữa các đường vị trí càng gần 90 0 trong hàng hải địa văn thì độ chính xác càng cao Tổng hợp trung bình các loại sai số trên được thống kê theo bảng sau: 17
  19. Nguyên nhân gây sai số Sai số Sai số do đồng hồ vệ tinh 15m Sai số tầng ion và độ trễ ở tầng khí 5.5m quyển Sai số do phản xạ 6m Sai số do đồng hồ máy thu 3m Sai số lựa chọn SA 30m Sai số do lịch vệ tinh khơng chính xác 8.4m Cc sai số khác 20m CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 1 Câu 1: Trình bày những khái niệm cơ bản về quả đất? Câu 2: Trình bày các phép chiếu trên hải đồ? Câu 3: Trình bày các sai số trong hệ thống GPS? Câu 4: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 2 đường khoảng cách? Câu 5: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 3 đường khoảng cách? Câu 5: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 2 phương vị? Câu 6: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 3 phương vị? Câu 7: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 1 phương vị và 1 khoảng cách? 18
  20. Chương II THIẾT BỊ HÀNG HẢI Bài 1 MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM 1.1 Nguyên lý hoạt động của máy đo sâu hồi âm 1.1.1 Nguyên lý đo sâu bằng sĩng âm TTĐ C TTĐK: trung tâm điều khiển. K B K M MF: máy phát. Đ F F: màng dao động phát. L T: màng dao động thu. T F KĐ: khuyếch đại. h CB: chỉ báo. Để đo độ sâu dưới đáy tàu người ta sử Hình 1.1 dụng phương pháp sau: từ trung tâm điều khiển phát, điều khiển máy phát để tạo ra xung dao động cực mạnh phát xuống máy phát. Xung dao động qua màng dao động phát tạo ra sĩng siêu âm phát xuống đáy biển. Khi sĩng siêu âm gặp đáy biển, phản xạ trở lại, màng dao động thu nhận được sĩng siêu âm, người ta đo được khoảng thời gian phát và thời gian thu. Vì vậy, tính được độ sâu dưới đáy biển theo cơng thức sau: 2 2 c.t L h = 2 2 - c: Vận tốc sĩng siêu âm trong nước biển. - t: Thời gian thu và phát. - L: Khoảng cách giữa màng dao động thu và phát. Để chỉ báo tín hiệu độ sâu, màng dao động thu sĩng siêu âm để biến thành dao động điện áp đến bộ phận khuyếch đại tín hiệu, đưa đến trung tâm điều khiển rồi đến máy chỉ báo độ sâu. Nếu độ sâu lớn thì L/2 rất nhỏ so với c.t/2 nên độ sâu cĩ thể viết: h = c.t 2 Thực tế, nhiều máy đo sâu hiện nay người ta chỉ sử dụng một màng dao động kép (vừa phát, vừa thu) nên khử được sai số do cĩ khoảng cách L. Như vậy, việc đo sâu bằng sĩng âm thực chất là việc đo khoảng thời gian giữa lúc phát và thu sĩng siêu âm. Vì khoảng thời gian này rất nhỏ, nên việc đo được chúng tương đối phức tạp. 19
  21. Để biểu thị độ sâu đo được thơng qua thời gian đo được bằng nhiều phương pháp như: - Dùng đèn chỉ thị độ sâu. - Ghi độ sâu bằng băng giấy. - Dùng màn hình điện tử. - Chỉ báo bằng số. 1.1.2 Phương pháp tạo ra sĩng siêu âm: Các dụng cụ thủy âm (máy đo sâu), người ta dùng phương pháp sau để tạo sĩng âm: - Trong mơi trường đàn hồi, người ta đặt một nguồn phát sĩng siêu âm (màng dao động phát). Màng dao động đĩ cĩ bề mặt tiếp xúc với các phần tử của mơi trường và làm thay đổi áp lực của mơi trường, sự thay đổi trạng thái của mơi trường bị nén hoặc dãn ra nhờ sự đàn hồi mà được truyền từ phần tử này sang phần tử khác. Đĩ là sự truyền sĩng siêu âm trong mơi trường. - Nếu trong vùng cĩ sự tác động của nguồn âm, ta đặt một vật cĩ khả năng dao động dưới tác dụng của mơi trường bên ngồi thì vật đĩ sẽ lặp lại những dao động của nguồn. Như vậy, ta thu được sĩng siêu âm (màng dao động thu). Sau đây là những phương pháp tạo ra và thu sĩng siêu âm. a) Phương pháp tạo sĩng siêu âm (chế tạo ra màng dao động phát): Hiệu ứng từ thuận: khi cho một thanh kim loại cĩ từ tính như: niken, cơban, và cuốn xung quanh nĩ những vịng dây, sau đĩ cho dịng điện xoay chiều cĩ tần số cao chạy qua thì lúc này thanh kim loại bị thay đổi kích thước (thay đổi chiều dài, chiều rộng theo quy luật của tần số nguồn điện tác dụng). ∆L L ∆L Hình 1.2 Nếu ta cĩ nhiều thanh kim loại như trên ép chặt lại với nhau như thế và cho dịng điện xoay chiều hoặc một chiều dưới dạng xung điện cực mạnh chạy qua thì dưới tác dụng của dịng điện, các thanh kim loại sẽ thay đổi kích thước theo quy luật tần số dịng điện và như vậy các thanh kim loại sẽ va đập vào nhau, lúc đĩ phát ra âm thanh cĩ tần số nhất định. Nếu các thanh kim loại được ép với nhau càng chặt thì tần số âm càng lớn, sẽ tạo ra sĩng siêu âm. Lợi dụng hiệu ứng này người ta chế tạo ra màng dao động phát. 20
  22. b) Phương pháp thu sĩng siêu âm (chế tạo màng dao động thu): Hiệu ứng từ nghịch: gồm thanh kim loại ∆L như: niken, xung quanh cĩ cuộn dây. Nếu ta dùng lực cơ học để làm thay đổi chiều dài của thanh niken bằng cách kéo hoặc nén thì lúc này thanh kim loại cĩ nhiễm từ. v Trọng lượng của cuộn dây đĩ ta thấy suốt điện động ra của cuộn dây luơn tỉ lệ với tần số kéo nén, gọi là hiện tượng cảm ứng từ nghịch. Áp dụng để chế tạo màng dao ∆L động thu sĩng hình sin Hình 1.3 Màng dao động thu dựa trên nguyên lý sau: gồm các thanh niken ép lại với nhau và cĩ cuộn dây xung quanh, khi sĩng âm phản xạ trở về từ đáy biển, tác dụng vào thanh kim loại. Lúc này sĩng âm truyền trong mơi trường nước biển chạy qua lớp tiếp giáp với mơi trường thứ hai là thanh kim loại niken, làm kim loại này rung lên theo tần số của nguồn âm, các thanh kim loại này va đập vào nhau