giáo trình la bàn từ hàng hải ĐKTB ĐHHH VN

*La bàn từ có các thiết bị khử độ lệch đợc chế tạo từ sắt từ cứng và sắt từ mềm nh sau : +Các vật liệu sắt từ cứng nh các thanh khử độ lệch bán vòng, khử độ lệch lệch tàu nghiêng và hệ t

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI

BỘ MÔN: HÀNG HẢI HỌC KHOA: ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN

BÀI GIẢNG

LA BÀN TỪ

DÙNG CHO SV NGÀNH : ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN

HẢI PHÒNG - 2010

MỤC LỤC

STT NỘI DUNG TRANG

4.8 Khử gần đúng bằng phương pháp Colonga trên 2 hướng vuông góc với nhau 1034.9 Khử gần đúng bằng phương pháp Colonga trên 2 hướng ngược nhau 104

Chương 5 Công tác hiệu chỉnh la bàn va phương pháp lập bảng độ lệch còn lại. 112

Điều kiện tiên quyết:

- Sinh viên phải học qua các môn học:

+ Toán cao cấp,

3

1.1.2 Tính chất nam châm

1.1.3 Sức từ, từ khối, mô men từ

1.1.4 Từ trường, cường độ từ trường, đường sức từ

1.2 Cường độ từ trường của nam châm thẳng

1,51.2.1 Cường độ từ trường tại một điểm trên đường trung trực

nam châm

1.2.2 Cường độ từ trường tại một điểm trên đường trục từ

1.2.3 Cường độ từ trường tại một điểm bất kỳ

1.3 Sự tác dụng lẫn nhau giữa 2 thanh nam châm đặt trong

từ trường đều

1.4 Vật thể sát từ - PP luyện sắt từ thành nam châm

1.4.1.Tính chất của vật thể sắt từ

0,51.4.2 Đặc tính từ hóa của nam châm

4

TÊN CHƯƠNG MỤC

PHÂN PHỐI SỐ TIẾT

1.4.3 Vật liệu nam châm từ

1.5 Từ trường của trái đất và độ lệch địa từ

11.5.1 Khái niệm địa từ trường

2.1.2 Độ lệch riêng la bàn

2.2 Phương trình Passon

2,02.2.1 Tác dụng địa từ trường đối ới la bnà

2.2.2 Tác dụng của sắt non đối với la bàn

2.2.3 Tác dụng của sắt già đối với la bàn

2.2.4 Phương trình Passon

2.3 Hệ số sắt non

1,52.3.1 Sắt non biểu thị hệ số a

2.4.2 Cách tính các lực thành phần

2.4.3 Đa giác lực độ lệch

5

3.1.2 Cấu tạo la bàn loại KMO-T

3.2 Cấu tạo la bàn từ Nhật

3.2.1 Cấu tạo la bàn loại SAURA – KEIKY - JAPAN

3.2.1 Cấu tạo la bàn loại OSAKA- JAPAN-TYPE R165-NA

3.2.3 Cấu tạo la bàn loại TOKYO-JAPAN

3.2.4 Cấu tạo la bàn loại SC-100G JAPAN

3.2.5 Cấu tạo la bàn xuồng cứu sinh

3.3 Kiểm ra la bàn từ

3.3.1 Loại bọt khí trong chậu la bàn

3.3.2 Kiểm tra vị trí nằm ngang của mặt chậu

3.3.3 Kiểm tra tính ì mặt số

6

TÊN CHƯƠNG MỤC

PHÂN PHỐI SỐ TIẾT

3.3.4 Kiểm tra vòng phương vị

3.3.5 Kiểm ta khung chậu la bàn

3.3.6 Kiểm tra các thiết bị khử độ lệch

3.4 Đặt la bàn từ trên tàu

3.5 Các thiêt bị khử độ lệch la bàn từ

23.5.1 Máy đo từ lực Colonga

3.5.2 Chậu và mặt số nghiêng

3.5.3 Mặt số có moo men từ nhỏ

3.5.4 Máy đo độ từ nghiêng của tàu

3.6 La bàn từ hàng hải truyền mặt số

3.6.1 Ý nghĩa và phân loại

3.6.2 Nguyên tắc cấu tạo làm việc của các thành phần nhạy

4.8 Khử gần đúng bằng phương pháp Colonga trên 2 hướng

la bàn chính vuông góc với nhau

4.9 Khử gần đúng bằng phương pháp Colonga trên 2 hướng

la bàn chính ngược nhau

4.10 Nguyên nhân làm độ lệch bán vòng thay đổi

4.11 Khử độ lệch khi tàu thay đổi vĩ độ từ

8

Nhiệm vụ của sinh viên:

- Lên lớp đầy đủ và chấp hành mọi quy định của Nhà trường

- Tham gia đầy đủ và nghiêm túc giờ lên lớp, giờ thực hành cũng như các giờ kiểm tra

Giáo trình và tài liệu tham khảo:

1 Giáo trình la bàn từ ( KS Nguyễn Văn Hòa)

2 Tài liệu la bàn từ hàng hải (PTS Nguyễn Văn Tân-ĐH Thuỷ sản-1990)

3 Magnetic Compass Diviation and Correction (W.Deenn-extra Master, F.R.A.S., M.I.N.,

Asso.I.N.A.)

4 Compass-Wise (J Klinkert , F.R.I.N.)

Thang điểm: Thang điểm chữ A, B, C, D, E.

