II tọa độ của điểm TRÊN mặt đất

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 vì mục đích cụ thể của từng bài toán lượng giác c

Chương II- XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN BIỂN

I - NHỮNG MẶT PHẲNG VÀ ĐƯỜNG THẲNG CƠ BẢN

TRONG HỆ THỐNG ĐỊNH HƯỚNG.

Phương hướng được xác định trong không gian và trên mặt phẳng Trong hàng hải việc dẫn tàu được thực hiện trên mặt biển, vì vậy chúng ta chỉ quan tâm đến hệ thống phương hướng trên bề mặt Bất kỳ một sư định hướng nào đều phải bắt nguồn từ một hướng hay một mặt phẳng gốc nào đó Giá trị của hướng là góc kẹp giữa hướng đó với hướng gốc hay góc kẹp giữa hai mặt phẳng đứng Để định hướng trên bề mặt đất (mặt biển), người ta đưa ra những khái niệm về các mặt phẳng và đường thẳng cơ bản sau:

1.1 Mặt phẳng thẳng đứng (V): Một người đứng trên mặt đất sẽ có

một hướng dây dọi Mặt phẳng chứa đường dây dọi đó gọi là mặt phẳng thẳng

đứng (V) (H.10)

1.2 Mặt phẳng nằm ngang (H) :

Mặt phẳng vuông góc với đường dây dọi gọi là mặt phẳng nằm ngang

Nếu mặt phẳng nằm ngang đi qua mắt người quan sát thì gọi là mặt phẳng chân trời thật.

1.3 Mặt phẳng kinh tuyến: là mặt phẳng có chứa trục địa dư của Trái

đất

Kinh tuyến địa dư là giao tuyến của mặt phẳng kinh tuyến và bề mặt Spheroid của Trái đất Kinh tuyến dịa dư chứa vị trí người quan sát gọi là kinh tuyến người quan sát

Hình 10: Các đường và mặt cơ bản trong việc định hướng

1.4 Mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với mặt phẳng kinh tuyến

người quan sát gọi là mặt phẳng đông tây (R)

1.5 Đường chân trời thật: là giao tuyến giữa mặt phẳng chân trời

thật và bầu trời

tưởng tượng

1.6 Giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến người quan sát và mặt

phẳng chân trời

thật là đường Bắc- Nam (N-S) Đường thẳng nằm trên mặt phẳng chân trời thật và vuông góc với đường N-S là đường Đông –Tây (E-W).

II - NHỮNG HỆ THỐNG ĐỊNH HƯỚNG CỦA MẶT PHẲNG CHÂN

TRỜI THẬT

Đường N-S, E-W như định nghĩa từ trươc, đi qua vị trí người quan sát (A) đã chia mặt phẳng chân trời thật ra thành 4 góc phần tư: NAE; NAW; SAE; SAW, viết tắt là NE; NW; SE; SW

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 vì mục đích cụ thể của từng bài toán lượng giác cần giải quyết, trong đó có các điểm chính và hướng chính làm mốc.

Người ta chọn đường NS làm hướng cơ bản (nó chỉ gặp khó khăn khi

người quan sát đứng ở cực, lúc đó hướng Bắc – Nam là vô định)

Có các hệ thống định hướng như sau:

Đây là hệ vòng tròn nguyên vẹn, dùng để giải các bài toán có hàm lượng giác với chu kỳ biến thiên là 360o Trong hàng hải địa văn hệ nguyên vòng được sử dụng phổ biến để định hướng và phương vị của một mục tiêu

- Điểm mốc được chọn là điểm chính Bắc (N)

- Giới hạn tính góc : tính từ điểm N theo chiều kim đồng hồ, từ 0 –

360 độ

- Các điểm chính trên mặt phẳng chân trời thật là điểm E (có giá trị góc bằng 90 độ so với điểm N); Điểm S (giá trị góc: 180 độ); Điểm W (giá trị góc là 270 độ); Điểm N(360 hay 0 độ)

Vòng chân trời thật được chia ra 2 phần bằng đường N-S

- Điểm mốc được chọn là điểm N hoặc S

- Giá trị về góc được tính từ 0o đến 180o về 2 phía Đông hoặc TâyKhi viết phương vị bán vòng, người ta quy định như sau:

- Chữ đầu trùng với tên điểm gốc (N hoặc S)

- Tiếp theo là giá trị phương vị

- Chữ sau trùng với hướng lấy phương vị (E hoặc W)

Ví dụ: Điểm M nằm trong góc phần tư I, hợp

với điểm N một góc là 45 o , chúng ta

có thể viết được phương vị bán vòng

như sau:

