Giáo trình Đào tạo thuyền trưởng hạng ba môn hàng hải và thiết bị hàng hải

m là 3 mục tiêu và bán kính lần lượt là khoảng cách đo được tới 3 mục tiêu đó. Thao tác 3 cung tròn đó lên hải đồ. Giao điểm của 3 cung tròn đó ở gần vị trí dự đoán 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 chóng đo khoảng cách tới các mục tiêu đó: mục tiêu gần chính ngang đo trước, mục tiêu gần mũi lái đo sau. A B C DA DB DC HT 4.4.3 Thao tác Trên hải đồ lấy A, B, C làm tâm lần lượt quay các cung tròn có bán kính tương ứng DA, DB, DC. Hình 4.4 Theo lý thuyết 3 cung tròn sẽ giao nhau tại một điểm ở gần vị trí dự đoán và đó chính là vị trí tàu xác định. Nhưng do có sai số do đo thực tế 3 cung tròn trên sẽ giao nhau tạo thành một tam giác gọi là tam giác sai số. Nếu cạnh của tam giác đó <5mm trên hải đồ 1:200.000, ta lấy tâm tam giác sai số làm vị trí tàu. Nếu không 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 có 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 đó ta sẽ xác định được 2 đường đẳng trị đường phương vị và đường tròn khoảng cách. Giao của hai đường đẳng trị cho ta vị trí tàu xác định. Phương pháp này đơn giản nhanh chóng và tương đối chính xác và được sử dụng rộng rãi trong hàng hải. Ngoài ra khi ở khu vực hàng hải có 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 có 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). Để đo phương vị ta có 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. DA F PTNA A HT Để đo khoảng cách ta dùng radar, 4.5.3 Thao tác 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 tròn DA giao của hai đường cho ta vị trí tàu F vào thời điểm T/TK Bài 5: HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 5.1 Cấu tạo của hệ thống định vị toàn cầu Hệ thống định vị toàn cầu bao gồm 3 khâu: Khâu vệ tinh. Khâu điều khiển. Khâu sử dụng. Khâu vệ tinh: Hình 5.1 Gồm 28 vệ tinh quay xung quanh trái đất hai lần trong ngày trong quỹ đạo rất chính xác. Phần vũ trụ sẽ bảo đảm cho bất kỳ vị trí nào trên quả đất đều có thể quan sát được 4 vệ tinh ở góc trên 15 độ (nếu góc ở ngưỡng 10 độ thì có thể quan sát được 10 vệ tinh và ở góc ngưỡng 5 độ có thể quan sát được 12 vệ tinh. Nhiệm vụ chủ yếu của các vệ tinh. ¡ Ghi nhận và lưu trữ các thông tin được truyền đi từ khâu điều khiển. ¡ Xử lý dữ liệu có chọn lọc trên vệ tinh. ¡ Duy trì chính xác cao của thời gian bằng các đồng hồ nguyên tử ¡ Chuyển tiếp thông 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 Công nghệ xử lý gồm: Tính lịch thiên văn, tính và hiệu chỉnh đồng hồ, hiệu chỉnh quỹ Bộ phận điều khiển trên mặt đất mô tả trên hình vẽ, các trạm giám sát không cần người trông coi, chịu sự kiểm soát của trạm điều khiển chính, có nhiệm vụ thu thập thông tin từ vệ tinh, liên tục kiểm soát 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 Hình 5.2 Trạm điều khiển chính tiếp nhận, xử lý các thông 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 toán các thông 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 tóan 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, có phần mềm thu thập số liệu. Bộ ghi số liệu có thể ghi vị trí hoặc gắn thông tin thuộc tính với vị trí. Máy tính, phần mềm xử lý số liệu: Hệ thống GPS có 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 thông tin thuộc tính sang máy tính (PC), sau đó phần mềm sẽ nâng cao độ chính xác (bằng kỹ thuật phân sai). Phần mềm xử lý số liệu GPS còn có chức năng biên tập hoặc vẽ. Phần mềm này cũng hỗ trợ thu thập các yếu tố địa lý và thông tin thuộc tính cho GPS hoặc các cơ sở dữ liệu khác. 5.2 Nguyên lý xác định vị trí bằng GPS Hình 5.3 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 không 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 đó sau 1 giây, thời lượng sóng truyền lan từ vệ tinh đến người sử dụng là c.t (trong đó c là tốc độ sóng radio trong không gian bằng 300.000 km/s). Vị trí của người quan sát nằm trên một quả cầu tưởng tượng có bán kính R = c.t. Vị trí người quan sát vừa nằm trên quả cầu tưởng tượng vừa nằm trên trái đất, cho nên vị trí đó