Điểm đánh giá học phần: Z = 0.3X + 0.7Y

Bài giảng này là tài liệu chính thức và thống nhất của Bộ môn Hàng hải học, Khoa Điều khiển tàu

biển và được dùng để giảng dạy cho sinh viên

Ngày phê duyệt: …9…./…8…./2010

TM Trưởng Bộ môn

ThS Nguyễn Thái Dương

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI

9

2l 1/12 1/12

S(- ) ))000)0)

(+)N

nNNN

Trục từPhần trung tínhHình 1

Chơng 1 : khái niệm cơ bản về từ trờng

1.1 Từ tính và nam châm

I Khái niệm.

Bộ phận chính của la bàn từ là thành phần nhạy cảm Thành phần nhạy cảm gồm các thanh nam châmvĩnh cửu chúng kết cấu với nhau thành một hệ thống gọi là hệ thống kim từ Lực định hớng của thànhphần nhạy cảm đợc phát sinh dới sự ảnh hởng của từ trờng trái đất Từ trờng của trái đất đợc hình thành

do sự cấu tạo và hoạt động của lòng đất gồm nhiều mỏ quặng , kim loại Những loại quặng hút đợc mạt sắtgọi là sắt từ Các loại khác có tính chất nh vậy: nh sắt, thép và một số hợp kim có tính chất từ đợc chế tạotheo phơng pháp nhân tạo Những vật thể có từ tính nh vậygọi là nam châm Vậy những vật thể hút đợc sắtthép gọi là vật thể có từ tính Sắt, thép mang từ tính gọi là nam châm

Nam nam châm gồm hai loại:

- Nam châm tự nhiên

- Nam châm nhân tạo

II.Tính chất của nam châm

Giả sử đa một thanh sắt Fe2O3vào trong một từ trờng,

sau một thời gian thích hợp đa thanh sắt ra khỏi từ trờng,

trong thanh sắt tồn tại một lợng từ d làm thanh sắt trở thành

nam châm vĩnh cửu có những tính chất sau:

- Thanh nam châm có 2 điểm tập trung từ lực mạnh nhất

gọi là từ cực Từ cực cách đều ở 1/12 2l(2l là khoảng cách

2cực thanh nam châm)

- Đờng đi qua hai từ cực gọi là trục từ

- Bộ phận giữa thanh nam châm không có từ tính gọi là

phần trung tính

Treo thanh nam châm bằng một sợi chỉ thì một đầu thanh nam châm quay về hớng bắc địa lý ngời taquy định đó là đầu N sơn màu đỏ, còn đầu khia thanh nam châm là đầu nam S sơn màu xanh(mang tínhchất giữ hớng)

- Hai đầu nam châm cùng tên thì đẩy nhau khác tên thì hút nhau

- Từ cực nam châm không thể cắt rời đợc, ta cắt một thanh nam châm thành nhiều đoạn thì mỗi đoạnthành một nam châm mới

III.Sức từ, từ khối, mô men từ.

- Sức từ: Lực đẩy và lực hút giữa hai cực gọi là sức từ Quy định sức từ đẩy hai cực cùng tên là(+) vàsức đẩy giữa hai cực khác tên là(-)

- Từ khối của nam châm là khối lợng từ chứa ở hai cực của nam châm ký hiệu: m

* Chú ý : Sức từ và từ khối của thanh nam châm có dấu ngợc nhau, trị số tuyệt đối bằng nhau.

- Mô men từ : M là tích số của từ khối của nam châm với khoảng cách giữa hai cực: M = 2mL

Trong hệ thống: cm, gam , giây, đơn vị mô men từ là : CgsM



m1 , m2 là khối lợng từ chứa ở hai cực của thanh nam châm

d là khoảng cách giữa hai cực từ

à : là hệ số dẫn từ phụ thuộc vào điều khiện môi trờng :

à = 1 : môi trờng trong chân không

à < 1 : môi trờng phản từ lực tác dụng lớn hơn trong chân không

à > 1 : môi trờng thuận từ lực tác dụng nhỏ hơn trong chân không

IV Từ trờng - Cờng độ từ trờng - Đờng sức từ

1.Từ trờng

- Từ trờng của thanh nam châm là khoảng không gian

bao quanh nam châm mà ở đó có từ lực tác dụng Trên hình

vẽ ta thấy từ trờng của một thanh nam châm thẳng Nếu trên

tấm bìa các tông đợc đặt trên một thanh nam châm, ta rắc

trên đó các mạt sắt đồng thời rung nhẹ cho các mạt sắt di

chuyển, thì dới tác dụng của từ trờng các mạt sắt đợc phân

bố theo quy luật có dạng đờng cong Đờng cong đó gọi là

+Giá trị cơ bản biểu thị đặc tính của từ trờng là cờng độ từ trờng ký hiệu là H Vậy cờng độ từ trờng tạimột điểm là một lực tác dụng lên 1 đơn vị từ khối (+) đặt tại điểm đó Ta có công thức sau :

m

F

H 

- Biểu thị: Nếu từ cực có từ khối tại 1 điểm trong từ trờng bị tấc dụng bởi lực F

Trong hệ thống C.g.s.M , đơn vị H là Erstet ký hiệu Oe Trong đơn vị quốc tế, đơn vị c ờng độ từ trừng

đợc tính là Ampemet (A/M) 1A/M = 4π.10-3Oe

-Véc tơ cờng độ từ trờng (H) luôn tiếp tuyến với đờng sức từ

3.Đờng sức từ

-Đờng sức từ là một đờng nối liền giữa các hớng của cờng độ từ trờng tại các điểm, trong từ trờng đều