A= N 45 E hoặc S 135 E

H 11 Hệ bán vòng

Là hệ nguyên vòng chia ra thành 4 phần bằng các đường N-S và E-W

- Điểm mốc được chọn là điểm N và điểm S

- Giới hạn tính góc: Tính từ điểm N hoặc S về 2 phía E,W, tính từ 0-90 độ

Hình 12: Cách định hướng trong hệ 1/4

Thứ tự các góc phần tư:

+ Góc phần tư thứ nhất: từ điểm N tới E

+ Góc phần tư thứ 2 : Từ điểm N tới W

+ Góc phần tư thứ 3 : Từ diểm S tới E

+ Góc phần tư thứ 4 : Từ điểm S tới W

III IV

Cách viết giá trị phương vị trong hệ ¼ vòng: tên đầu trùng với tên điểm gốc (N hoặc S), tên sau là E hoặc W, nhưng giá trị chỉ giới hạn trong vòng 90o

Ví dụ: Điểm M (H 11) có phương vị nguyên vòng bằng 45 o , trong hệ ¼ vòng được viết: NE 45 o

Hệ 1/4 vòng được sử dụng nhiều trong thiên văn hàng hải còn trong địa văn thì ít sử dụng, vì không cần thiết

2.4 Hệ ca

Trong lịch sử thuyền buồm người ta hay sử dụng hệ ca để xác định hướng gió, góc buồm, vì chúng là những đại lượng không cần độ chính xác cao Người ta chia hệ nguyên vòng thành 32 phần bằng nhau, mỗi phần tương ứng bằng 11,25° gọi là 1 ca (Point) Ngày nay hệ ca vẫn còn được một số nơi sử dụng để báo hướng của đường lỉn khi thả hoặc kéo neo, tuy nhiên điểm gốc được tính từ mũi tàu và không có tên ca mà chỉ có số ca là bao nhiêu

Tên của các ca được viết như sau:

+ Chữ đầu là tên các điểm chính (N,S,E,W) hay 2 chữ của góc phần tư (NE, SE, NW, SW), ở giữa có chữ “t” (ten: hướng về phía theo ngôn ngữ của

Hy lạp) chữ cuối là tên điểm chính mà ca hướng về phía đó

III - HƯỚNG TRÊN BIỂN

3.1 Hướng

Trong Hàng hải, nhiều khái niệm về hướng được sử dụng như: Hướng gió, Hướng dòng chảy, Hướng tàu chạy, Hướng từ người quan sát đến mục

tiêu… Bản thân Hướng tàu chạy cũng được phân biệt bởi các khái niệm: Hướng

la bàn, Hướng địa từ, Hướng thật, Hướng thực tế Và tất nhiên trong tiếng Anh

sẽ có các từ tương đương Để thống nhất và tránh nhầm lẫn trong dịch thuật, trong tài liệu này chúng tôi sẽ sử dụng tiếng Việt và Tiếng Anh song song Bên cạnh đó các từ viết tắt bằng tiếng Việt xưa nay vẫn dùng được thay bằng

tiếng Anh Như vậy sẽ thuận tiện cho các sỹ quan hàng hải khi đọc tài liệu và làm việc thống nhất trên các đội tàu.

Như tiết 1 của chương này đã đề cập, để xác định phương hướng trên mặt đất nói chung, chúng ta phải định ra các điểm, các đường và mặt phẳng để làm mốc tính Hướng là giá trị góc được tính từ những mốc này

Các khái niệmvề hướng, điểm mốc sau đây hết sức quan trọng, người đi biển phải hiểu rõ chúng để thực hiện các bài toán dẫn tàu

Các định nghĩa:

3.1.1 Cực Bắc địa dư (True north – viết tắt: P (Pole) hoặc NT (True

North)), là giao điểm của trục địa dư và bầu trời tưởng tượng Nếu xác định bằng kinh tuyến địa dư thì nó chính là điểm Bắc của kinh tuyến người quan sát Phương hướng thường được tính từ phần bắc của kinh tuyến này Trên bầu trời có sao Bắc đẩu nằm gần vị trí của cực Bắc địa dư Người đi biển ở Bắc bán cầu đã sử dụng nó để định hướng trong đêm

3.1.2 Hướng ngắm (True direction): là cung vòng lớn nối giữa 2 điểm,

đó là góc hợp bởi phần bắc của kinh tuyến người quan sát và đường cung vòng lớn nối giữa 2 điểm

3.1.3 Hướng Thật - (True Course – viết tắt: C), là hướng theo phương

nằm ngang từ một điểm đến một điểm khác mà chúng ta định dẫn tàu (Intended course to steer)

Về giá trị, hướng thật được tính từ phần Bắc của kinh tuyến người quan sát theo chiều kim đồng hồ đến đường định dẫn tàu (về phía mũi tàu), từ 000°-

360°

Ví dụ: định chạy tàu từ điểm A đến điểm B có hướng 70 ° (H.13), trên hải đồ ta viết

C70 ở giữa đường nối AB Vì có ảnh hưởng của dòng chảy, tàu bị dạt theo hướng CMG và tới

điểm C (Point of arrival)

Chú ý: Hướng thật là hướng dự định dẫn tàu và chưa tính đến các yếu tố ảnh hưởng

bên ngoài như của dòng chảy , của gió.