chúng di chuyển tường đối trong lịng cuộn dây mà thanh kim loại niken đã cĩ từ tính sẵn nên trong cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng. Như vậy tín hiệu sĩng âm thu về được chuyển thành tín hiệu điện. Nhược: Nguồn tiêu thụ của màng dao động tương đối lớn. Thơng thường 1500 – 2000(V) phĩng qua cuốn dây này mới tạo ra được cơng suất yêu cầu của máy phát Rất nguy hiểm cho người thợ sửa chữa. Tần số phát ra trong 1 phạm vi từ 24 Khz – 35 Khz Kích thước của màng dao động thu phát cồng kềnh 1.1.3 Chọn tần số sĩng siêu âm để đo sâu: Người ta sử dụng sĩng siêu âm để đo sâu vì nĩ cĩ những ưu điểm sau: - Sĩng siêu âm dễ phát ra búp phát hẹp từ màng dao động phát để tập trung năng lượng xuống đáy biển, giảm được cơng suất của máy phát, sự tập trung năng lượng cịn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của màng dao động phát. Sinα = K  d α: Gĩc mở cực đại của búp phát. K: hệ số phụ thuộc vào nguồn phát. d: Kích thước màng phát. Như vậy, ta thấy nếu tăng tần số (giảm bước sĩng) thì giảm, lúc đĩ tăng khả năng định hướng của búp phát. Mặt khác, giảm bước sĩng sẽ làm tăng khả năng phản xạ ở bề mặt. Tuy nhiên, nếu bước sĩng giảm thì sự tổn hao năng lượng lớn, tầm xa giảm. 21
  23. Nếu dùng sĩng âm cĩ tần số thấp (bước sĩng lớn) thì dễ lọt tạp âm, búp phát rộng, hệ số định hướng giảm, năng lượng bị phân tán trên nhiều hướng do đĩ năng lượng phát đi khơng được xa. Ta thấy chọn tần số làm việc cho máy đo sâu phù hợp với kiều kiện hàng hải tương đối phức tạp, cĩ nhiều mâu thuẩn. Thơng thường, các máy đo sâu hiện nay người ta chọn tần số 20 – 50 KHz, một số máy cĩ thể chọn tần số cao hơn (phù hợp cho các máy dị tìm cá). Các máy đo sâu hiện nay cĩ thể thay đổi được tần số phát để phù hợp với điều kiện hàng hải. 1.2 Thiết bị tự ghi độ sâu Băng truyền động quấn qua hai rịng rọc được kéo bằng một mơ tơ quay nhanh với tốc độ ổn định chính xác, trên băng truyền động gắn một ghi ép chặt trên mặt giấy ghi. Trên bề mặt giấy ghi tráng một lớp kim loại mỏng (thường dùng lá nhơm), trên đĩ phủ một lớp chất khơng dẫn điện mỏng nữa. Khi cĩ một điện thế dẫn quan kim ghi thì lớp trên của kim loại bị cháy và làm lộ ra lớp kim loại với màu sắc khác Khi máy hoạt động, nam châm kích phát, gắn trên băng truyền động, lướt qua đầu cảm biến (gắn cố định) thì mạch điện được đĩng kín khiến máy phát tạo ra một xung dao động cơ học và phát sĩng Hình 1.4 âm vào đáy biển. cùng lúc đĩ kim ghi cũng chỉ đúng vị trí “zero” trên thang tỷ lệ giấy ghi. Trong khi bút ghi vẫn tiếp tục di chuyển thì một phần năng lượng của xung phản hồi từ đáy biển được bộ tạo dao động thu nhận được và chuyển từ tín hiệu cơ thành tín hiệu điện rồi đưa qua bộ khuếch đại và đưa về bút ghi vẽ thành một vệt đen trên giấy ghi để chỉ báo độ sâu Khi thay đổi các thang đo khác nhau thì cũng thay đổi tốc độ mơ tơ cho phù hợp Ngồi hai phương pháp chỉ báo độ sâu như trên cịn cĩ loại chỉ báo theo nguyên lý kỹ thuật số 1.3 Sai số của máy đo sâu hồi âm 22
  24. Sai số do máy đo sâu hồi âm nhận được cĩ thể chia ra làm hai loại: sai số dụng cụ và sai số phương pháp. - Sai số dụng cụ: là sai số sinh ra do sự chưa thật hồn chỉnh của thiết bị, của các chi tiết máy hay do sự điều chỉnh chưa hợp lý. Muốn hạn chế sai số này phải lắp đặt, chỉnh lý, bảo quản, khai thác máy một cách thích hợp. - Sai số phương pháp: sai số này chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố bên ngồi hay sinh ra từ nguyên lý của máy đo sâu hồi âm. Sau đây là một số loại sai số này: 1.3.1 Sai số mạch 0 Như ta đã biết theo nguyên lý đo sâu thời điểm phát thì kim ghi (hoặc tia quyét phải bắt đầu ứng với vị trí 0 m trên thước. Nhưng trong thực tế khi bắt đầu phát thì kim ghi hoặc tia quyét xuất phát ở thời điểm ±0m Nếu ở vị trí -0m người ta gọi là hiện tượng phát sớm Nếu ở vị trí +0m người ta gọi là hiện tượng phát muộn Phát sớm hay phát muộn đều cĩ kết quả đọc độ sâu sai. Để kiểm tra trực giác khi hoạt động máy đo sâu thì 1 số máy người ta lắp thêm đường zero liner. Lúc đĩ người ta xoay núm zero liner về vị trí 0m. Một số máy người ta dùng đường zero liner để điều chỉnh theo đường mớn nước. Như vậy độ sâu đọc được ta khơng cần phải cộng thêm mớn nước của con tàu. Một số máy đo sâu khơng lắp thêm thiết bị này thì vấn đề điều chỉnh phát đúng vạch 0 gặp rất nhiều khĩ khăn yêu cầu cĩ thợ sửa chữa chuyên ngành. 1.3.2 Sai số do tốc độ truyền âm tính tốn khác với trị số thật: Khi tính tốn, thiết kế máy đo sâu hồi âm, người ta lấy tốc độ truyền âm trong nước biển là một giá trị khơng đổi (1500 m/s). Nhưng thực tế, tốc độ truyền âm là một hàm của nhiều biến số như: độ mặn, nhiệt độ, áp suất, độ sâu, sự khác nhau của một số vùng nước, tốc độ truyền âm của mỗi vùng cũng khác nhau, sự chênh lệch giữa tỷ số tốc độ thật và tốc độ tính tốn cĩ thể lớn đáng kể, ảnh hưởng tới độ chính xác của phép đo. Người ta xác định sai số này bằng cơng thức: C h = h ( -1) Co h: độ sâu khi đo (độ sâu đo được trên máy). Co: tốc độ tính tốn của sĩng siêu âm. C: tốc độ thật của sĩng siêu âm. Khi Co > C thì h mang dấu âm. Khi Co < C thì h mang dấu dương. Tốc độ truyền âm trong nước biển từ: 1460 m/s đến 1550 m/s. 1.3.3 Sai số do đáy biển nghiêng: 23