đờng sức có dạng đờng thẳng , trong từ trờng không đều đờng sức có dạng cong

-Trong thực tế hàng hải cho phép coi từ trờng của trái đất ở không gian tàu chiếm chỗ là từ trờng đều.Với giả thiết nh vậy đơn giản rất nhiều cho việc nghiên cứu la bàn

-Đờng sức từ luôn đi vào ở cực nam (S) và đi ra ở cực bắc (N)

*Chú ý : Sự biến dạng của đờng sức :

+Trong từ trờng thanh nam châm đặt một vật liệu bằng kim loại thì đờng sức từ bị biến dạng Chứng tỏgiúp ta giả thích ở những khu vực có nhiều mỏ quặng kim loại có khả năng nhiễm từ mạnh sẽ làm cho d-ờng sức từ của từ trờng trái đất biến dạng mạnh dẫn đến hiện tợng nhiễu loạn từ, thậm trí sinh ra bão từgây tổn thất nặng cho các thiết bị điện, trạm biến áp điện trên bờ cũng nh các thiết bị điện trên tàu.v.v +Đờng sức không xuyên qua hình trụ rỗng bằng kim loại nên tầu ngầm không đặt đợc la bàn ôẳi đây

la bàn từ không có khả năng định hớng

Đ1.2 Cờng độ từ trờng của nam châm thẳng

Trong la bàn từ ngời ta sử thờng sử dụng các thanh nam châm thẳng, có tiết diện vuông hoặc tròn.Những thanh nam châm nh vậy thì trục từ thờng trùng với trục hình học của nó Sau đây ngời ta nghiêncứu ba trờng hợp cờng độ từ trờng của thanh nam châm thẳng tác dụng lên một điểm Ba trờng hợp này th-ờng phổ biến trên tàu nh sau

I Xét cờng độ từ tại một điểm ở trên đờng trung trực của thanh nam châm.

-Xét thanh nam châm thẳng NS có từ khối là ±m Khoảng cách 2 cực là 2l Xét điểm B trên đờng trungtrực thanh NS có từ khối +1 đơn vị

Khoảng cách OB = d giả thiết d>>l -Gọi cờng độ từ trờng của thanh nam châm tácdụnglên điểm B là H1, gọi lực tác dụng 2 cực lên điểm B là FN

và FS hợp lực của hai lực này là: H1 FN FS

áp dụng định luật Culong ta có :

) (d2 l2

m F

2 3 3 2

2 6 3 2 2 2

2 2 2 1 2 2

)1()1()

(

2)

2(cos

d

l d

M d

l d

M l

d

ml l

d

m l

d

l H

l d

2 3

1

d

l d

-Xét thanh nam châm thẳng NS có từ khối là ±m

2 4

2 2

2 2

2 2 2

2 2

2

)1(

22

)(

)()(

d

l d

l dl d l dl d m l

d

l d m l d

2 3 2 2

2 4

2

)1(

2)

M d

l d

mld H

Vậy véc tơ cờng độ từ trờng H2 có phơng trùng với phơng của trục dọc thanh nam châm,

chiều từ đầu N đi ra

*Chú ý : Nếu điểm A ở gần thanh nam châm thì không đợc bỏ qua thành phần

)21(

2

2

2 3

2

d

l d

M

H   công thức này đã đực khai triển thành phần 2 2

2

)1

III Cờng độ từ trờng của thanh nam châm thẳng tác dụng lên một điểm nằm ở vị trí bất kỳ.

-Xét thanh nam châm NS có từ khối ±m, khoảng

cách giữa hai cực là 2l Xết điểm C ở vị trí bất kỳ có từ

khối +1đơn vị, gọi khoảng cách OC = d , giả thiết d>>l

Giả sử thanh nam châm NS có mô men là M Ta chiếu véc

tơ M lên 2 hớng OC và hớng vuông góc với OCta đợc M

-1và M2 bằng cách đó ta thay thanh nam châm NS thành 2

thanh nam châm N'S' và N"S" Một thanh N'S' có điểm C

nằm trên đờng trung trực.Một thanh N"S" có điểm C nằm

trên đờng trung trực

Từ hình vẽ ta có : M1 = M.sinφ ; M2 = M.cosφ ở đây

φlà góc hợp bởi giữa trục thanh NS và hớng OC

-Cờng độ từ trờng thanh nam châm N'S' tác dụng lên

điểm C là H1 Theo chứng minh phần b ta có :

Đ1.3 Sự tác dụng lẫn nhau của hai thanh nam châm đặt trong từ trờng đều.

* La bàn từ đợc đặt trong từ trờng của trái đất Trong quá

trình xét coi từ trờng của trái đất là đều, đợc tiến hành sử dụng

một thanh nam châm thẳng đặt cố điịnh trong thân la bàn, và

một kim nam châm đặt trên chậu la bàn có khả năng quay

quanh trọng tâm của nó

Để đơn giản ta biểu diễn thanh nam châm và kim nam

châm dới dạng s đồ hình 7

Nếu kim nam châm NS có mô men là 2ml, đặt trong từ

tr-ờng đều có ctr-ờng độ từ trtr-ờng H , thì chúng chịu tác dụng của

hai lực là +mH và -mH (hình 7) Các lực +mH , -mH tạo với

nhau thành một gẫu lực với cách tay đòn là nA

nA = 2lsinδ

Dới tác dụng của mô men quay này, kim nam châm sẽ

quay và định hớng dọc theo hớng của véc tơ cờng độ từ trờng

H Giá trị mô men quay ký hiệu là P đợc tính theo hình 7

P = 2lmHsinδ (4)