(Trong một số tài liệu địa văn trước đây đã sử dụng ký hiệu hướng thật là HT, nhưng định

nghĩa chưa chính xác)

3.1.4 Hướng mũi tàu (Ship Heading - Viết tắt là Hdg) - là góc giữa

phần Bắc của kinh tuyến người quan sát và trục dọc tàu về phía mũi tại một thời điểm nào đó Giá trị cũng được tính theo chiều kim đồng hồ, từ 000°-360°

Chúng ta không được nhầm lẫn 2 khái niệm: True Course (hướng thật) và Ship heading (hướng mũi tàu ) Khái niệm Ship Heading chỉ giá trị tức thời

Trong điều kiện sóng gió hoặc do lái tàu không tốt thì giá trị này thay đổi liên tục, còn Hướng thật là một giá trị đđđịnh sẵn dùng để dẫn tàu giữa hai điểm, nó không thay đổi

Chúng ta còn có các khái niệm sau:

Hướng la bàn:

La bàn từ là một dụng cụ chỉ hướng của đường sức từ trường Trái đất Kim chỉ hướng được làm bằng kim loại nhiễm từ Khi nằm trong từ trường của Trái đất kim này sẽ nằm trùng với đường sức từ, cực Bắc của kim hướng về cực Nam của địa từ trường, cực Nam của kim hướng về cực Bắc địa từ (sẽ giới thiệu ở tiết sau) Kim la bàn thường không nằm trùng với kinh tuyến địa dư mà sẽ nằm trùng hướng với kinh tuyến địa từ Con tàu được đóng bằng kim loại nhiễm từ, khi la bàn từ gắn trên tàu thì từ lực phụ của con tàu sẽ tác động lên

kim la bàn từ Kết quả, kim la bàn nằm trên hướng tổng hợp – Kinh tuyến la bàn

Cung vòng lớn chứa kim la bàn đặt trên tàu được gọi là Kinh tuyến la bàn Tương ứng với khái niệm cực Bắc địa dư chúng ta có Cực Bắc địa từ và Cực Bắc la bàn (H 14)

Hướng la bàn là góc được tính từ phần bắc của kinh tuyến la bàn theo

chiều kim đồng hồ, giới hạn từ 000°-360° Tương ứng với các khái niệm hướng

thật (C), hướng mũi tàu (Hdg) chúng ta có các hướng la bàn: Compass Course

(C C ), Compass Ship Heading (Hdg C)

Hướng địa từ:

Các đường sức từ của từ trường Trái đất đồng quy tại 2 điểm cực nhưng không trùng với cực địa dư Cung vòng lớn có chứa đường sức từ của Trái đất

gọi là Kinh tuyến địa từ Các hướng được tính từ phần Bắc của kinh tuyến địa

từ, giới hạn tính từ 000°-360°, gọi là Hướng địa từ.

Cũng như các khái niệm trên, ta có: Hướng mũi tàu lấy từ phần bắc

kinh tuyến địa từ: Magnetic Heading – ký hiệu HdgM , hoặc Hướng thật lấy từ

kinh tuyến địa từ: Manegtic Course: CM

Ví dụ: Một la bàn từ đặt trênï thuyền gỗ sẽ không chịu ảnh hưởng của bất kỳ lực nào khác ngoài địa từ trường, hướng của mũi thuyền đọc được là Hdg M.

Hình 13: Hướng đi

3.1.5 Hướng thực tế (Course Made Good – viết tắt: CMG – Tiếng

Việt viết tắt làHTT)- đây là hướng di chuyển thực tế của con tàu khi chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài

Như vậy, khi định dẫn tàu từ một điểm đến một điểm khác (Hướng thật – C) chúng ta đặt sẵn giá trị đó trên la bàn để lái, nhưng vì la bàn có sai số (số hiệu chính la bàn) nên kim la bàn chỉ cho ta hướng la bàn (CC) Thực tế, mũi

Destination (Đích đến)

Current unknown

Point of Arrival

Point of

Departure A+

+ B

+ C

tàu luôn dao động và thay đổi hướng liên tục trên biển (Hướng mũi tàu – HdgC) Khi có các yếu tố bên ngoài tác động như dòng chảy, gió… trọng tâm tàu sẽ dịch chuyển theo một hướng khác (Hướng thực tế – CMG), chúng ta

thường nói: “ tàu bị dạt”.