  25. Các máy đo sâu sử dụng sĩng siêu âm với tần số khoảng 20 -35 MHz. Để tăng tính định hướng, với khoảng tần số này, màng dao động phát phát sĩng siêu âm xuống đáy biển thành búp phát cĩ gĩc mở . Như vậy, khi đáy biển nghiêng so với mặt phẳng ngang một gĩc  thì máy đo sâu sẽ đo được độ sâu h’ khác với độ sâu thực thẳng đứng dưới đáy tàu h. Do đĩ, độ sâu đo được sẽ mang một sai số là: h = h – h’ h' Xét tam giác ABC ta cĩ: h = cos A h' -> h = - h’ = h’ (sec - 1)  cos h h' Như vậy, ta thấy độ nghiêng của đáy biển càng lớn B thì h càng tăng. Khi  < 300, sai số này khơng đáng kể so C với độ sâu đo được.  Hình 1.5 1.3.4 Ảnh hưởng của tàu lắc tới độ chính xác của máy đo sâu: Khi tàu lắc, bề mặt của màng dao động thu phát luơn bị dao động. Mặt khác, cũng bị ảnh hưởng của bọt khí dưới đáy tàu. Như vậy, làm cho sự truyền âm giữa lúc phát và thu và thu khơng đúng thực tế với độ sâu dưới đáy tàu, làm giá trị độ sâu đo được mang sai số. Sai số do ảnh hưởng của tàu lắc rất khĩ xác định. Vì vậy, trong thực tế người ta khơng tính đến nĩ. Để giảm ảnh hưởng của tàu lắc đến sự hoạt động của máy đo sâu hồi âm, chủ yếu người ta chọn vị trí lắp đặt màng dao động ở vị trí thích hợp nhất. 1.3.5 Sai số do cĩ đường cơ bản: Khi đo độ sâu ở các vùng cĩ độ sâu nhỏ (<20m) thì ta phải tính tốn khoảng cách giữa màng dao động thu đến màng dao động phát theo cơng thức tính độ sâu dưới đáy tàu: 2 2 c.t l h = 2 2 Nhưng giả sử, ta dùng cơng thức gần đúng để tính tốn giá trị độ sâu: c.t h = 2 Giả sử khi đo sâu, giá trị độ sâu đo được khơng ảnh hưởng của các sai số khác c.t thì:hđo = 2 2 2 c.t l c.t Ta cĩ sai số do đường cơ bản sinh ra: h = h – hđo = - 2 2 2 24
  26. 2 2 c.t l Hay h = - hđo 2 2 Để khắc phục sai số này, các máy đo sâu hiện nay người ta đặt màng dao động thu và phát gần chung một vị trí hoặc màng dao động kép vừa phát vừa thu sĩng siêu âm. Như vậy, sẽ loại trừ được sai số này Bài 2 : RADAR 2.1 Tác dụng của radar - Phát hiện mục tiêu. - Đo khoảng cách tới mục tiêu. - Đo gĩc mạn của mục tiêu. - Hành trình khi tầm nhìn xa hạn chế. - Đồ giải tránh va, tìm kiếm cứu nạn. - Dẫn luồng, quan sát mặt biển. 2.2 Sơ đồ nguyên lý chung Khối đồng Tín hiệu sóng bộ Máy phát anten Tín hiệu điện Chuyển mạch Tín hiệu Khối chỉ điện Máy thu Tín hiệu sóng báo Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của radar • Máy phát: Tạo ra xung VTĐ siêu cao tần cĩ cơng suất lớn đảm bảo đủ để thám sát mục tiêu ở thang tầm xa yêu cầu. • Máy thu: Thu tín hiệu phản xạ từ mục tiêu trở về biến đổi chúng thành tín hiệu điện (xung ảnh). • Máy chỉ báo: Hiển thị tín hiệu thu được thành hình ảnh, từ đĩ thao tác được phương vị, khoảng cách đến mục tiêu. • Chuyển mạch: Đưa tín hiệu từ máy phát ra anten và đưa tín hiệu từ anten vào máy thu mà khơng cho chúng đi sai tuyến tránh ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các bộ phận khác. 25
  27. • Đồng bộ: Điều hồ hoạt động của các bộ phận, bảo đảm cho chúng hoạt động độc lập và đồng bộ với nhau. Khi máy phát hoạt động thì máy thu ngưng hoạt động và ngược lại. 2.3 Thu phát sĩng radar - Khi radar bắt đầu phát xung thì trên màn hình máy chỉ báo người ta bắt đầu cho tia quét chạy từ tâm ra biên của màn hình. - Khi xung phát gặp mục tiêu phản xạ trở về thì tín hiệu này được máy thu và khuyết đại đưa lên máy chỉ báo làm tia quét sáng lên thành một vùng cĩ hình dáng kích thước theo cấu trúc mục tiêu. - Như vậy ta chỉ cần đo khoảng cách từ Hình 2.1 tâm tia quét đến điểm sáng thì tính được khoảng cách đến mục tiêu đo. 2.4 Nguyên lý xác định cự ly - Gọi t là thời gian từ khi phát sĩng tới lúc thu sĩng phản xạ trở về. C là vận tốc truyền sĩng VTĐ. D là khoảng cách từ tâm màn hình đến điểm sáng do sĩng phản xạ thu được trên màn hình. v là vận tốc quét ta cĩ: D = C. 2.5 Nguyên lý đo phương vị Hình 2.2 Để đo được gĩc mạn mục tiêu: Anten và tia quét quay đồng bộ và đồng pha với nhau + Đồng bộ: Anten và tia quét quay cùng 1 thời điểm và cùng 1 tốc độ + Đồng pha: Anten phát sĩng về phía trục dọc tàu thì tia quét chỉ đúng 0 độ trên mặt chỉ báo Hình 2.3 - Người ta thiết kế sao cho anten và tia quét quay đồng bộ với nhau. Nghĩa là chúng quay cùng tốc độ và khi búp phát trùng với mặt phẳng trục dọc tàu thì tia quét cũng phải chỉ đúng vạch 00 trên màn hình, khi đĩ hình ảnh trên màn hình sẽ tỉ lệ với thực địa. - Để đo phương vị tới mục tiêu chỉ cần đo phương vị của ảnh mục tiêu trên màn hình 26
  28. 2.6 Các loại ảnh trên màn ảnh radar 2.6.1- Ảnh ảo do phản xạ nhiều lần. Khi tàu ta đi gần các mục tiêu lớn phản xạ sĩng tốt, thì sĩng phản xạ qua lại giữa tàu và mục tiêu nhiều lần dẫn tới ngồi ảnh thật ra cịn cĩ 1 hoặc nhiều ảnh ảo nằm phía sau ảnh thật. Đặc điểm các ảnh ảo này là cách xa tâm và nhỏ dần, ảnh thật Ảnh thật nằm gần tâm và lớn nhất. Các ảnh này nằm trên cùng 1 hướng và cách đều nhau. Tín hiệu phản xạ nhiều Hình 2.4 lần cĩ thể giảm hay loại bỏ bằng cách giảm độ khuếch đại hay chỉnh đúng A/C SEA. 2.6.2 Anh ảo do búp phát phụ: Mỗi khi bộ phận quét quay, một vài năng lượng bức xạ sẽ vượt ra khỏi Búp phát phụ giới hạn của búp phát được gọi là các búp phát phụ. Nếu cĩ 1 mục tiêu xuất hiện ở nơi mà búp phát chính cũng như búp phát phụ phát hiện được nĩ, Ảnh thật các tín hiệu do búp phát phụ gây nên Mục tiêu sẽ xuất hiện ở 2 bên ảnh thật ở cùng 1 khoảng cách tới tàu. Các búp phát phụ Hình 2.5 thường chỉ ảnh hưởng ở khoảng cách