Giả sử tại một vị trí nào đó trong không gian xung quanh

kim nam châm ta đặt một thanh nam châm thẳng N-S cố

với đờng 001và H2có hớng song

song với 001 Do vậy lực tác dụng

của thanh nam châm N-S lên kim

-Vị trí Gay-Lys-Sắc thứ nhất

Trục của thanh nam châm nằm vuông góc với hớng từ trờng đều H hay trọng tâm của ki nam châmnằm trên đờng trục của thanh nam châm Vị

trí này tơng ứng với vị trí nam châm khử độ

lệch tàu nghiêng trong thân la bàn từ Trong

trờng hợp này góc φ = 0, φ = 90o Thay giá

trị này vào biểu thức (5) ta có :

Sd

H

+mH

Hình 7

O1 O

ψ

δ

Sd

H

NS

ψ

δ

Sd

H

NS

N

H1

Hình 10

Biểu thức (6) dùng trong thực tiễn để xác định thành phần nằm ngang của từ trờng trái đất

Để xác định H ta tiến hành nh sau : đặt một thanh nam châm thẳng có mô men từ M , ở trong từ trờngtrái đất H Trên khoảng cách d đã biết đặt một kim nam châm ở vị trí Gay-Lys-Sắc thứ nhất , đo góc lệch

δ của kim nam châm theo công thức (6)ta tính đợc H

Công thức (6) cũng đợc sử dụng để tính mô men từ của thanh nam

châm thẳng khi đã biết từ trờng H , khoảng cách d, góc lệch δ Tính mô

men từ M từ công thức (6) :M Hd3tg

2

1

+Vị trí Gay-Lys-Sắc thứ hai : Thanh nam châm đặt vuông góc với từ

trờng H hay trọng tâm kim nam tâm nằm trên đờng vuông góc với trục

thanh nam châm và đi qua trung điểm của thanh Vị trí này tơng ứng với vịtrí nam châm khử độ lệch bán vòng (hình 9) Trong trờng hợp này φ =

90o , ψ = 0 thay φ và ψ voà biểu thức cân bằng của kim nam châm ta có :

0cot0

cossin  3     3 g 

d

M H d

M

Công thức (7) dùng để xác định thành phần từ trờng của quả đất và

mô men từ thanh nam châm

Đ1.4 Vật thể sắt từ - Phơng pháp luyện sắt từ thành nam châm

I Tính chất của vật thể sắt từ

+Tất cả các chất tuỳ theo giá trị độ từ thẩm của chúng mà ngμ của chúng mà ng ời ta

có thể chia ra thành 3 loại :

- Các chất phản từ , ứng với < 1.μ của chúng mà ng

- Các chất thuận từ , ứng với > 1.μ của chúng mà ng

- Các chất sắt từ , ứng với >> 1.μ của chúng mà ng

1 Các chất sắt từ

-Các chất sắt từ có độ từ thấm rất lớn (μ của chúng mà ng >> 1) Nên nó có khả năng từ hoá đặc biệt

-Khả năng từ hoá đặc biệt của vật thể sắt từ có thể đợc giải thích nh sau :

Vật thể sắt từ đợc cấu tạo bởi vô số các nam châm phân tử Nếu các nam châm phân tử chuyển độnghỗn loạn thì lực tác dụng giữa chúng trong trờng hợp tổng quát bằng 0 và vật thể không có từ tính Cácnam châm phân tử tác dụng tơng hỗ và giữa chúng ở vị trí cân bằng

Nếu ta đem vật thể sắt này đặt vào trong một từ trờng, dới tác dụng của các lực, các nam châm phân tử

bị định hớng theo hớng xác định, nghĩa là nó bị từ hoá Sau khi tất cả các nam châm phân tử đã định h ớngtheo từ trờng ngoài thì nó ở tình trạng bão hoà từ , và không có khẳ năng từ hoá hớn nữa

Nếu ta triệt tiêu từ trờng từ hoá bên ngoài, thì do lực tác dụng tơng hỗ giữa các phân tử lại làm chúngchuyển động hỗn loạn trở về tình trạng đầu Nhng do hiện tợng định hớng song song của các nam châmphân tử , mặt khác lực tác dụng tơng hỗ giữa chúng phát sinh không hoàn toàn nh tình trạng ban đầu, dovậy chúng vẫn còn một lợng từ d khi tù trờng bên ngoài triệt tiêu , chúng có thẻ trở thành nam châm

2 Các chất thuận từ

-Các chất thuận từ có độ từ thẩm >1đơn vị , chất này bị từ hoá theo hμ của chúng mà ng ớng của từ trờng ngoài Nhng

do chuyển động nhiệt phân tử ở trong chất thuận từ đã làm giảm khả năng định hớng của nam châm phân

tử, vì vậy chất thuận từ bị từ hoá yếu không dùng làm nam châm vĩnh cửu

3 Các chất phản từ : < 1đơn vị μ < 1đơn vị

-Các chát phản từ có các nam châm phân tử bị từ hoá theo hớng ngợc lại với từ trờng từ hóa, nên khảnăng từ hoá của nó nhỏ hơn một đơn vị