Trọng tâm con tàu chuyển động thực tế trên biển không theo đường

thẳng mà thường theo một đường bất kỳ, gọi là vết thực tế của tàu (Actual track )

Trong tiếng Anh, hướng gió, hướng dòng chảy thường được sử dụng

bằng từ “Direction”, đôi khi còn sử dụng từ “Set” để chỉ hướng dòng chảy (có

nghĩa là chảy về hướng)

Phương vị (Bearing, viết tắt là B hay Brg) là một đại lượng góc đo giữa

kinh tuyến và hướng từ người đo tới mục tiêu Phương vị thật đến một mục

tiêu (True Bearing) - Viết tắt là BT, (tiếng Việt: PT) - là góc giữa phần Bắc kinh tuyến người quan sát và đường nối giữa giữa vị trí người quan sát với mục tiêu Giá trị được tính theo chiều kim đồng hồ, từ 000°-360°

Phương vị la bàn (Viết tắt BC, tiếng Việt : PL): là giá trị phương vị được

đo bằng la bàn (chưa tính đến số hiệu chính la bàn), đó là góc hợp bởi kinh tuyến la bàn và đường nối từ vị trí la bàn đến điểm đo mục tiêu

(Từ “Azimuth” trong thiên văn dùng để chỉ phương vị của tinh tú trên thiên cầu)

3.3 Góc mạn mục tiêu

Góc mạn đến một mục tiêu ( Relative Bearing - Viết tắt: RB, tiếng

Việt: G) - là góc giữa hướng trục dọc tàu về phía mũi và đường nối từ điểm đứng đo trên trục dọc tàu tới mục tiêu Giá trị góc mạn được tính về 2 phía mạn tàu, từ 000°-180° Nếu mục tiêu nằm ở mạn phải tàu thì ta gọi là góc mạn phải (trong tính toán người ta quy ước mang dấu +), nếu nằm ở mạn trái tàu thì

ta gọi là góc mạn trái (mang dấu -)

Ta có các công thức liên hệ giữa phương vị và góc mạn như sau:

Hình 14: Quan hệ giữa hướng và phương vị

Chú ý: Một số tài liệu cũ có sự nhầm lẫn giữa hướng thật (HT) và hướng tức thời

(Heading) nên đã có công thức tính : PT = HT + G Thực ra khi đọc mặt phản ảnh la bàn hoặc

radar để tính phương vị hay góc mạn mục tiêu thì gía trị đọc là tức thời (Hdg C ), vì vậy công thức quan hệ phải là (2.3) hoặc (2.4).

BÀN TỪ 4.1- Khái niệm về địa từ trường

Nm

Quanh Trái đất có một trường từ thiên nhiên bao bọc Khi nghiên cứu về đường sức từ của trường từ này, người ta thấy tác dụng của nó như có một thanh nam châm khổng lồ đặt sâu trong lòng Trái đất mà đầu Bắc thanh nam châm đặt tại Victoria, Nam cực ( tọa dộ tại 76° S, 150o E) Đầu Nam đặt tại vinh Gutrol ( tọa độ: 71o N, 096°W)

Giả sử có một thanh nam châm nhỏ hay một thanh kim loại nhiễm từ tốt ( Ví dụ kim la bàn từ ) đặt tự do trong trường từ của Trái đất, dưới tác dụng của từ lực nó bị nhiễm từ và sẽ quay theo hướng trùng với hướng của đường

sức từ trường Trường từ tự nhiên đó được gọi là Địa từ trường.

Tại mỗi điểm khác nhau, cường độ từ trường đặc trưng cho địa từ

trường, gọi là từ lực (T) Đường thẳng nối qua 2 từ cực gọi là trục địa từ, trục

này không trùng với trục Trái đất mà nó hợp với trục Trái đất một góc 11o5 Lực T có phương tiếp xúc với đường sức địa từ trường và được chia thành 2 thành phần: Phần thẳng đứng (Z) và phần nằm ngang (H) Lực T hợp với mặt phẳng chân trơi một góc (φ) gọi là độ nghiêng địa từ, càng về cực thì giá trị

của φ càng lớn (H 15)

Thành phần lực nằm ngang H gây lệch hướng, làm cho kim nam châm không nằm trùng với đường kinh tuyến địa dư

H = T cos φ

Nói cách khác, lực H làm cho kim nam châm lệch khỏi hướng bắc thật 1

góc v, (v: Variation) được gọi là độ lệch địa từ.

Mặc dù tại các điểm khác nhau trên Trái đất thì lực T có hướng khác nhau, ngoài ra nó còn thay đổi theo thời gian, nhưng sự thay đổi đó có

quy luật nhất định Chính vì vậy có thể dựa vào lực T, hay cụ thể là dựa vào thành phần lực ngang H để làm nguyên tắc chế tạo dụng cụ chỉ hướng – la bàn

từ.