chắc chắn nằm trên đường giao nhau của mặt quả cầu và mặt trái đất, đó là đường vị trí thứ nhất A. Cùng cách như vậy, đồng thời đo khoảng cách đến một vệ tinh khác ta có 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 đó điểm P là vị trí của người quan sát. Hai điểm đó thường cách nhau rất xa nên không thể nhầm lẫn được Để thực hiện việc đo khoảng cách, có 3 vấn đề cần giải quyết: Xác định mối quan hệ giữa đồng hồ máy thu GPS của người dùng với đồng hồ trên vệ tinh 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 thông 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 không chính xác Khoảng cách tính toán 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 có độ chính xác rất cao, nó có sai số không 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 luôn được hiệu chỉnh, song số hiệu chỉnh này vẫn có sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của vị trí tàu. Sai số này khoảng 15m Sai số do lập lịch vệ tinh không chính xác Trên cơ sở quan sát vệ tinh, khâu điều khiển dự đoán, tính toán quỹ đạo, vị trí của vệ tinh trong tương lai để cung cấp cho máy thu tính toán 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…có độ lớn khó tính toán trước được nên việc lập lịch vệ tinh dễ có 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 sóng truyền từ vệ tinh xuống mặt đất phải xuyên qua lớp khí quyển bao quanh nên nó làm cho sóng 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 không thể hiệu chỉnh và khử hết nên nó 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 thông số DOP, thông số đặc tính hình học này biểu thị độ chính xác của vị trí tàu. Về mặt hình học, có thể coi như nếu các vệ tinh càng phân bố rộng trên không gian thì độ chính xác càng tăng, giống như trường hợp góc kẹp giữa các đường vị trí càng gần 900 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: 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 quyển 5.5m 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 ÔN 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? Chương II THIẾT BỊ HÀNG HẢI Bài 1 MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM KĐ MF TTĐK CB L h T F 1.1 Nguyên lý hoạt động của máy đo sâu hồi âm 1.1.1 Nguyên lý đo sâu bằng sóng âm TTĐK: trung tâm điều khiển. MF: máy phát. F: màng dao động phát. T: màng dao động thu. KĐ: khuyếch đại. CB: chỉ báo. Hình 1.1 Để đo độ sâu dưới đáy tàu người ta sử 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 sóng siêu âm phát xuống đáy biển. Khi sóng siêu âm gặp đáy biển, phản xạ trở lại, màng dao động thu nhận được sóng siêu âm, người ta đo được khoảng thời gian phát và thời gian thu. Vì vậy, tính được độ sâu dưới đáy biển theo công thức sau: h = c: Vận tốc sóng siêu âm trong nước biển. t: Thời gian thu và phát. L: Khoảng cách giữa màng dao ñoäng thu vaø phaùt. Để chỉ báo tín hiệu độ sâu, màng dao động thu sóng 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 có thể viết: h = 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 có khoảng cách L. Như vậy, việc đo sâu bằng sóng âm thực chất là việc đo khoảng thời gian giữa lúc phát và thu sóng siêu âm. Vì khoảng thời gian này rất nhỏ, nên việc đo được chúng tương đối phức tạp. Để biểu thị độ sâu đo được thông 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. Phương pháp tạo ra sóng siêu âm: Các dụng cụ thủy âm (máy đo sâu), người ta dùng phương pháp sau để tạo sóng âm: Trong môi trường đàn hồi, người ta đặt một nguồn phát sóng siêu âm (màng dao động phát). Màng dao động đó có bề mặt tiếp xúc với các phần tử của môi trường và làm thay đổi áp lực của môi trường, sự thay đổi trạng thái của môi trường bị nén hoặc dãn ra nhờ sự đàn hồi mà được truyền từ phần tử này sang phần tử khác. Đó là sự truyền sóng siêu âm trong môi trường. Nếu trong vùng có sự tác động của nguồn âm, ta đặt một vật có khả năng dao động dưới tác dụng của môi trường bên ngoài thì vật đó sẽ lặp lại những dao động của nguồn. Như vậy, ta thu được sóng siêu âm (màng dao động thu). Sau đây là những phương pháp tạo ra và thu