II Đặc tính từ hoá của sắt từ

- Cho một thỏi sắt từ vào trong lòng một ống dây, và cho dòng điện chạy qua cuộn dây đó Ban đầutăng dần cờng độ từ trờng H thì

cảm ứng từ B cũng tăng, theo tỷ lệ

thuận khi cờng độ từ trờng H đạt

tới cờng độ từ trờng của cuộn dây

thì cảm ứng từ B không tăng nữa,

đạt giá trị lớn nhất Điểm a là

điểm bão hoà từ (hình 10) Nếu

sau đó ta giảm từ từ cờng độ từ

tr-ờng H, thì cảm ứng từ B cũng

giảm dần không theo đờng cũ mà

theo một đờng khác gọi là đờng

14

O1

δ

SH

N

H1

Hình 10

N

H1

Hình 10

N

H1

Hình 10

N

H1

Hình 10

N

H1

Hình 10

N

H1

Hình 10

Hình 11

ab

c

fe-H

-B

trễ ab, khi H giảm về 0 Hiện tợng trễ này cũng cho ta thấy vật thể sắt từ có tính chất từ hoá đặc biệt,không ob gọi là d.

Ta tiếp tục từ hoá ngợc, tức là đổi chiều dòng điện trong cuộn dây Khi tăng cờng độ từ hoá ngợc thìcảm ứng từ B cũng giảm dần theo đờng cong bc Khi cờng độ từ từ trờng đạt giá trị oc thì cảm ứng từ Btriệt tiêu, đoạn 0c gọi lực giữ từ Tiếp tục tăng H theo hớng oc thì B cũng tăng theo đến điểm d thì Bkhông tăng nữa Điểm d gọi là điểm bão hoà từ Ta tiếp úc giảm H về không thì thỏi sắt từ vẫn tồn tại cảmứng từ ttheo đoạn de (điểm e đối xứng điểm b) Tiếp tục tăng H thì B tăng theo (đoạn ef ) Tiếp tục tăng Hthì đờng cong lại về trùng điểm a

Vậy đờng cong (oabcdefa) là đờng cong từ trễ biểu thị quá trình từ hoá của sắt trong từ trờng Lực giữ

từ oc là đặc tính quan trọng nhất của vật liệu sắt từ

III Vật liệu nam châm từ

*Căn cứ vào lực giữ từ (hay còn gọi là lực kháng từ) ngời ta chia vật liệu sắt từ làm hai loai: sắt từ cứng

và sắt từ mềm

1 Sắt từ cứng

+Sắt từ cứng là nhữngvật liệu sắt từ có lực kháng từ lớn, tức là có khả năng giữ từ lớn, nó đợc sử dụng

để chế tạo nam châm vĩnh cửu các sất từ cứng đặc biệt là thép các bon thép crôm và thép có chứa nhiềuco-ban Sắt từ cứng tơng ứng với vật liệu sắt từ có lực kháng từ lớn hơn 200C

2 Sắt từ mềm.

+Sắt từ mềm là những vật liệu sắt từ có lực kháng từ nhỏ , hầu nh không có khả năng dữ lại từ tính Những vật liệu sắt từ đợc gọi là sắt từ mề khi lực kháng từ nhỏ hơn 2 oe

Dới đây là lực kháng từ của một số vật liệu sắt từ :

Hợp kim Platin - Coban 40000C

*La bàn từ có các thiết bị khử độ lệch đợc chế tạo từ sắt từ cứng và sắt từ mềm nh sau :

+Các vật liệu sắt từ cứng nh các thanh khử độ lệch bán vòng, khử độ lệch lệch tàu nghiêng và hệ thốngkim từ của một số la bàn Các loại nam châm nàyđợc chế tạo bằng thép Vonfram, thép Crôm, thép Coban

và một số hợp kim đặc biệt khác, các chất này có lực kháng từ lớn tới 1000C

+Ngời ta thờng chế tạo các thỏi nam châm có tiết diện tròn hoặc vuông, khích thớc tiết diện rất nhỏ sovới chiều dài của chúng, đầu bắc sơn màu đỏ, đầu nam sơn màu đen , hoặc trắng Mô men từ của thanhnam châm có thể đợc ghi ngay trên thân thanh nam châm cùng với năm sản suất, số liệu suất xởng Cácthnah nam châm đẻ khử độ lệch có mô men từ rất lớn có thể đạt tới 35000 đơn vị C.G.S.M tuỳ theo từngnớc sản xuất, tuỳ theo khoảng cách đặt thanh khử với một số la bàn

+Để chế tạo nam châm có mô men từ lớn ngời ta tiến hành chế tạo sắt từ và cho từ hoá đặc biệt Đầutiên ngời ta đem tôi bằng cách nng chúng lên 8000C - 12000C (nung tới nhiệt độ nào đó là tuỳ thuộc vàoloại hợp khim chế tạo thanh nam châm) Sau đó bỏ nhanh chúng ra ngoài không khí, hoặc cho vào nớc,vào dầu (cho vào laọi môi trờng nào tuỳ loại hợp kim) Sau khi tôi song, các thanh nam châm đợc đem làm

ổn định cấu tạo bằng cách luộc chúng ở trong nớc sôi (1000C) Bằng cách cày đảm bảo ổn định thnàh phầnhoá học của thanh nhanh hơn so với nhiều phơng pháp khác Mộtgiờ luộc thanh sắt từ nh vậy có tác dụngbằng để thờng hoá ngoài không khí bằng mấy năm

Sau khi đã ổn định cấu tạo ngời ta đem từ hoá chúng Để từ hoá đợc chúng, với thép Vonfram và thépCrôm, cờng độ từ tròng từ hoá phải đạt tới 4000C đến 5000C, còn thép Coban thì phải từ 10000C đến