- Mặt phẳng thẳng đứng chứa véc tơ từ lực T gọi là mặt phẳng kinh tuyến địa từ , tương ứng ta có kinh tuyến địa từ là giao tuyến của mặt phẳng kinh tuyến địa

từ và Trái đất

Hình 15: Từ trường Trái đất

- Độ lệch địa từ (v) gọi là lệch sang đông khi phần bắc của kinh tuyến

địa từ lệch sang phía đông so với phần bắc của kinh tuyến thật, quy định giá trị dương, dấu cộng (+)

- Nếu phần bắc của kinh tuyến địa từ lệch sang phía tây so với kinh

tuyến bắc thật thì độ lệch địa từ được gọi là lệch sang tây, có giá trị âm và

mang dấu trừ ( – )

4.2 Chọn độ lệch địa từ

T

Từ trường của Trái đất không cố định, chúng biến đổi theo thời gian nhưng với chu kỳ tương đối dài, vì vậy lấy đơn vị thời gian là năm để chỉ sự biến thiên của độ lệch địa từ Qua nghiên cứu và khảo sát thấy rằng nếu độ lệch địa từ dao động từ 30 - 35 độ phải mất tới 200-300 năm Người ta cũng

lập nên các bản đồ địa từ trường (H.16), trên bản đồ có vẽ các đường đẳng từ

lực Những vùng mà từ lực có biến thiên đột ngột (Abnomal Magnetic Varation: khu vực bão từ) sẽ làm cho độ lệch địa từ thay đổi lớn, trên bản đồ được biểu thị bằng các đường đậm nét và ghi giá trị độ lệch địa từ (có khi giá trị này tới hàng chục độ) Khi tàu hành trình qua các khu vực này thì người sỹ quan hàng hải phải hết sức lưu ý nếu sử dụng la bàn từ

Hình 16: Bản đồ địa từ trường

Để phục vụ cho việc tính toán độ lêch địa từ, trên các hải đồ đi biển người ta biểu thị các vòng tròn chia độ, gọi là hoa la bàn (Compass Rose) (H.17 ) Trên đó chỉ thị độ lớn và sự biến thiên hàng năm của độ lệch Trên trục ngang của vòng tròn chia độ người ta ghi năm khảo sát, độ lệch tại năm

khảo sát (độ lớn và tên Tây hoặc Đông), cùng với độ biến thiên hàng năm (có dấu biến thiên)

Ví dụ Cách ghi tại hoa la bàn trên hải đồ Việt nam: ĐLĐT 0°16’ T (1965), Độ tăng hàng năm 0’4

Còn trên hải đồ Anh thì ghi :Var 0°16’W (1965) Increasing 0’4 annually (Increasing /

Decreasing annually: tăng/ giảm hàng năm)

Giá trị độ lệch địa từ tại thời điểm nào đó được tính như sau:

V tính = V (năm khảo sát)± ( năm tính – năm khảo sát) x độ biến thiên hàng năm

Trong công thức tính, nếu độ lệch đang tăng thì mang dấu cộng (+), nếu độ lệch đang giảm thì mang dấu trừ (-) Tăng có nghĩa là kinh tuyến địa từ

càng ngày càng lệch xa kinh tuyến bắc thật, còn giảm thì trục địa từ tiến dần đến kinh tuyến bắc thật

Hình 17: Hoa la bàn từ trên hải đồ

Ở trên tàu nếu không có ảnh hưởng của các từ trường khác thì kim la bàn từ sẽ chỉ hướng địa từ (kim nằm trùng với kinh tuyến địa từ)

Trên thực tế bản thân con tàu bị nhiễm từ và trở thành một nam châm ,

gây ra từ trường phụï Từ trường Trái đất kết hợp với từ trường phụ tạo nên một

từ trường tổng hợp, tác động lên kim la bàn từ Lúc này kim la bàn từ nằm trên

hướng của từ trường tổng hợp Hướng tổng hợp đó được gọi là hướng la bàn từ

Tương ứng ta có khái niệm kinh tuyến la bàn từ, là kinh tuyến chứa kim

của la bàn từ (Nếu la bàn từ đặt trong môi trường không nhiễm từ (thuyền gỗ…) thì kim la bàn chỉ hướng địa từ Còn khi đặt trong môi trường nhiễm từ (tàu bằng sắt) thì kim la bàn chỉ hướng la bàn (hướng tổng hợp)

Hình 18: Các cực: Bắc địa từ (Nm); Bắc thật (Nt); Bắc la bàn (Nc)