sóng siêu âm. Phương pháp tạo sóng siêu âm (chế tạo ra màng dao động phát): Hiệu ứng từ thuận: khi cho một thanh kim loại có từ tính như: niken, côban,… và cuốn xung quanh nó những vòng dây, sau đó cho dòng điện xoay chiều có 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). Hình 1.2 ∆L ∆L L Nếu ta có nhiều thanh kim loại như trên ép chặt lại với nhau như thế và cho dòng điện xoay chiều hoặc một chiều dưới dạng xung điện cực mạnh chạy qua thì dưới tác dụng của dòng điện, các thanh kim loại sẽ thay đổi kích thước theo quy luật tần số dòng điện và như vậy các thanh kim loại sẽ va đập vào nhau, lúc đó phát ra âm thanh có tần số nhất định. Nếu các thanh kim loại được ép với nhau càng chặt thì tần số âm càng lớn, sẽ tạo ra sóng siêu âm. Lợi dụng hiệu ứng này người ta chế tạo ra màng dao động phát. Phương pháp thu sóng siêu âm (chế tạo màng dao động thu): Hình 1.3 v ∆L ∆L Hiệu ứng từ nghịch: gồm thanh kim loại như: niken, xung quanh có 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 có nhiễm từ. Trọng lượng của cuộn dây đó ta thấy suốt điện động ra của cuộn dây luôn tỉ lệ với tần số kéo nén, gọi là hiện tượng cảm ứng từ nghịch. Áp dụng để chế tạo màng dao động thu sóng hình sin Màng dao động thu dựa trên nguyên lý sau: gồm các thanh niken ép lại với nhau và có cuộn dây xung quanh, khi sóng âm phản xạ trở về từ đáy biển, tác dụng vào thanh kim loại. Lúc này sóng âm truyền trong môi trường nước biển chạy qua lớp tiếp giáp với môi 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 lòng cuộn dây mà thanh kim loại niken đã có từ tính sẵn nên trong cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng. Như vậy tín hiệu sóng âm thu về được chuyển thành tín hiệu điện. Nhược: Nguồn tiêu thụ của màng dao động tương đối lớn. Thông thường 1500 – 2000(V) phóng qua cuốn dây này mới tạo ra được công 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 Chọn tần số sóng siêu âm để đo sâu: Người ta sử dụng sóng siêu âm để đo sâu vì nó có những ưu điểm sau: Sóng siêu âm dễ phát ra búp phát hẹp từ màng dao động phát để tập trung năng lượng xuống đáy biển, giảm được công suất của máy phát, sự tập trung năng lượng còn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của màng dao động phát. Sinα = K α: Góc 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 sóng) thì giảm, lúc đó tăng khả năng định hướng của búp phát. Mặt khác, giảm bước sóng sẽ làm tăng khả năng phản xạ ở bề mặt. Tuy nhiên, nếu bước sóng giảm thì sự tổn hao năng lượng lớn, tầm xa giảm. Nếu dùng sóng âm có tần số thấp (bước sóng lớn) thì dễ lọt tạp âm, búp phát rộng, hệ số định hướng giảm, năng lượng bị phân tán trên nhiều hướng do đó năng lượng phát đi không được xa. Ta thấy chọn tần số làm việc cho máy đo sâu phù hợp với kiều kiện hàng hải tương đối phức tạp, có nhiều mâu thuẩn. Thông thường, các máy đo sâu hiện nay người ta chọn tần số 20 – 50 KHz, một số máy có thể chọn tần số cao hơn (phù hợp cho các máy dò tìm cá). Các máy đo sâu hiện nay có 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 ròng rọc được kéo bằng một mô 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 nhôm), trên đó phủ một lớp chất không dẫn điện mỏng nữa. Khi có 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 Hình 1.4 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 đóng kín khiến máy phát tạo ra một xung dao động cơ học và phát sóng âm vào đáy biển. cùng lúc đó 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 mô tơ cho phù hợp Ngoài hai phương pháp chỉ báo độ sâu như trên còn có loại chỉ báo theo nguyên lý kỹ thuật số 1.3 Sai số của máy đo sâu hồi âm Sai số do máy đo sâu hồi âm nhận được có 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 hoàn 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 ngoài hay sinh ra từ nguyên lý của máy đo sâu hồi âm. Sau đây là một số loại sai số này: 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 có 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 đó 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 không