15000C

Sau khi từ hoá song ngời ta đem nam châm đi ổn định từ tính, tức là loại trừ các từ trờng cục bộ nảysinh trong các giờ đầu tiên Mặt khác ổn định từ tính còn có tác dụng làm cho thanh nam châm ít nhạycảm với các dao động cơ học và các từ trờng bên ngoài, nh thế cũng có nghĩa là ổn định đợc mô men từcủa thanh nam châm

ổn định từ hay còn gọi là già từ đợc ngời ta thực hiện bằng cách đặt thanh nam châm vào trong mộtcuộn dây có dòng điện xoay chiều chạy qua Tần số dao động của dòng điện đợc chọn tớng ứng với cácpha dao động điện hoặc dao động cơ học trên tàu thờng tác dụng vào la bàn Sau khi cho dòng điện vàongời ta dần dần giảm dòng điện về 0

Bằng cách ổn định nh vậy các thanh nam châm sẽ có khả năng ít nhạy cảm với các hiện tợng va đập,rung động Mô men từ của chúng giữ đợc cố định khi biên độ dao động nhiệt tới 300C và khi cờng độ từ tr-ờng ngoài thay đổi tới 20C ứng với nam châm Vonfram và Crôm , tới 30C ứng với nam châm Coban -Crôm

Các thanh nam châm vĩnh cửu thờng đợc bảo vệ trong hộp gỗ đặc biệt, các nam châm để cách nhaukhông nhỏ hơn 5 Cm , tuỳ theo mô men từ lớn hay nhỏ Các lực cùng tên để khác phía trong hộp gỗ khôngnên dính các thanh nam châm với nhau, vì làm nh thế khi tách chúng ra sẽ không đảm bảo đợc cố định từtính theo thời gian Để tránh hioện tợng rỉ ngời ta thờng sơn cực bắc màu đỏ, cực nam màu xanh không

15

O+B

Hình 11

ab

c

fe-H

-B

nên để nam châm ở nơi có nhiệt độ cao, nơi có từ trờng cờng độ lớn hơn 3C Các thanh nam châm không

đợc đặtn gần các vật bằng sắt

*Sắt từ mềm để khử độ lệch phần t, độ lệch cảm ứng ngời ta sử dụng sắt từ mềm chúng đợc chế tạothành các thỏi có tiết diện tròn, quả cầu, hoặc các tấm hình chữ nhật Các thỏi và tấm đ ợc chế tạo bằng sắtnon có lực kháng từ nhỏ hơn 1,50C còn quả cầu đợc chế tạo bàng gang có lực kháng từ nhỏ hơn 3,50C Đểchống rỉ ngời ta có thể đem sơn màu xanh , đen.v.v

Đ1.5 Từ trơng của trái đất - độ lệch địa từ

I khái niệm địa từ trờng.

Qua thí nghiệm, khi treo một kim nam

châm tự do trên bề mặt của trái đất ở bất

kỳ vị trí nào cũng quan sát thấy một đầu

kim nam châm luôn định hớng Từ thí

nghiệm trên chứng tỏ trái đất luôn có từ

tr-ờng Từ trờng luôn bao quang bề mặt trái

đất, trên không gian,trong lòng đất và cả

dới nớc biển đều phát hiện thấy có từ lực

tác dụng Từ trờng của quả đất có ý nghĩa

rất lớn trong cuộc sống con ngời.Trong

không gian hàng nghìn kilômét bao quanh

mặt đất, từ trờng của quả đất cũng nh môi

trờng ngăn tia sáng vũ trụ xuyên vào quả

đất Do đó nó bảo vệ đơc cuộc sống của

các sinh vật trên mặt đất khỏi bị huỷ diệt

do phóng xạ Nghiên cứu từ trờng của quả

đất cho phép chúng ta khái quát những nét

cơ bản để xây dựng bề mặt quả đất, phát

hiện ra những vỉa quặng có ích, nghiên cứu

các hiện tợng phát sinh từ mặt trời và

không gian vũ trụ Một ví dụ rõ ràng nhất

là con ngời đã biết lợi dụng từ trờng của

quả đất để chế tạo ra la bàn giúp con ngời

đi trong rừng,đi trên sa mạc,chế tạo ra la

bàn để đi lại trên biển

Trong năm vật lý địa cầu 1957-1958

các nhà khoa học đã nghiên cứu và thí nghiệm dùng các máy móc đo từ tính, đo đợc các yếu tố từ trờngtrên mặt đất Trong thực tế thì từ trờng của quả đất khá phức tạp, để đơn giản,cho phép ta coi từ trờng củaquả đất nh một nam châm khổng lồ,có cực nam(S)nằm ở gần địa cực bắc, cực bắc(N) của nam châm năm

ở gần địa cực nam của trái đất Đờng đi qua hai cực từ gọi là trục từ Pm P'm (hình11), trục từ nghiêng vớitrục trái đất một góc là 12 độ Cực từ của nam châm hàng năm có thay đổi vị trí Ví dụ: khảo sát năm

1950 : cực bắc từ (φ = 720N, λ =960W ) Cực nam từ((φ = 700S , λ =150020'E) từ Pm ở gần địa cực bắc có

từ tính nam,và cực từ P'm ở gần địa cực nam có từ tính bắc Nên kim nam châm của la bàn luôn hớng vềphía cực Pm Thế nhng khi gọi tên ta gọi cực Pm là cực bắc và cực P'm là cực nam tơng ứng với tên củacực địa lý:

-Theo lý thuyết sức từ đi vào ở cực nam Pm , từ trờng mang dấu dơng, đi ra ở cực bắc P'm, từ trờngmang dấu âm

II Các phân lực địa từ và ảnh hởng của nó

+ Xét điểm A bất kỳ trên bề mặt trái đất, chịu tác dụng

của cờng độ địa từ trờng ký hiệu là T Véc tơ cờng độ từ

tr-ờng (T) ở tại mỗi điểm luôn tiếp tuyến với đờng sức từ

Nếu Tại điểm A ta treo một kim nam châm thì trục kim

nam châm sẽ nằm theo hớng của véc tơ (T) và lệch với

mặt phẳng nằm ngang một góc θ, góc θ gọi là độ từ

nghiêng Nếu đầu bắc kim nam châm chúi xuống thì góc

θ mang dấu dơng, nếu đầu bắc kim nam châm ngẩng lên

thì góc θ mang dấu âm Nh vậy ở cực thì góc θ=± 900, T

đi vào ở cực bắc và đi ra ở cực nam ở xích đạo θ = 00,

đ-ờng nối các điểm có θ = 00 gọi là xích đạo từ, xích đạo từ

có dạng đờng cong không đều nó ở gần xích đạo địa lý

Các điểm có cùng độ từ nghiêng θ nối lại gọi là vĩ độ từ

+ Phân tích véc tơ cờng độ từ trờng T thành hai thành

θ

Hình 10

H = Tcos θ

Z = Tsin θ

tg θ =

H Z

=> Nhận xét :Phân lực H gọi là phân lực định hớng nghĩa là dới tác dụng của phân lực nằm ngang Hluôn kéo kim nam châm của la bàn chỉ hớng bắc địa từ (Nd) , kinh tuyến đi qua gọi là kinh tuyến địa từ ,kinh tuyến địa từ đợc chọn làm mốc tính hớng đi và phơng vị địa từ

- Qua công thức ta thấy nếu điểm A ở xích đạo thì θ = 0 ⇒ H = T = HMax (khoảng 0,4 oe) , Z = 0chứng tỏ la bàn hoạt động ở vùng xích đạo , gần xích đạo khả năng định hớng tốt nhất Khi vĩ độ càngtăng thì H càng giảm , ở cực thì θ = 900 ⇒ H = 0 chứng tỏ la bàn không có khả năng hoạt động

- Phân lực Z không có tác dụng định hớng

III Độ lệch địa từ : ký hiệu d.

+ Do trái đất có từ trờng , lực địa từ tác dụng vào khim

nam châm la bàn làm kim la bàn không chỉ hớng bắc thật ký

hiệu (Nt) mà chỉ sang một hhớng khác gọi là bắc địa từ (Nd),

kinh tuyến đi qua gọi là kinh tuyến địa từ, khinh tuyến địa từ

đợc chọn làm mốc để tính hớng đi địa từ (Hd) và phơng vị địa

từ (Pd) vậy góc lệch giữa kinh tuyến địa từ và kinh tuyến thật

gọi là độ lệch địa từ d

Nếu đầu bắc kim nam châm lệch về phía đông (E) so với

kinh tuyến thật thì d mang tên đông (E) và lấy dấu (+) Nếu

bắc kim nam châm lệch về phía tây so với kinh tuyến thật d

thì mang tên tây (W) lấy dấu (-)

ở những điểm khác nhau trên mặt đất, độ lệch địa từ có

giá trị klhác nhau, nó có thể biến thiên từ 00 đến ± 1800

WE + Giá trị và sự phân bố từ trng trên bề mặt trái đất đợc

ngời ta biểu thị bằng các bản đồ đặc biệt gọi là bản đồ từ

Các bản đồ này đợc xây dựng theo định kỳ vì từ trờng của

trái đất thay đổi theo thời gian Ví dụ bản đồ từ xây dựng

năm 1995 có nghĩa là các tài liệu sử dụng đợc tính từ lúc

0h00m ngày 01/ 01/1995 theo kinh tuyến gốc Trên bản đồ vùng đợc vẽ các đờng đẳng trị Mỗi đờng đẳngtrị yếu tố từ trờng có một tên gọi riêng Đờng đẳng trị độ lệch địa từ gọi là đờng đẳng độ lệch địa từ, đờng

đẳng trị các lực T , H và Z gọi là đờng đẳng từ

+ Các bản đồ từ trờng có hai loại, một loại tỷ lệ xích lớn, một loại có tỷ lệ xích nhỏ Những bản đò có

tỷ lệ xích lớn đợc dựng cho một vùng nhỏ, mạng lới đờng đẳng trị dầy đặc nó chỉ tất cả các từ trờng đặcbiệt ở vùng này Bản đồ tỷ lệ xích nhỏ đợc xây dựng cho một vùng biển lớn hoặc cho toàn bộ thế giới, trên

đó biểu thị khái quát các đờng đẳng trị, các yếu tố từ trờng

+ Các yếu tố từ trờng trái đất không cố định mà luôn luôn thay đổi, nguyên nhân gây ra sự thay đổinày thì cho tới nay khoa học vẫn cha giả đáp đợc thoả mãn Từ trờng của trái đất đợc phát sinh do hai loại

từ trờng: Từ trờng chính và từ trờng biến đổi

+ Từ trờng chính cũng không phải là cố định, khi quan sát liên tục nhiều năm, ngời ta thấy nó thay đổichậm Sự thay đổi giá trị trung bình trong năm gọi là sự thay đổi thế kỷ Sự thay đổi giá trị từ tr ờng trungbình trong một ngày đêm gọi là sự thay đổi ngày đêm, thờng rất nhỏ nên trong thực tiễn ngời ta bỏ qua + Sự thay đổi mang tính chu kỳ năm này qua năm khác