ngắn và từ các mục tiêu cho sĩng phản xạ mạnh. Ta cĩ thể giảm hay loại bỏ bằng cách giảm độ khuếch đại hay chỉnh đúng A/C SEA. 2.6.3 Ảnh do phản xạ thứ cấp: Vật phản xạ Ảnh ảo thứ cấp Nếu gặp những mục tiêu phản xạ tốt như đê chắn sĩng, cầu thì sĩng từ radar đập vào các mục tiêu đĩ rồi phản xạ tới các mục tiêu khác. Tới gặp mục tiêu sau này nĩ lại phản xạ về mục tiêu Ảnh thật 1, sau đĩ mới phản xạ trở về anten. Như Tàu ta vậy tín hiệu phản xạ sau khi phản hồi từ mục tiêu sẽ về anten bằng con đường Màn ảnh chuyển động thật gián tiếp. Khi đĩ trên màn hình sẽ xuất hiện ảnh ảo của mục tiêu thứ 2, cĩ cùng hướng với bề mặt phản xạ và cĩ khoảng cách tới tàu khác so với tín hiệu phản xạ trực tiếp, cách bề mặt phản xạ với khoảng cách từ mục tiêu thật tới bề mặt này. Anh ảo này khơng xác định, khi vị 27 Hình 2.6
  29. trí tương đối giữa tàu ta và mục tiêu thay đổi thì ảnh này mất. 2.6.4 Anh ảo do nhiễu giao thoa: Nếu tàu ta đi gần tàu khác mà trên tàu đĩ cĩ radar đang hoạt động cĩ cùng tần số với radar tàu ta thì nhiễu do radar tàu đĩ gây nên đối với tàu ta là những đường cong đứt nét chạy từ tâm ra biên màn ảnh. Để khử nhiễu này, trên radar cĩ nút IR. 2.6.5 Ảnh của mây: Khi tàu chạy trong vùng cĩ thời tiết xấu, trời cĩ nhiều mây thấp, khi bật radar thì trên màn hình cũng bắt được ảnh của chúng do chùm búp phát cũng chụp vào các đám mây và các đám mây này cũng phản xạ tín hiệu sĩng radar về anten. Anh của chúng là những đám sáng trơi bồng bềnh khơng cố định. Để giảm ảnh do mây ta giảm thang tầm xa. 2.7 Các chế độ định hướng của radar (a) Chế độ chỉ hướng mũi tàu: HEAD UP Trên màn ảnh radar, dấu mũi tàu SHM luơn cố định tại vạch 0 0 của vịng khắc độ cố định. Khi tàu quay trở, SHM vẫn đứng yên, ảnh các mục tiêu cố định sẽ quay ngược huớng quay trở của tàu. Ưu điểm: sự phân bố của ảnh các mục tiêu trên màn hình giống thực tế hiện trường khi nhìn từ buồng lái trên tàu về phía mũi nên thường sử dụng khi điều động tàu, khi ra vào luồng hay hành hải ở nơi đơng tàu thuyền qua lại. Khuyết điểm: - Khi tàu quay trở, ảnh các mục tiêu quay trở theo chiều ngược lại tạo các vệt nhịe trên màn hình, làm khĩ quan sát, khơng xác định được các mục tiêu gần nhau, đo thiếu chính xác. - Khơng cho biết hướng thật 1 cách trực quan. - Chỉ đo được gĩc mạn (phương vị tương đối) của mục tiêu. Muốn xác định được phương vị của mục tiêu phải lấy giá trị gĩc mạn cộng hướng đi, hoặc ở một số radar cĩ thể kết hợp việc sử dụng vịng phương vị di động. (b) Chế độ chỉ hướng bắc thật: NORTH UP 28
  30. Ở chế độ này radar phải nối với la bàn. Vạch dấu mũi tàu trên màn ảnh sẽ lệch đi 1 gĩc so với điểm 0 0 đúng bằng hướng đi thực tế của tàu (dấu mũi tàu cùng tồn bộ màn ảnh xoay đi 1 gĩc đúng bằng hướng chạy tàu). Khi đĩ ta đọc gĩc kẹp giữa vạch 00 và đường ngắm qua ảnh mục tiêu sẽ cho ta biết phương vị của nĩ. Khi tàu quay trở, SHM quay theo, luơn đảm bảo chỉ báo đúng hướng thực tế của tàu, ảnh các mục tiêu cố định sẽ cố định. Ưu điểm: - Anh các mục tiêu cố định giữ nguyên khi tàu quay trở nên màn ảnh khơng bị nhịe, dễ quan sát, xác định vị trí chính xác. - Quang cảnh trên màn hình radar giống trên hải đồ. Thường được dùng khi hành hải xa bờ hay khi dùng xác định vị trí tàu làm người quan sát dễ nhận mục tiêu hơn. Khuyết điểm: - Màn ảnh xoay đi 1 gĩc đúng bằng hướng chạy tàu nên dễ gây cảm giác sai nhất là khi chạy hướng Nam. - Quang cảnh thực tế phía trước mũi tàu và màn hình khác nhau, khơng dùng để ra vào luồng. (c) Chế độ chỉ hướng lái tàu: COURSE UP Chế độ là chế độ mà trong đĩ màn hình được cài đặt ở 1 hướng nào đĩ, thường là hướng chạy tàu. Vì thế khi quan sát trên màn hình ta thấy chế độ này tương tự chế độ chỉ hướng mũi tàu, chỉ khác là vạch dấu mũi tàu sẽ dao động khi tàu bị đảo hướng quanh. Ưu điểm: tương tự như chế độ hướng mũi tàu. Ngồi ra, khi tàu quay trở, vì dấu mũi tàu quay cịn các mục tiêu đứng yên nên màn ảnh khơng bị nhịe. Chú ý: ở chế độ này khi tàu thay đổi hướng ở gĩc lớn, ta phải cài đặt lại hướng cho màn hình. 2.8 Những lưu ý khi khai thác radar - Trước khi cho radar hoạt động cần quan sát khơng cĩ người đứng gần an ten, đề phịng an ten quay đập vào người cĩ thể gây tử vong. - Khi cần làm việc tại vị trí anten, phải mang dây và mũ bảo vệ, phải đảm bảo đã tắt nguồn điện radar và treo biển báo khơng được cho radar hoạt động, đang sửa chữa. - Trong máy cĩ các bộ phận chứa điện áp cao cĩ thể gây sốc điện đe dọa tính mệnh con người. Vì vậy khi máy hư hỏng hoặc cần điều chỉnh bên trong phải mời chuyên viên kỹ thuật hoặc thơng báo cho người cung ứng máy để điều chỉnh, sửa chữa, khơng được tự ý thĩa mở máy. 29
  31. - Trong máy cĩ những bộ phận tích điện mạnh, vì vậy sau khi tắt nguồn điện 2, 3 phút vẫn cịn tồn tại điện tích mạnh cĩ thể gây nguy hiểm. Khi cần bảo dưỡng, điều chỉnh phải đợi ít nhất 3 phút sau khi tắt nguồn điện rồi mới tiến hành. - Ảnh hưởng của bức xạ năng lượng sĩng điện từ từ an ten radar cĩ thể cĩ hại, đặc biệt là hại mắt. Khơng được đứng trước an ten hoặc nhìn trực tiếp vào an ten ở khoảng cách gần khi radar đang hoạt động BÀI 3: LA BÀN CON QUAY 3.1 Cấu tạo chung STT Tên bộ phận Chức năng 1 Case Bảo vệ các thiết bị bên trong 2 Cover Bảo vệ máy mĩc, cơ cấu 3 Front cover Bảo vệ máy mĩc, cơ cấu 4 Switch unit Dùng cho việc mở hoặc tắt nguồn chính 5 M_operation unit Bảng điều khiển các chức năng của máy 6 Container Assy Chứa đựng quả cầu 7 Gyrosphere Chứa đựng con quay 8 Dumper Assy Bảo vệ Container Assy và quả cầu 30