cần phải cộng thêm mớn nước của con tàu. Một số máy đo sâu không lắp thêm thiết bị này thì vấn đề điều chỉnh phát đúng vạch 0 gặp rất nhiều khó khăn yêu cầu có thợ sửa chữa chuyên ngành. Sai số do tốc độ truyền âm tính toán khác với trị số thật: Khi tính toán, thiết kế máy đo sâu hồi âm, người ta lấy tốc độ truyền âm trong nước biển là một giá trị không 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 toán có thể lớn đáng kể, ảnh hưởng tới độ chính xác của phép đo. Người ta xác định sai số này bằng công thức: dh = h (-1) h: độ sâu khi đo (độ sâu đo được trên máy). Co: tốc độ tính toán của sóng siêu âm. C: tốc độ thật của sóng siêu âm. Khi Co > C thì dh mang dấu âm. Khi Co < C thì dh mang dấu dương. Tốc độ truyền âm trong nước biển từ: 1460 m/s đến 1550 m/s. Sai số do đáy biển nghiêng: A B h' h g g C Các máy đo sâu sử dụng sóng siêu âm với tần số khoảng 20 -35 MHz. Để tăng tính định hướng, với khoảng tần số này, màng dao động phát phát sóng siêu âm xuống đáy biển thành búp phát có góc mở a. Như vậy, khi đáy biển nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc g thì máy đo sâu sẽ đo được độ sâu h’ khác với độ sâu thực thẳng đứng dưới đáy tàu h. Do đó, độ sâu đo được sẽ mang một sai số là: Dh = h – h’ Xét tam giác ABC ta có: h = -> Dh = - h’ = h’ (secg - 1) Hình 1.5 Như vậy, ta thấy độ nghiêng của đáy biển càng lớn thì Dh càng tăng. Khi g < 300, sai số này không đáng kể so với độ sâu đo được. Ảnh hưởng của tàu lắc tới độ chính xác của máy đo sâu: Khi tàu lắc, bề mặt của màng dao động thu phát luôn 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 không 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 khó xác định. Vì vậy, trong thực tế người ta không tính đến nó. 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. Sai số do có đường cơ bản: Khi đo độ sâu ở các vùng có độ sâu nhỏ (<20m) thì ta phải tính toán khoảng cách giữa màng dao động thu đến màng dao động phát theo công thức tính độ sâu dưới đáy tàu: h = Nhưng giả sử, ta dùng công thức gần đúng để tính toán giá trị độ sâu: h = Giả sử khi đo sâu, giá trị độ sâu đo được không ảnh hưởng của các sai số khác thì:hđo = Ta có sai số do đường cơ bản sinh ra: Dh = h – hđo = - Hay Dh = - hđo 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 sóng 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 góc 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 Máy phát: Tạo ra xung VTĐ siêu cao tần có công 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 đó 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 không cho chúng đi sai tuyến tránh ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các bộ phận khác. Đồng bộ: Điều hoà 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 sóng 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 có hình dáng kích thước theo cấu trúc mục tiêu. Hình 2.1 Như vậy ta chỉ cần đo khoảng cách từ 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 sóng tới lúc thu sóng phản xạ trở về. C là vận tốc truyền sóng VTĐ. D là khoảng cách từ tâm màn hình đến điểm sáng do sóng phản xạ thu được trên màn hình. v là vận tốc quét ta có: D = C. Hình 2.2 2.5 Nguyên lý đo phương vị Để đo được góc 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 sóng 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 đó 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 2.6 Các loại ảnh trên màn ảnh radar 2.6.1- Ảnh ảo do phản xạ nhiều lần. Hình 2.4 Khi tàu ta đi gần các mục tiêu lớn phản xạ sóng tốt, thì sóng phản xạ qua lại giữa tàu và mục tiêu nhiều lần dẫn tới ngoài ảnh thật ra còn có 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 nằm gần tâm và lớn nhất. Các ảnh này nằm trên cùng 1 hướng và cách đều nhau. Tín hiệu phản xạ nhiều lần có 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: Hình 2.5 Màn ảnh chuyển động thật Mỗi khi bộ phận quét quay, một vài năng lượng bức xạ sẽ vượt ra khỏi giới hạn của búp phát được gọi là các búp phát phụ. Nếu có 1 mục tiêu xuất hiện ở nơi mà búp phát chính cũng như búp phát phụ phát hiện