4.3 Số hiệu chính la bàn từ

Góc sai lệch giữa hướng bắc thật và hướng bắc la bàn từ gọi là Số hiệu

chính la bàn từ (Compass Error), ký hiệu là (Ec) (Tài liệu cũ ký hiệu: ∆L) Nói một cách khác, EC là góc kẹp về phần bắc giữa 2 kinh tuyến: kinh tuyến người quan sát và kinh tuyến la bàn từ

Góc giữa phần bắc kinh tuyến la bàn từ và phần bắc kinh tuyến địa từ

gọi là độ lệch riêng la bàn từ, ký hiệu là d (Deviation) Có độ lệch riêng la bàn

v

d Ec A

từ là do từ trường phụ của con tàu gây nên (Phần này được học kỹ trong môn học La bàn từ)

Độ lệch riêng la bàn từ có dấu (+) nếu kinh tuyến bắc la bàn từ lệch về phía phải so với kinh tuyến bắc địa từ, và có dấu ( –) nếu lệch về phía trái

Số hiệu chính la bàn từ bao gồm 2 đại lượng : Độ lệch riêng la bàn từ (d) và độ lệch địa từ (v) , chúng đều mang dấu.

Hình 19: Độ lệch địa từ (v) và độ lệch riêng la bàn từ (d)

Chúng ta có các mối quan hệ:

- Số hiệu chính là bàn từ:

C = C C± E C (2.2)Trong (2.2) thì C: hướng thật (HT), CC : hướng la bàn ( HL), vì vậy công thức trước đây được viết: HT = HL+∆L)

Đối với la bàn con quay (LBCQ), sai số la bàn được kí hiệu là EG, là góc hợp bởi hướng bắc thật Nt và phần Bắc của kinh tuyến LBCQ

V - CHẬP TIÊU HÀNG HẢI

5 1 Lý luận về chập tiêu

Các mục tiêu được bố trí sao cho khi đứng tại một điểm và đo phương vị tới chúng, ta được các giá trị hoàn toàn bằng nhau Sự bố trí các mục tiêu như

vậy gọi là chập tiêu

Số mục tiêu tạo nên chập tiêu phải từ 2 trở lên Giả sử có 2 mục tiêu A1

và A2 tạo nên một chập (A1 gọi là mục tiêu trước, A2 gọi là mục tiêu sau) Người quan sát đứng ở vị trí B, nếu không có các tác động bên ngoài như khúc xạ, độ nhạy của mắt người quan sát thì khi nhìn thấy 2 mục tiêu chập vào nhau là lúc chúng ta đang đứng trên đừơng thẳng nối 2 mục tiêu đó (đường tim chập tiêu) (H17)

Ở khoảng cách nhất định khả năng của mắt người quan sát chỉ có thể phát hiện được 2 vật tách rời nhau khi chúng tạo nên một góc kẹp tại mắt có giới hạn lớn hơn 1 phút (1’) và ở điều kiện ánh sáng bình thường Hơn nữa, do hiện tượng khúc xạ ánh sáng, khi người quan sát đứng lệch đường tim của chập tiêu một khoảng cách nằm ngang ω nào đó vẫn có thể nhìn thấy 2 mục tiêu chập vào nhau Giới hạn chuyển dịch ngang ω đó gọi là độ nhạy tuyến tính của chập tiêu.

ω được gọi là độ nhạy tiếp tuyến của chập tiêu

- Thấy rằng khi khoảng cách D (khoảng cách từ người quan sát đến mục tiêu trước) tăng lên thì giá trị ω tăng lên tức là độ nhạy tuyến tính của chập tiêu giảm xuống

- Khi d (khoảng cách giữa 2 mục tiêu của chập ) tăng lên thì giá trị ω

giảm xuống tức là độ nhạy tuyến tính chập tiêu tăng lên

Trong thực hành, khoảng cách nằm ngang tính từ đường timchập tiêu đến vị trí ngoài cùng mà tại đó vẫn nhìn thấy 2 mục tiêu chập vào nhau gọi là

khoảng chập tiêu

α

ω β

B

C’

C’

5.2 Công dụng của chập tiêu:

5.2.1 Chập tiêu dẫn đường

Đây là những chập tiêu tại các luồng ra vào cảng, khu vực có chướng ngại hàng hải, thường là các bãi đá ngầm, bãi cạn nhằm hướng dẫn cho tàu

đi theo chập để tránh nguy hiểm Khi hành trình ở những khu vực này bắt buộc người dẫn tàu phải đi theo chập tiêu (trừ trường hợp đã có những thay đổi và đã có thông báo hàng hải)