  32. 9 Follow-up Chức năng truy theo bằng motor biến bước và bánh mechanism răng cơ học. 10 Main Assy Bảng điện điều khiển chính 11 Inverter Assy Kiểm sốt nguồn điều khiển của con quay 12 Ps1/Ps2 Assy Cung cấp nguồn cho từng bộ phận riêng biệt 13 Noise filter Giảm độ ồn. 14 Terminal board Cổng ra tín hiệu Mặt la bàn phản ảnh ST Tên bộ phận Chức năng T 1 Shadow pin mounting Dùng để đặt thước ngắm phương vị mục tiêu hole 2 Mounting hole(for a Cho phép la bàn phản ảnhcĩ thể được gắn bằng hozirontal stand and khớp các đăng vào mặt nằm ngang hoặc giá đỡ bracket) 3 Mounting hole (for a Cho phép la bàn phản ảnh cĩ thể được gắn vào giá tilting bracket) đỡ nghiêng 4 conector Dùng cho việc kết nối với hộp kết nối 5 cable Kết nối la bàn phản ảnh với hộp kết nối 3.2 Khởi động và tắt máy. 3.2.1 Khởi động: - Khởi động la bàn ít nhất 5 giờ trước khi khai thác bình thường. Sau khi cấp nguồn cho máy, hệ thống la bàn sẽ được khởi động nĩng hoặc khởi động nguội, 31
  33. phụ thuộc vào điều kiện của quả cầu nhạy cảm. Nếu rotor quay với tốc độ đủ nhanh để tìm hướng =>khởi động nĩng. Ngược lại là khởi động nguội. A) Khởi động nĩng. Khởi động nĩng bắt đầu nếu giá trị pha dịng điện ngay sau khi bật máy là 0.35A hoặc bé hơn, và bộ phận truy theo của la bàn chính, tín hiệu đầu ra, đầu vào, đèn chỉ báo bình thường. B) Khởi động nguội Bắt đầu nếu giá trị pha dịng điện ngay sau khi khởi động cĩ giá trị lớn hơn 0.35A. Chế độ stand- by tiếp tục cho tới khi pha dịng hạ xuống tốc độ thay đổi pha dịng hạ xuống dưới mức độ kỹ thuật. Khi những yêu cầu trên đã dược thực hiện thì sẽ bắt đầu chế độ khai thác bình thường. Trong suốt quá trình máy ở chế độ sẵn sàng, chức năng ổn định tự động, ổn định thủ cơng la bàn chinh khơng thể thực hiện. Sau 2 giờ, hướng chỉ báo ổn định và la bàn con quay đã sẳn sàng hoạt động. 3.2.2 Chỉ báo khởi động - Chỉ báo trên bộ phận M – operation khi khởi động. Nếu hệ thống được kích hoạt nguội (tình trạng stand by) bộ chỉ báo ở mục 1 dướii đây xuất hiện. - Khi tốt độ rotor đủ nhanh, hệ thống bắt đầu chế độ hoat động bình thường và bộ chỉ báo chuyển sang mục 2, - Trong trường hợp khởi động nhanh, bộ chỉ báo ở mục 2 hiển thi ngay lập tức. 1) Chỉ báo khi máy ở chế độ sẳn sàng. Bộ chỉ báo chỉ hướng la bàn tại thời điểm tắt la bàn lần cuối cùng, chỉ báo Data hiển thị “C.S” 2) Chỉ báo sau chế độ stand by hoặc khởi động nhanh. Bộ chỉ báo hướng la bàn hiển thị hướng và chỉ báo dữ liệu biến mất. 32
  34. 3.3 Chức năng khai thác của các núm nút và của các thành phần của bộ phận M – operation. STT Tên chức năng Chức năng 1 Power switch Cấp nguồn, cắt nguồn cung cấp cho la bàn 2 External heading Nhấn và giữ 2s hoặc hơn để lựa chọn hướng chỉ báo sensor selector (gyro heading, external heading). switch 3 set/ dimmer key-Ở chế độ bình thường, núm nút này dùng để chỉnh sáng tối bộ phận M-operation. Cĩ 32 bậc sáng tối. - Nếu nhấn hai núm này đồng thời, một đèn kiểm tra thực hiện. - Nhập số liệu trong chế độ lựa chọn lệnh, chế độ thực hiện lệnh. Nhấn núm shift để thay đổi chử số(mã lệnh), nhấn núm up để thay đổi giá trị số nhập vào, 4 Command / Nhấn núm này để chuyển đổi giữa các chế độ normal buzzer stop key mode, command selection mode, command execution mode. Khi cĩ báo động, nhấn núm này sẽ tắt báo động. 5 ENT key Nhập giá trị khi ở chế độ command selection hay chế độ command execution. Để thực hiện chức năng này, nhấn và giữ 2s. 6 Gyro heading Hiển thị hường la bàn display 7 Data display Hiển thị số cài đặt khi lệnh được thực hiện. 8 Command display Hiển thị mã lệnh. 9 Run indicator Sáng lên khi cấp nguồn cho la bàn lamp 10 EXT indicator Tắt khi lựa chọn hướng ra là Gyro heading, sáng lên lamp khi hướng ra là External sensor heahing. 3.4. Cài đặt các chức năng của máy. Phần này miêu tả cài đặt các chức năng liên quan đến bản chất cho việc hoạt động của La Bàn con quay. Được miêu tả theo 4 chức năng dưới đây: 33
  35. 1. Chức năng hiệu chỉnh sai số tốc độ 2. Tự động ổ định la bàn chính 3.Ổ định bằng tay của la bàn chính 4. Cài đặt thời gian khới động 3.5 Khai thác cơ bản La bàn phản ảnh nhận tín hiệu từ la bàn chính và mặt la bàn thì sẽ chỉ ra hướng thực Nếu nguồn cung cấp từ la bàn chính thì các mặt la bàn sẽ quay và hiệu chỉnh Zero. Và khi đĩ đèn báo hiệu chỉnh Zero sẽ nhấp nháy, khi mà điểm đĩ sẽ trùng khớp với Zero thì sẽ hết nhấp nháy và sáng lại bình thường Nếu tín hiệu hướng nhận được từ la bàn chính thì mặt la bàn chỉ đúng hướng thực. Hộp kết nối 1 – Núm, hiệu chỉnh ZERO được sử dụng khi cĩ sự sai lệch giá trị từ la bàn phản ảnh 2 – Dimmer: điều chỉnh độ sáng tối của mặt la bàn đèn báo lỗi và đèn hiệu chỉnh Zero 3 – Đèn xanh hiệu chỉnh Zero: đèn này sẽ nhấp nháy khi hiệu chỉnh Zero được thực hiện, bình thường đèn này sáng 4 – Đèn đỏ báo lỗi: đèn náy sẽ sáng hoặc nhấp nháy khi phát hiện lỗi, bình thường đèn tắt 34