được nó, các tín hiệu do búp phát phụ gây nên sẽ xuất hiện ở 2 bên ảnh thật ở cùng 1 khoảng cách tới tàu. Các búp phát phụ thường chỉ ảnh hưởng ở khoảng cách ngắn và từ các mục tiêu cho sóng phản xạ mạnh. Ta có 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: Nếu gặp những mục tiêu phản xạ tốt như đê chắn sóng, cầu… thì sóng từ radar đập vào các mục tiêu đó rồi phản xạ tới các mục tiêu khác. Tới gặp mục tiêu sau này nó lại phản xạ về mục tiêu 1, sau đó mới phản xạ trở về anten. Như vậy tín hiệu phản xạ sau khi phản hồi từ mục tiêu sẽ về anten bằng con đường gián tiếp. Hình 2.6 Khi đó trên màn hình sẽ xuất hiện ảnh ảo của mục tiêu thứ 2, có cùng hướng với bề mặt phản xạ và có 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 không xác định, khi vị 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 đó có radar đang hoạt động có cùng tần số với radar tàu ta thì nhiễu do radar tàu đó 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 có nút IR. Ảnh của mây: Khi tàu chạy trong vùng có thời tiết xấu, trời có 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 sóng radar về anten. Anh của chúng là những đám sáng trôi bồng bềnh không cố định. Để giảm ảnh do mây ta giảm thang tầm xa. 2.7 Các chế độ định hướng của radar Chế độ chỉ hướng mũi tàu: HEAD UP Trên màn ảnh radar, dấu mũi tàu SHM luôn cố định tại vạch 00 của vòng 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 đông tàu thuyền qua lại. Khuyết điểm: Khi tàu quay trở, ảnh các mục tiêu quay trở theo chiều ngược lại tạo các vệt nhòe trên màn hình, làm khó quan sát, không xác định được các mục tiêu gần nhau, đo thiếu chính xác. Không cho biết hướng thật 1 cách trực quan. Chỉ đo được góc mạn (phương vị tương đối) của mục tiêu. Muốn xác định được phương vị của mục tiêu phải lấy giá trị góc mạn cộng hướng đi, hoặc ở một số radar có thể kết hợp việc sử dụng vòng phương vị di động. Chế độ chỉ hướng bắc thật: NORTH UP Ở chế độ này radar phải nối với la bàn. Vạch dấu mũi tàu trên màn ảnh sẽ lệch đi 1 góc so với điểm 00 đúng bằng hướng đi thực tế của tàu (dấu mũi tàu cùng toàn bộ màn ảnh xoay đi 1 góc đúng bằng hướng chạy tàu). Khi đó ta đọc góc kẹp giữa vạch 00 và đường ngắm qua ảnh mục tiêu sẽ cho ta biết phương vị của nó. Khi tàu quay trở, SHM quay theo, luôn 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 không bị nhòe, 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 góc 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, không dùng để ra vào luồng. Chế độ chỉ hướng lái tàu: COURSE UP Chế độ là chế độ mà trong đó màn hình được cài đặt ở 1 hướng nào đó, 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. Ngoài ra, khi tàu quay trở, vì dấu mũi tàu quay còn các mục tiêu đứng yên nên màn ảnh không bị nhòe. Chú ý: ở chế độ này khi tàu thay đổi hướng ở góc 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 không có người đứng gần an ten, đề phòng an ten quay đập vào người có 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 không được cho radar hoạt động, đang sửa chữa. Trong máy có các bộ phận chứa điện áp cao có 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 thông báo cho người cung ứng máy để điều chỉnh, sửa chữa, không được tự ý thóa mở máy. Trong máy có những bộ phận tích điện mạnh, vì vậy sau khi tắt nguồn điện 2, 3 phút vẫn còn tồn tại điện tích mạnh có 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 sóng điện từ từ an ten radar có thể có hại, đặc biệt là hại mắt. Không 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 móc, cơ cấu 3 Front cover Bảo vệ máy móc, 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 9 Follow-up mechanism Chức năng truy theo bằng motor biến bước và bánh răng cơ học. 10 Main Assy Bảng điện điều khiển chính 11 Inverter Assy Kiểm soát 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 STT Tên bộ phận Chức năng 1 Shadow pin mounting hole Dùng để đặt thước ngắm phương vị mục tiêu 2 Mounting hole(for a hozirontal stand and bracket) Cho phép la bàn phản ảnhcó thể được gắn bằng khớp các đăng vào