5.2.2 Chập tiêu chuyển hướng

Chập tiêu chuyển hướng được đặt tại các khúc cua của luồng hay những khu vực có chướng ngại vật, nhằm hướng dẫn cho con tàu chuyển hướng kịp thời sang hướng mới để tránh nguy hiểm Khi tàu nằm trên khoảng chập tiêu là thời điểm phải chuyển sang hướng Tùy thuộc vào chức năng sử dụng, có khi chập mang chức năng dẫn đường nhưng lúc khác lại là chập tiêu chuyển hướng Đó là những chập tiêu thường bố trí tại các khúc cua của luồng

5.2.3 Chập tiêu hình rẽ quạt: Để hạn chế sai số do độ nhạy chập tiêu

làm lệch hướng tàu, người ta có thể bố trí hệ thống các mục tiêu thành chập rẽ quạt Khi dẫn tàu, ta cho tàu chạy trong phạm vi của rẽ quạt an toàn

Ch Hướng

Dẫn đường

C2

Hình 21: Chập tiêu chuyển hướng, chập tiêu dẫn đường

Hình 22 Dạng chập tiêu hình quạt

5.2.4 Chập tiêu đặc biệt : là hệ thống những chập tiêu đặt tại các trường thử

dùng để thử tàu như: đo tốc đô, khử độ lệch Thường các chập tiêu này được bố trí sao cho ít chịu ảnh hưởng của dòng chảy và khoảng cách giữa các chập tiêu dễ dàng xác định khi cần thiết

5.2.5 Chập tiêu rada: Để phục vụ cho việc sử dụng radar điều khiển tàu đi

đúng luồng tại các khu vực có tầm nhìn xa hạn chế, người ta đặt các mục tiêu có thiết bị phản xạ tích cực sóng vô tuyến, bố trí thành chập tiêu Chập tiêu radar tránh được sai số về độ nhạy tuyến tính như đã nêu

H 23 Chập tiêu trên hải đồ

Trên hải đồ người ta ghi giá trị phương vị bằng 2 đại lượng Đại lượng thứ nhất là gía trị phương vị theo hướng tiến vào gần chập, phương vị thứ 2 là đại lượng ngược lại

CỦA TÀU

I - XÁC ĐỊNH QUÃNG ĐƯỜNG TÀU CHẠY

Con tàu chuyển động trên mặt nước nhờ sức đẩy của chân vịt Chân vịt đẩy vào lòng nước một lực cũng chính bằng áp lực của nước tác động trở lại và đẩy con tàu đi với một tốc độ Vo nào đó Nếu gọi T là sức đẩy của chân vịt, R là phản lực của nước thì

1.2 Các hình thức đo tốc độ tàu chạy trên biển.

1.2.1 Sử dụng tốc độ kế thô sơ

Trong lịch sử hàng hải, người ta đã từng đo tốc độ tàu bằng việc thả chong chóng phía sau tàu Chong chóng được nối với sợi dây có đánh dấu (bằng các nút), mỗi một đoạn dây như vậy tương ứng với 15,4 mét (1/120 hải lý) Nếu đoạn dây được thả trong thời gian là 30 giây ( 1/120 giờ) thì số đoạn dây được thả chính là tốc độ tàu, bằng số hải lý / giờ (Knot) Để hiệu chỉnh sai số do bị trôi dạt của chong chóng, người ta không đánh dấu các đoạn dây bằng 15,4 mét mà chia ra mỗi đoạn bằng 14,6 m

1.2.2 Tốc độ kế chong chóng

Dựa vào nguyên tắc vặn nút chai để làm dụng cụ đo tốc độ tàu - khi ta vặn một vòng thì cái vít sẽ tiến lên được một bước

Chong chóng được buộc vào sợi dây thả theo tàu Giả sử chong chóng

quay được n vòng ( sợi dây truyền số vòng quay lên một đồng hồ đặt trên

boong tàu), bước của mỗi vòng quay là s thì quãng đường mà chong chóng chạy được sẽ là S = k.n.s (k là hệ số phụ thuộc vào độ giản nén của nước)

1.2.3 Tốc độ kế cơ điện

Cũng với nguyên tắc đo số vòng quay của chân vịt tàu để tính tốc độ tàu nhưng số vòng quay được truyền về đồng hồ bằng tín hiệu điện

1.2.4 Tốc độ kế thủy lực

Nguyên lý đo dựa vào độ chênh lệch áp suất của dòng nước chảy do tàu chuyển động (áp suất toàn phần) và áp suất của nước tĩnh (áp suất tĩnh) thông qua 2 ống đặt dưới lườn tàu ( 1 ống thẳng và 1 ống cong, được gọi là ống PI TO) Độ chênh lệch này tác động lên các màng cảm ứng áp suất và được chuyển hóa thành tín hiệu điện, qua các bộ biến đổi và đưa về đồng hồ chỉ báo tốc độ