  36. Bài 4: ỐNG NHỊM Ống nhịm thực chất là 2 ống kính thiên văn nối với nhau. Sự khác biệt giữa ống nhịm và kính thiên văn chỉ ở chỗ: ống nhịm cho hình ảnh khơng bị đảo ngược như kính thiên văn Về cơ bản, ống nhịm gồm: 1. Vật kính: là phần kính chĩa về phía cần quan sát, thường cĩ đường kính lớn nhất. 2. Lăng kính: nằm bên trong thân ống nhĩm dùng để đảo chiều vật thể về trạng thái bình thường. 3. Thị kính: là phần kính gần chỗ để ghé mắt vào Chất lượng của ống nhịm phụ thuộc cả vào chất lượng quang học và cơ học. Chất lượng quang học là chất lượng của các thấu kính, lăng kính, độ mài nhẵn và đánh bĩng, chất lượng lớp phủ chống chĩi Cịn chất lượng cơ học là độ chính xác và kỹ thuật lắp các thấu kính vào thân, điều chỉnh khoảng cách các thấu kính và độ chính xác ổn định khi trượt các thấu kính (loại ống nhịm cĩ zoom) BÀI 5: MÁY ĐO TỐC ĐỘ VÀ KHOẢNG CÁCH 5.1 Vai trị của máy đo tốc độ trong việc hành hải trên biển - Trong nghề hàng hải yếu tố về thời gian rất quan trọng, cĩ tính quyết định về tính kinh tế của khai thác tàu biển. - Máy đo tốc độ (tốc kế) là một thiết bị cực kỳ quan trọng khi hành hải; đặt biệt là khi tàu hàng hải, những vùng nước hạn chế, khi tàu cập cầu - Tốc độ của tàu là một trong những yếu tố để xác định thời gian hàng hải của tàu, tính an tồn trong điều động tàu - Vì vậy máy đo tốc độ là một thiết bị khơng thể thiếu trong các trang thiết bị hàng hải trên buồng lái của tàu 5.2 Nguyên lý cấu tạo của máy đo tốc độ cảm ứng: Đặt một đoạn ống ở phần dưới mớn nước khơng tải của tàu. Đoạn ống này hở cả hai đầu. Khi tàu chạy nước biển chảy qua hai đầu ống với tốc độ bằng vận tốc chuyển động của tàu so với nước. Phía bên ngồi ống đặt một từ trường đều sinh ra bởi một nam châm điện. Khi dịng nước biển chảy qua hai đầu ống do bản thân nước biển cĩ tính dẫn điện nên nĩ tương đương với một dây dẫn điện, 35
  37. chuyển động cắt các đường sức từ sinh ra suất điện động cảm ứng. Suất điện động được lấy ra bằng hai điện cực đặt trong ống đưa ra bộ khuyếch đại chuyển thành dịng điện một chiều. Dịng điện này tỉ lệ thuận với tốc độ chuyển động của dịng nước, cĩ thể dung máy đo cường độ dịng điện để xác định tốc độ chuyển động của dịng nước tương ứng hay là tốc độ tàu. Nhược điểm của phương pháp này là chỉ đo được tốc độ chuyển động tương đối của tàu so với dịng nước chứ khơng xác định được tốc độ của tàu so với đất. 5.3. Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên định luật Faraday: cho một dây dẫn chuyển động chuyển động vuơng gĩc với các đường sức từ của một từ trường đều thì hai đầu dây dẫn sẽ sinh ra suất điện động cảm ứng e .Tốc độ chuyển động của dây dẫn càng lớn thì suất điện động cảm ứng sinh ra càng lớn. Bằng phương pháp nào đĩ ta đo được sức điện động cảm ứng trên dây dẫn, với điều kiện biết cường độ từ trường và độ dài dây dẫn thì cĩ thể tính được tốc độ chuyển động của dây dẫn trong từ trường. Máy đo tốc độ cảm ứng hoạt động theo nguyên tắc trên, trong đĩ thay thế cho dây dẫn chính là dịng nước biển. Cơng thức: e= BLV Trong đĩ: B: từ thơng L: chiều dài dây V: vận tốc chuyển động e: suất điện động 5.4 Hoạt động (operation) 5.4.1 Khởi động - Bộ phận cảm biến đặt trong van nước biển cho phép nĩ nhơ ra khỏi thân tàu một đoạn bằng chiều dài lí thuyết. - Đĩng cầu dao điện trên bảng điện chính của tàu rồi bật máy đo tốc độ. - Mở nắp của khối xử lí thơng tin (Master unit) bật nguồn chuyển đổi điện năng, bây giờ hệ thống đã được cung cấp năng lượng hồn tồn và sẵn sàng hoạt động 36
  38. - Điều chỉnh cường độ sang của đèn trên khối chỉ báo (Master indication) 5.4.2 Khởi động chế độ hiển thị - Bộ phận chỉ báo hiển thị tốc độ và tổng khoảng cách quãng đường đã dịch chuyển - Để cài đặt lại quãng đường, đầu tiên nhấn [DISPL] màn hình hiển thị được chia làm hai phần. Phần trên hiển thị khoảng cách quãng đường đã dịch chuyển, phần RESET ở phía dưới của màn hình. Nhấn F1 để chọn reset lại quãng đường. - Nếu nhấn [DISPL] thêm một lần nữa thì vận tốc dạt của tàu sẽ xuất hiện phía dưới của màn hình hiển thị. Nếu nhấn [DISPL] thì cả thơng tin về tốc độ và hướng đi sẽ xuất hiện trên màn hình. Các dữ liệu trên màn hình cĩ thể thay đổi sau mỗi lần nhấn [DISPL]: Tốc độ và quãng đường đi được – quãng đường hành trình – vận tốc dạt – vận tốc tổng hợp và hướng đi – trở lại bước đầu. 5.4.3 Tắt nguồn của máy đo tốc độ Bằng cách ngắt mạch cung cấp trên bảng điện chính của tàu. Thiết bị sẽ khơng cĩ vấn đề gì nếu như nguồn năng lượng cung cấp cho khối xử lí thơng tin (Master unit) chưa bị loại bỏ. Chú ý: Nếu thiết bị khơng xử dụng trong khoảng thời gian 3 tháng thì phải kéo khối cảm biến lên và đĩng van nước biển lại. 5.5. Bảo quản 37
  39. Máy đo tốc độ chịu sự điều chỉnh nghiêm ngặt trong quá trình sản xuất. Ngồi ra nĩ sử dụng những mạch tổ hợp cao để loại trừ độ sai lệch trong quá trình đo. Do đĩ đây là một thiết bị cĩ được độ tin cây cao. Để máy hoạt động chính xác và ổn định địi hỏi phải cĩ những quá trình kiểm tra hàng ngày và các chu kì bảo quản định kì 5.5.1. Chế độ kiểm tra hàng ngày • Đèn chức năng: kiểm tra các đèn chức năng hiển thị cĩ chính xác hay khơng • Hiển thị tốc độ: kiểm tra bằng các đọc giá trị ghi trên máy đo cĩ giống với giá trị đọc được trên đồng hồ đo tơc độ hay khơng 5.5.2. Chế độ kiểm tra định kỳ • Lau chùi đèn báo hiệu 3 tháng một lần • Kiểm tra đèn báo hiệu tín hiệu tốc độ 6 tháng 1 lần • Kiểm tra tín hiệu khối chính: kiểm tra sự hiển thị của đèn LED CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 2 Câu 1: Trình bày nguyên lý đo sâu bằng sĩng siêu âm? Câu 2: Trình bày nguyên lý tạo sĩng siêu âm và thu sĩng siêu âm? Câu 3: Trình bày các sai số trong máy đo sâu? Câu 4: Trình bày nguyên lý hoạt động của radar? Câu 5: Trình bày nguyên lý đo khoảng cách và nguyên lý đo phương vị của radar? Câu 6: Nêu cách bảo quản bảo dưỡng radar? Câu 7: Trình bày nguyên lý cấu tạo và nguyên tắc hoạt động máy đo tốc độ? 38