mặt nằm ngang hoặc giá đỡ 3 Mounting hole (for a tilting bracket) Cho phép la bàn phản ảnh có thể được gắn vào giá 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 nóng hoặc khởi động nguội, phụ thuộc vào điều kiện của quả cầu nhạy cảm. Nếu rotor quay với tốc độ đủ nhanh để tìm hướng =>khởi động nóng. Ngược lại là khởi động nguội. A) Khởi động nóng. Khởi động nóng bắt đầu nếu giá trị pha dòng 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 dòng điện ngay sau khi khởi động có giá trị lớn hơn 0.35A. Chế độ stand- by tiếp tục cho tới khi pha dòng hạ xuống tốc độ thay đổi pha dòng 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 công la bàn chinh không 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. 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” 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. 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 sensor selector switch Nhấn và giữ 2s hoặc hơn để lựa chọn hướng chỉ báo (gyro heading, external heading). 3 set/ dimmer key Ở chế độ bình thường, núm nút này dùng để chỉnh sáng tối bộ phận M-operation. Có 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 / buzzer stop key Nhấn núm này để chuyển đổi giữa các chế độ normal mode, command selection mode, command execution mode. Khi có 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 display Hiển thị hường la bàn 7 Data display Hiển thị số cài đặt khi lệnh được thực hiện. 8 Command display Hiển thị mã lệnh. 9 Run indicator lamp Sáng lên khi cấp nguồn cho la bàn 10 EXT indicator lamp Tắt khi lựa chọn hướng ra là Gyro heading, sáng lên 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: Chức năng hiệu chỉnh sai số tốc độ Tự động ổ định la bàn chính Ổ định bằng tay của la bàn chính 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 đó đèn báo hiệu chỉnh Zero sẽ nhấp nháy, khi mà điểm đó 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 có 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 Bài 4: ỐNG NHÒM Ống nhòm thực chất là 2 ống kính thiên văn nối với nhau. Sự khác biệt giữa ống nhòm và kính thiên văn chỉ ở chỗ: ống nhòm cho hình ảnh không bị đảo ngược như kính thiên văn Về cơ bản, ống nhòm gồm: Vật kính: là phần kính chĩa về phía cần quan sát, thường có đường kính lớn nhất. Lăng kính: nằm bên trong thân ống nhóm dùng để đảo chiều vật thể về trạng thái bình thường. Thị kính: là phần kính gần chỗ để ghé mắt vào Chất lượng của ống nhòm 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 bóng, chất lượng lớp phủ chống chói… Còn 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 nhòm có zoom) BÀI 5: MÁY ĐO TỐC ĐỘ VÀ KHOẢNG CÁCH 5.1 Vai trò của máy đo tốc độ trong việc hành hải trên biển Trong nghề hàng hải yếu tố về thời gian rất quan trọng, có 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 toàn trong điều động tàu Vì vậy máy đo tốc độ là một thiết bị không 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 không 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 ngoài ống đặt một từ trường đều sinh ra bởi một nam châm điện. Khi dòng nước biển chảy qua hai đầu ống do bản thân nước biển có tính dẫn điện nên nó tương đương với một dây dẫn điện, 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 dòng điện một chiều. Dòng điện này tỉ lệ thuận với tốc độ chuyển động của dòng nước, có thể dung máy đo cường độ dòng điện để xác định tốc độ chuyển động của dòng 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 dòng nước chứ không 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 vuông góc 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 đó 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 có 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 đó thay thế cho dây dẫn chính là dòng nước biển. Công thức: e= BLV Trong đó: B: từ thông 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 nó nhô ra khỏi thân tàu một đoạn bằng chiều dài lí thuyết. Đóng cầu dao điện trên bảng điện chính của tàu rồi bật máy đo tốc độ. Mở nắp của khối xử lí thông tin (Master