1.2.5 Tốc độ kế điện từ

Hoạt động theo nguyên lý đo cường độ dòng điện trong cuộn dây cảm ứng gắn ở trên tàu Khi các cuộn dây chuyển đđộng cùng với con tàu trong môi trường nước biển, dòng cảm ứng sẽ xuất hiện Tốc độ tàu sẽ tương ứng với cường độ dòng điện Giá trị tốc độ đọc được là tốc độ tương đối của con tàu so với mặt nước Độ chính xác của chỉ số tốc độ phụ thuộc nhiều vào chất lượng nước biển so với mẫu thiết kế

Tất cả 4 loại tốc độ kế nói trên đều cho ta biết đươc tốc độ tương đối của con tàu so với mặt nước, vì cả tàu và tốc độ kế đều di chuyển trên mặt nước, nó không cho ta biết tốc độ thực của con tàu so với đáy biển

1.2.6 Tốc độ kế Dopler

Hình 24: Tốc độ kế Dopler

Với tiến bộ kỹ thuật, người ta chế tạo ra loại tốc độ kế có thể chỉ được tốc độ thực của tàu dựa trên nguyên tắc hiệu ứng Dopler, đo độ lệch tần số của sóng phát xuống đáy biển và sóng thu về trong quá trình tàu chuyển động Tốc độ kế Dopler còn có thể đo được tốc độ dạt ngang của tàu (h 24)

Ngày nay việc xác định tốc độ tàu trên biển khá dễ dàng và chính xác thông qua hệ thống định vị toàn cầu GPS, tốc độ thực được tính toán và chỉ báo thông qua phép so sánh các vị trí của tàu đã được xác định trước đó

2.1 Việc cần thiết phải xác định tốc độ tàu

Tốc độ tàu là một trong những thông số kỹ thuật quan trọng, nó đánh giá chất lượng và tính năng khai thác của một con tàu Ngay từ khi tàu mới được đóng ra người ta đã phải xác định để xem tốc độ thực tế của tàu trên mặt nước và tốc độ thiết kế có sai khác không Trong quá trình khai thác, tốc độ con tàu sẽ thay đổi do sự thay đổi của chất lượng vỏ tàu, cơng suất máy chính, chất lượng của chân vịt hoặc sự biến dạng thân tàu Tốc độ tàu cũng khác nhau khi con tàu hành trình tại các khu vực có độ sâu, bề rộng luồng hay điều kiện khí tượng thủy văn, điều kiện chở hàng khác nhau

Người dẫn tàu phải biết tốc độ tàu để dự tính thời gian chạy tàu từ cảng này tới cảng khác, có kế hoạch khai thác tàu đạt hiệu qủa cao nhất.

Tốc độ chính xác của tàu chỉ báo bằng tốc độ kế là một yếu tố không thể thiếu trong bài toán đồ giải để xác định nguy cơ và tránh va chạm

Con tàu chuyển động trên mặt nước và chịu tác động của dòng chảy

Tốc độ của tàu so với một vật nổi tự do trên biển gọi là tốc độ tương đối, vì cả

hai đều bị ảnh hưởng của dòng chảy Tốc độ tàu so với vật cố định được gọi là

tốc độ thật – Tốc độ tuyệt đối, tốc độ so với đáy biển.

Việc xác định tốc độ tàu được đề cập ở đây là nói tới tốc độ chuyển

động của con tàu so với mặt nước (Tốc độ tương đối) Công việc có thể tiến

hành trong trường thử, khi mới hạ thủy, hoặc trong qúa trình khai thác, khi có điều kiện thuận lợi cần xác định tốc độ để hiệu chỉnh các tốc độ kế lắp đặt trên tàu

Tốc độ tuyệt đối của tàu có thể nhận biết một cách dễ dàng nhưng nó phụ thuộc vào hoàn cảnh thực tế, thay đổi liên tục trong tuyến hành trình

2.2 Xác định tốc độ tàu trong trường thử

Trường thử là vùng nước có các điều kiện sau:

- Vùng nước đủ rộng, có khả năng điều động tàu được dễ dàng

- Lặng gió (< cấp 3), lặng sóng (< cấp 2), không có hải lưu hoặc hải lưu ổn định về hướng và tốc độ chảy

- Độ sâu tối thiểu bằng 6 lần mớn nước tàu để hạn chế tác động của vùng nông cạn lên tốc độ con tàu

- Có hệ thống chập tiêu phục vụ cho việc thử tàu Hệ thống gồm 2 chập song song với nhau, trên tàu có thể quan sát rõ ràng các chập để xác định được thời điểm tàu cắt qua mỗi chập (H 25)

Có thể có những trường hợp sau xẩy ra:

2.2.1 Khi không có hải lưu tác động