  40. Chương III THAO TÁC HẢI ĐỒ Bài 1: TÁC NGHIỆP CƠ SỞ 1.1 Khái niệm: Khi sử dụng hải đồ để dẫn tàu hành trình ta cần phải làm một số bài tốn trên hải đồ như sau: - Tìm tọa độ của một điểm, tìm một điểm trên hải đồ khi biết tọa độ của nĩ. - Xác định hướng đi và gĩc phương vị. - Tìm khoảng cách giữa hai điểm. - Xác định vị trí điểm đến khi biết điểm đi và đoạn đường đi, hướng đi. - Đo đoạn đường đã đi qua - Những việc làm đĩ phải cĩ những dụng cụ chuyên mơn ta phải biết sử dụng thành thạo những dụng cụ này. 1.2 Dụng cụ tác nghiệp: - Thước song song hoặc (2 ê ke) để xác định các đường hướng đi (HT) đường phương vị (PT). - Thước đo gĩc: Để đo gĩc hướng đi (HT) và phương vị (PT). - Com pa để đo đoạn đường S, đo khoảng cách, vẽ cung trịn. - Thước 3 càng – giấy bĩng mờ để xác định gĩc kẹp. Đĩ là những dụng cụ cơ bản ngồi ra cịn cĩ 1 số dụng cụ như chì, tẩy, thước logarit. 1.3 Tác nghiệp hải đồ: 1.3.1 Cách tìm tọa độ của một điểm: - Dụng cụ: Com pa, thước song song. Khi biết điểm A trên hải đồ tìm toạ độ của nĩ bằng cách. - Dùng thuớc song song hoặc ê ke kẻ đường thẳng qua A song song với kinh tuyến và vĩ tuyến. - Dùng com pa đo khoảng cách từ điểm đĩ đến vĩ tuyến hoặc kinh tuyến gần nhất. - Đặt khoảng cách đĩ lên vị trí tương ứng trên khung hải đồ. - Đọc độ số: Vĩ độ ( ) khung dọc, kinh độ () khung ngang. 1.3.2 Xác định một điểm trên hải đồ khi biết tọa độ của nĩ: 39
  41. Dụng cụ com pa, thước song song (hoặc hai ê ke). Dùng thước song song hoặc ê ke đặt trùng với vĩ tuyến hoặc kinh tuyến gần nhất với độ số điểm cho. Di thước đến đúng trị số vĩ độ hoặc kinh độ của điểm đĩ dùng com pa đo khoảng cách từ kinh tuyến (hoặc vĩ tuyến) gần nhất đến trị số cịn lại trên khung hải đồ rồi định trên mép thước sẽ được điểm xác định. 1.3.3 Đo khoảng cách giữa hai điểm Dụng cụ: Com pa. Mở khẩu độ com pa một đầu đặt điểm thứ nhất, một đầu đặt điểm thứ 2, đưa khẩu độ đĩ lên khung phải (hoặc trái) của hải đồ với vị trí tương ứng đọc được khoảng cách D. 1.3.4 Đo, kẻ hướng đi HT, phương vị PT: Dụng cụ: Thước song song thước đo độ, ê ke. a) Đo hướng, phương vị: Cách 1: Biết một đường thẳng trên hải đồ, đặt thước song song (hoặc cạnh đáy ê ke) trùng với đường thẳng rồi tịnh tiến đến kinh tuyến gần nhất. Dùng thước đo độ đặt cạnh 0000 180 00 trùng mép thước song song, (cạnh đáy ê ke) sao cho tâm thước đo độ trùng kinh tuyến. Đọc độ số trên thước đo độ nơi kinh tuyến chỉ. Cách 2: Đặt thước song song (hoặc cạnh ê ke trùng đường thẳng rồi tịnh tiến về vịng phương hướng sao cho cạnh thước trùng tâm vịng phương hướng. Ta sẽ đọc được độ số trên vịng phương hướng nơi mép thước (tránh đọc ngược). a) Kẻ hướng, phương vị: Cách 1: Đặt thước đo độ sao cho tâm thước trùng kinh tuyến gần điểm đĩ xoay thước cho vạch độ số định đo trùng kinh tuyến. Tịnh tiến đường 0000 18000 (hoặc cạnh đáy ê ke) đến trùng điểm kẻ. Dùng bút chì kẻ đường thẳng nĩi trên. Cách 2. Đặt thước song song (ê ke) trên vịng phương hướng sao cho mép thước đi qua tâm vịng phương hướng và độ định đo trên vịng tịnh tiến thước đến trùng với điểm cần kẻ (chú ý tránh kẻ ngược lại) 1.3.5 Tính quãng đường và ngược lại: Dụng cụ compa: a) Tìm đường đi khi biết điểm đi và điểm đến. Dùng compa một đầu đặt điểm đi, một đầu đặt điểm đến giữ nguyên khẩu độ com pa mang sang đo ở khung hải đồ được đoạn đường S. 40
  42. b) Tìm điểm đến khi biết điểm đi và quãng đường hướng đi. Dùng compa đo trên thước tỷ lệ ở khung hải đồ đoạn đường S giữ nguyên khẩu độ com pa một đầu đặt điểm đi một đầu kia sẽ chỉ điểm đến. 1.3.6 Chuyển hải đồ: a) Xác định toạ độ 1 điểm Trên tuyến đi cuối của hải đồ tìm một điểm bất kỳ cuối hướng đi xác định tọa độ ( ,) của nĩ căn cứ ( ,) xác định điểm đĩ trên hải đồ thứ 2. Từ đĩ kẻ hướng đi tiếp tục. b) Xác định vị trí để chuyển hải đồ: Chọn mục tiêu chính như núi, tháp đèn mà hai hải đồ đều cĩ rồi trên điểm cuối hoặc gần cuối của hướng đi xác định một vị trí lấy vị trí đĩ chuyển sang hải đồ kia rồi kẻ hướng đi tiếp. Bài 2: TÁC NGHIỆP TỔNG HỢP 2.1 Tác nghiệp khi khơng cĩ ảnh hưởng của nước và giĩ Tính và vẽ vết đi là một quy trình thao tác liên tục trên hải đồ từ khi xuất phát đến nơi neo đậu, nội dung gồm cĩ: Ghi vẽ vết đi, thời gian, điểm chuyển hướng, số liệu máy tính đường yêu cầu phải nhanh chĩng chính xác. 2.1.1/ Bắt đầu nhổ neo hay rời bến 1. Vẽ điểm xuất phát 2. Phía bên cạnh ghi thời gian (t), vĩ độ ( ) , kinh độ () 3. Hướng đi cố định vẽ đường thẳng, khơng cố định vẽ đường chữ chi. 41