unit) bật nguồn chuyển đổi điện năng, bây giờ hệ thống đã được cung cấp năng lượng hoàn toàn và sẵn sàng hoạt động 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 thông tin về tốc độ và hướng đi sẽ xuất hiện trên màn hình. Các dữ liệu trên màn hình có 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 không có vấn đề gì nếu như nguồn năng lượng cung cấp cho khối xử lí thông tin (Master unit) chưa bị loại bỏ. Chú ý: Nếu thiết bị không xử dụng trong khoảng thời gian 3 tháng thì phải kéo khối cảm biến lên và đóng van nước biển lại. 5.5. Bảo quản Máy đo tốc độ chịu sự điều chỉnh nghiêm ngặt trong quá trình sản xuất. Ngoài ra nó sử dụng những mạch tổ hợp cao để loại trừ độ sai lệch trong quá trình đo. Do đó đây là một thiết bị có được độ tin cây cao. Để máy hoạt động chính xác và ổn định đòi hỏi phải có 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 có chính xác hay không Hiển thị tốc độ: kiểm tra bằng các đọc giá trị ghi trên máy đo có giống với giá trị đọc được trên đồng hồ đo tôc độ hay không 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 ÔN TẬP CHƯƠNG 2 Câu 1: Trình bày nguyên lý đo sâu bằng sóng siêu âm? Câu 2: Trình bày nguyên lý tạo sóng siêu âm và thu sóng 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? 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 toán trên hải đồ như sau: Tìm tọa độ của một điểm, tìm một điểm trên hải đồ khi biết tọa độ của nó. Xác định hướng đi và góc 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 đó phải có những dụng cụ chuyên môn 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 góc: Để đo góc hướng đi (HT) và phương vị (PT). Com pa để đo đoạn đường S, đo khoảng cách, vẽ cung tròn. Thước 3 càng – giấy bóng mờ để xác định góc kẹp. Đó là những dụng cụ cơ bản ngoài ra còn có 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 nó 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 đó đến vĩ tuyến hoặc kinh tuyến gần nhất. Đặt khoảng cách đó lên vị trí tương ứng trên khung hải đồ. Đọc độ số: Vĩ độ (j) khung dọc, kinh độ (l) khung ngang. 1.3.2 Xác định một điểm trên hải đồ khi biết tọa độ của nó: 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 đó dùng com pa đo khoảng cách từ kinh tuyến (hoặc vĩ tuyến) gần nhất đến trị số còn 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 đó 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 ® 18000 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 vòng phương hướng sao cho cạnh thước trùng tâm vòng phương hướng. Ta sẽ đọc được độ số trên vòng phương hướng nơi mép thước (tránh đọc ngược). Kẻ hướng, phương vị: Cách 1: Đặt thước đo độ sao cho tâm thước trùng kinh tuyến gần điểm đó 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 nói trên. Cách 2. Đặt thước song song (ê ke) trên vòng phương hướng sao cho mép thước đi qua tâm vòng phương hướng và độ định đo trên vòng 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. 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 (j,l) của nó căn cứ (j,l) xác định điểm đó trên hải đồ thứ 2. Từ đó 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 có rồi trên điểm cuối hoặc gần cuối của hướng đi xác định một vị trí lấy vị trí đó chuyển sang hải đồ kia rồi kẻ hướng đi tiếp. Bài 2: TÁC NGHIỆP TỔNG HỢP 2.1 Tác nghiệp khi không có ảnh hưởng của nước và gió 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 có: Ghi vẽ vết đi, thời gian, điểm chuyển hướng, số liệu máy tính đường yêu cầu phải nhanh chóng chính xác. 2.1.1/ Bắt đầu nhổ neo hay rời bến Vẽ điểm xuất phát Phía bên cạnh ghi thời gian (t), vĩ độ (j ) , kinh độ (l) Hướng đi cố định vẽ đường thẳng, không cố định vẽ đường chữ chi. Hướng không cố định j=? l=? j=? l=? 2.1.2 Khi ra khỏi cảng hoặc khu neo Phải nhanh chóng xác định một vị trí tàu chính xác từ đó kẻ hướng đi mới, cạnh vị trí tàu ghi thời gian (t), trên hướng đi (HL), độ lệch la bàn (rL), góc dạt do ảnh hưởng của gió (a), góc dạt do ảnh hưởng của dòng chảy (b) nếu có và ghi khi thay đổi hướng HL, rL. HL=9000; rL=000; g=000 2.1.3 Xác định vị trí tàu: Mỗi khi bắt đầu chuyển hướng hoặc hết một ca hoặc có 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 không 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 đoán ký hiệu C. Ví dụ: CD/0400/07’0 có nghĩa là vị trí chuyển dịch đến vị trí quan sát theo hướng 400 khoảng cách 07 hải lý. HL = 900 rL = 0 (CD/(400/7’) 2.1.4 Đến vị trí kết thúc: Thả neo 09.00 j = 17.00 j = Cập bến l = l = Ghi t, j, l Cập bến Thả neo 2.2 Tác nghiệp tổng hợp khi có ảnh hưởng của nước, của gió Trong khi chạy tàu trên biển gió và nước có 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 có ảnh hưởng của gió Độ dạt gió của tàu là độ lệch của tàu ra khỏi hướng đi đã định dưới tác dụng của gió. Góc dạt gió ký hiệu a. Hướng gió theo quy ước được tính từ điểm ở đường chân trời mà từ đó gió thổi lại (gió thổi vào tâm la bàn). Khi có ảnh hưởng của gió thì trên hải đồ ta thao tác HT và HTTa, HL, rL, a ta ghi trên HTTa, STK và VTK đặt trên HTTa của tàu bởi vì tới độ kế có tính tới ảnh hưởng của gió trong đó rồi khi thao tác ta phải giải một số bài toán sau đây. a) Bài toán thuận Cho HT, a tìm HTTa. HT Trên hải đồ từ vị trí cho trước Mc (jc, ac), ta α HL,rL,a HTTα Mc (jc, ac), Kẻ HTTa = HT + a và trên HTTa ta ghi HL,êL, a b) Bài toán nghịch Cho HTTa, α; Tìm HT, HL Trên hải đồ từ vị trí cho trước Mc (jc, ac) ta kẻ HT và HTTa = HT- a trên HTTa ta ghi HL, êL, a 2.2.2 Thao tác hải đồ khi có ảnh hưởng của nước (Hải lưu) 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 đó gọi là hướng thực tế của tàu khi bị tác động của hải lưu. Ký hiệu HTTb. Như vậy ta có thể viết biểu thức: = + Với: : Vận tốc do chân vịt P gây nên. : Vận tốc của hải lưu. : Vận tốc thực tế khi có ảnh hưởng của hải lưu. Góc hợp bởi mặt phẳng trục dọc của tàu và đường đi thực tế của tàu khi bị ảnh hưởng của hải lưu gọi là góc dạt b VTTb HT HTTβ Mc (jc, ac) b B VTK C HL, ΔL, β b mang dấu (+) khi tàu bị dạt sang phải. b mang dấu (- khi tàu bị dạt sang trái. Xét hình vẽ : b = HTTb - HT Þ HT = HTTb -b, HTTb = HT +b a)Bài toán thuận Cho HT, VTK, Hn, Vn. Tìm HTTb, b, VTTb Từ vị trí cho trước Mc (jc, ac) kẻ HT trên đó đặt McB = VTK. Từ B kẻ hướng nước trên đó đặt BC =, nối Mc với C ta được HTTb của tàu, còn AC chính là : HT , b, đều được đo trực tiếp trên hải đồ. b HTTb C HL, rL, b ghi trên HTTb. Mc (jc, ac) b) Bài toán nghịch B Cho HTTb, VTK, Hn, Vn Tìm HT, b, Từ vị trí cho trước Mc(jc, ac) ta kẻ HTTb của tàu. Cũng từ Mc kẻ đường hướng nước.Trên đó đặt McB=, lấy B làm tâm quay cung tròn có bán kính bằng cắt HTTb tại C. Nối B với C thì BC song song với HT của tàu, McC chính là Từ Mc kẻ đường song song với BC đó chính là HT của tàu Các giá trị HT, b, đo trực tiếp trên hải đồ. 2.2.3 Thao tác hải đồ khi có ảnh hưởng tổng hợp của nước và gió Trong thực tế gió 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. Góc lệch đó gọi là góc dạt tổng hợp ký hiệu g g = HTTg - HT g mang dấu (+) khi tàu bị dạt sang phải g = a+b g mang dấu (-) khi tàu bị dạt sang trái Khi có ảnh hưởng tổng hợp bao giờ ta cũng thao tác HT, HTTa, HTTg , STK, VTK bao giờ cũng đặt trên HTTα. HL, rL, g ghi trên HTTg b α B C A(j,l) HT HTTa HTTg a) Bài toán thuận: Cho HT, a, VTK, Hn, Vn Tìm HTTg, g, VTTγ Từ A(j, l) kẻ HT và HTTa. Trong đó: HTTa = HT + a. Trên HTTa đặt AB =, Từ B kẻ đường hướng nước trên đó đặt BC = . Nối AC ta được HTTg của tàu . HTTg, g, b, đo trực tiếp trên hải đồ. HTTγ HT Vn A(j,l) B g HTTa b a VTTγ VTK C b) Bài toán nghịch: Cho HTTg, a, VTK, Hn, Vn. Tìm HT, g, VTTg. Từ A(j, l) kẻ HTTg cũng từ A kẻ đường hướng nước trên đó đặt AB =. Từ B làm tâm quay cung tròn bán kính VTK cắt HTTg tại C. Ta có BC song song với HTTa của tàu. Từ A kẻ đường song song BC chính là HTTa sau đó từ A kẻ HT (HT = HTTa - a). Các giá trị HT, g,đo trực tiếp trên hải đồ. CÂU HỎI ÔN 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 không có ảnh hưởng của gió và dòng? Câu 4: Tác nghiệp hải đồ khi có ảnh hưởng của gió? Câu 5: Tác nghiệp hải đồ khi có ảnh hưởng của dòng? Câu 6: Tác nghiệp hải đồ khi có ảnh hưởng của gió và dòng?