  43. =? =? =? =? Hướng khơng cố định 2.1.2 Khi ra khỏi cảng hoặc khu neo Phải nhanh chĩng xác định một vị trí tàu chính xác từ đĩ kẻ hướng đi mới, cạnh vị trí tàu ghi thời gian (t), trên hướng đi (HL), độ lệch la bàn ( L), gĩc dạt do ảnh hưởng của giĩ ( ), gĩc dạt do ảnh hưởng của dịng chảy () nếu cĩ và ghi khi thay đổi hướng HL, L. HL=9000; L=000; =000 2.1.3 Xác định vị trí tàu: Mỗi khi bắt đầu chuyển hướng hoặc hết một ca hoặc cĩ tình hình đặc biệt hay 30’ phải xác định vị trí tàu. Bên cạnh ghi T/TK Yêu cầu nhanh chính xác, ghi thời gian (T) là tử số, tốc độ kế (TK) mẫu số, đường gạch phân số phải song song với đường vĩ tuyến. Khi xác định vị trí mà giữa vị trí tàu thực và vị trí tàu dự tính khơng trùng nhau ta nối bằng đường cong S. Hướng và khoảng cách từ vị trí suy tính đến vị trí quan sát gọi là “chuyển dịch” ký hiệu CD. Chuyển dịch cần được ghi vào hải đồ và ghi vào nhật ký hàng hải, vị trí tàu thực ký hiệu , vị trí dự đốn ký hiệu C. 42
  44. Ví dụ: CD/0400/07’0 cĩ nghĩa là vị trí chuyển dịch đến vị trí quan sát theo hướng 400 khoảng cách 07 hải lý. HL = 900 L = 0 (CD/(400/7’) 2.1.4 Đến vị trí kết thúc: Thả neo 09.00 = 17.00 = Cập bến = = Ghi t, ,  Cập bến Thả neo 2.2 Tác nghiệp tổng hợp khi cĩ ảnh hưởng của nước, của giĩ Trong khi chạy tàu trên biển giĩ và nước cĩ ảnh hưởng đến hướng đi của tàu. Vì vậy khi thao tác ta phải chú ý đến vấn đề này dẫn tàu đi đúng theo đường đi kế hoạch đã vạch sẵn. 2.2.1 Thao tác hải đồ khi cĩ ảnh hưởng của giĩ Độ dạt giĩ của tàu là độ lệch của tàu ra khỏi hướng đi đã định dưới tác dụng của giĩ. Gĩc dạt giĩ ký hiệu . Hướng giĩ theo quy ước được tính từ điểm ở đường chân trời mà từ đĩ giĩ thổi lại (giĩ thổi vào tâm la bàn). Khi cĩ ảnh hưởng của giĩ thì trên hải đồ ta thao tác HT và HTT , HL, L, ta ghi trên HTT , STK và VTK đặt trên HTT của tàu bởi vì tới độ kế cĩ tính tới ảnh hưởng của giĩ trong đĩ rồi khi thao tác ta phải giải một số bài tốn sau đây. a) Bài tốn thuận Cho HT, tìm HTT . HT V g Trên hải đồ từ vị trí cho trước Mc ( c, c), ta HTTα Kẻ HTT = HT + và trên HTT V TK V g Mc ( c, c), α HL, L, HTTα ta ghi HL, L, V b) Bài tốn nghịch Cho HTT , α; Tìm HT, HL Trên hải đồ từ vị trí cho trước Mc ( c, c) ta kẻ HT và HTT = HT- trên HTT ta ghi HL, L, 2.2.2 Thao tác hải đồ khi cĩ ảnh hưởng của nước (Hải lưu) 43
  45. Sự chuyển động ngang của khối nước trên biển gọi là hải lưu. Hải lưu được đặc trưng bởi hướng và tốc độ mà người ta gọi là các yếu tố của hải lưu. Hướng của hải lưu là hướng tới đường chân trời mà hải lưu chảy tới, tốc độ tính bằng knot Dưới tác dụng của chân vịt tàu chuyển động tương đối so với nước: chuyển động này được tốc độ kế ghi lại. Vì nếu nước lại chuyển động so với mặt đất. Như vậy tàu sẽ chịu tác động của hai chuyển động. Kết quả là tàu sẽ đi theo hướng mới khác với hướng HT đã định. Đường đĩ gọi là hướng thực tế của tàu khi bị tác động của hải lưu. Ký hiệu HTT. β TK n Như vậy ta cĩ thể viết biểu thức: V TT = V + V Với: V TK : Vận tốc do chân vịt P gây nên. V n : Vận tốc của hải lưu. V TTβ : Vận tốc thực tế khi cĩ ảnh hưởng của hải lưu. Gĩc hợp bởi mặt phẳng trục dọc của tàu và đường đi thực tế của tàu khi bị ảnh hưởng của hải lưu gọi là gĩc dạt   mang dấu (+) khi tàu bị dạt sang phải. HT  mang dấu (- khi tàu bị dạt sang trái. V n Xét hình vẽ :  = HTT - HT HT = HTT -, B n VTK V HTT = HT +    HL, ΔL, β HTTβ Mc ( c, c) a)Bài tốn thuận VTT C Cho HT, VTK, Hn, Vn. Tìm HTT, , VTT Từ vị trí cho trước Mc ( c, c) kẻ HT trên đĩ đặt McB = V TK. Từ B kẻ hướng nước trên đĩ đặt BC =Vn , nối Mc với C ta được HTT  của tàu, cịn AC chính là VTT : HT HTT , , VTT đều được đo trực tiếp trên hải đồ. HL, L,  ghi trên HTT. VTT   C HTT b) Bài tốn nghịch Mc ( c, c) Vn Cho HTT, VTK, Hn, Vn VTK B Tìm HT, , VTT Từ vị trí cho trước M c( c, c) ta kẻ HTT  của tàu. Cũng từ M c kẻ đường hướng nước.Trên đĩ đặt M cB=Vn , lấy B làm tâm quay cung trịn cĩ bán kính 44
  46. bằng VTK cắt HTT tại C. Nối B với C thì BC song song với HT của tàu, M cC chính là VTT Từ Mc kẻ đường song song với BC đĩ chính là HT của tàu Các giá trị HT, ,VTT đo trực tiếp trên hải đồ. 2.2.3 Thao tác hải đồ khi cĩ ảnh hưởng tổng hợp của nước và giĩ Trong thực tế giĩ của nước đồng thời tác động vào chuyển động của tàu dẫn tới hướng đi thực tế của tàu lệch khỏi hướng đi đã định. Gĩc lệch đĩ gọi là gĩc dạt tổng hợp ký hiệu   = HTT - HT  mang dấu (+) khi tàu bị dạt sang phải  = +  mang dấu (-) khi tàu bị dạt sang trái Khi cĩ ảnh hưởng tổng hợp bao giờ ta cũng thao tác HT, HTT , HTT , STK, VTK bao giờ cũng đặt trên HTTα. HL, L,  ghi trên HTT a) Bài tốn thuận: HT Cho HT, , VTK, Hn, Vn V n Tìm HTT, , VTTγ HTT B A( ,) α VTK Từ A( , ) kẻ HT và HTT .  V n Trong đĩ: HTT = HT + . VTT  HTT C Trên HTT đặt AB =VTK , Từ B kẻ đường hướng nước trên đĩ đặt BC = Vn . Nối AC ta được HTT của tàu . HTT, , , VTT đo trực tiếp trên hải đồ. b) Bài tốn nghịch: HT Cho HTT, , VTK, Hn, Vn. Vn Tìm HT, , VTT. HTT Từ A( , ) kẻ HTT cũng từ HTTγ   VTTγ C A kẻ đường hướng nước trên đĩ đặt A( ,) Vn V AB =Vn . Từ B làm tâm quay cung TK B trịn bán kính VTK cắt HTT tại C. Ta cĩ BC song song với HTT của tàu. Từ A kẻ đường song song BC chính là HTT sau đĩ từ A kẻ HT (HT = HTT - ). 45
  47. Các giá trị HT, , VTT đo trực tiếp trên hải đồ. CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 3 Câu 1: Nêu phương pháp đo khoảng cách giữa 2 điểm trên hải đồ? Câu 2: Nêu phương pháp xác định vị trí của 1 điểm khi biết tọa độ và phương pháp xác định tọa độ khi biết 1 điểm trên hải đồ? Câu 3: Tác nghiệp hải đồ khi khơng cĩ ảnh hưởng của giĩ và dịng? Câu 4: Tác nghiệp hải đồ khi cĩ ảnh hưởng của giĩ? Câu 5: Tác nghiệp hải đồ khi cĩ ảnh hưởng của dịng? Câu 6: Tác nghiệp hải đồ khi cĩ ảnh hưởng của giĩ và dịng? 46