đựoc ghi sẵn trên hải đồ đi biển, theo từng hoa địa từ cho

từng khu vực Hoa địa từ là một vòng tròn chia độ từ 00 đến

3600 trong vòng tròn ghi sẵn các giá trị độ lệch địa từ, năm

khảo sát địa từ và lợng thay đổi hàng năm

Ví dụ: Trên hải đồ Việt Nam có ghi: Tại khu vực biển

Long Châu ĐLĐT : 0055w - 1995 có nghĩa là độ lệch địa từ

khảo5 sát năm 1995 là d = 0055w hàng năm không thay đổi

Ví dụ : trên hải đồ Anh có chi : Tại khu vực biển Hồng

Kông là : MagVar 2005w-1990 (4'W) có nghĩa là độ lệch địa

từ khảo sát năm 1990 là d = 2005W , thay đổi theo hàng năm

4'W

+ Từ trờng biến đổi thì độ lệch đị từ cũng biến đổi liên tục

có tính chất đều đặn, nhng có nhừng ngày chúng thay đổi đột

biến cả về chu kỳ lẫn biên độ Sự thay đổi đột biến có cờng

độ rất lớn, có thể xảy ra mọi nơi trên trái đất, hay một vài địa

phơng ngời ta gọi là bảo từ Thời gian bảo từu có thể xảy ra

d W (+)

Trong nhừng năm gần đây nhờ có vệ tinh nhân tạo của trái đất, ngời ta đã biết đơc nguon gốc của sựbiến đổi từ trờng là do dòng cảm ứng xuất hiện ở tầng cao của khí quyển tới vài nghìn kilômét Nhừngdòng nh vậy chủ yếu là dòng các phân tử mang điện từ mặt trời đến

Nghiên cứu từ trờng trái dất ở nớc ta cha có cơ quan nào tiến hành một cách quy mô ở nớc ngoài đã

có nhiều nhà bác học, nhiều cơ quan nghiên cứu nh: viên từ trờng trái đất, viện nghiên cứu tầng điện li và

sự lan truyền của sóng vô tuyến vv

Đ1.6 nguyên tắc làm việc của la bàn từ Nếu ta đã biết, thành phần nhạy cảm của la bàn là kim từ Khi kim la bàn đ ợc treo tự do thì trục kim

của nó sẽ định hớng dọc theo véc tơ cờng độ từ trờng (T) của trái đất và chỉ ra mặt phẳng kinh tuyến từ Nhng kim từ treo tự do không thể sử dụng làm thành phần nhạy cảm cho la bàn từ hàng hải đợc, bởi vì khi

độ từ nghiêng lứn (ở vĩ độ cao ) xác định hớng nằm ngang theo kim nghiêng rất khó khăn Vì vậy trongcác la bàn từ hàng hải ngời ta tìm cách treo thành phần nhạy cảm

vào cho nó chỉ tự động xoay trong mặt phẳng nằm ngang (hình

14) Thể hiện một kim từ đợc treo nh vậy Trục kim tạo vói thanh

phần nằm ngang của từ trờng trái đất, nghĩa là với kinh tuyến từ

một góc δ

Từ trờng trái đất ở trong không gian kim nam châm chiếm

chỗ có thể coi nh là từ trờng đều Với điều kiện này theo công

thức 4 kim từ chịu tác dụng một mômen quay P

P = 2lmHsinδ

ở đây 2l là chiều dài kim từ và m là từ khối mỗi lực kim từ

Biết 2lm = M là mômen từ của kim nam châm do đó P =

MHsinδ

Dới tác dụng của mômen quay P kim nam châm xoay về

phía kinh tuyến từ Xong do có ma sát ở điểm đỡ cho nên kim sẽ

ổn định trên hớng khác với kinh tuyến từ Theo công thức trên

thì kim từ chỉ ôn định khi δ = 0 tức là sinδ = 0 , do vậy P = 0

Mô men P gọi là mômen quay của kim la bàn từ Trong thực

tế do điều kiện ổ đỡ thành phần nhạy cảm cha lý tởng cho nên

vẫn tồn tại một lực ma sát làm triệt tiêu bởi mômen quay P Tức

là kim từ sẽ ổn định ở vị trí ng với một góc δ nhỏ, góc này gọi là

La bàn nào càng có góc i' nhỏ thì la bàn ấy càng tốt

+ Muốn giảm i' ta làm giảm lực ma sát Q ở điểm ổ đỡ đạt giá trị nhỏ nhất Để đạt đợc yêu vầu này

ng-ời ta gắn kim từ vào đáy môt chiếc phao kín nớc bằng nhựa hoăc bằng đồng, sau đó thả chúng vào dungdịch cồn và nớc cất Toàn bộ thành phần nhạy cảm đợc đỡ trên một kim trụ Đỉnh kim trụ và ổ đỡ ngời tagắn kim loại cứng Với điều kiện hoạt động nh trên lực ma sát đạt giá trị nhỏ nhất

+ Mặt khác để giảm góc i' ta tăng mômen từ của kim nam châm, bằng cách ngời ta chế tạo kim từkhông phải là một thanh nam châm mà bằng mọt cặp hay nhiều căp thanh nam châm đặt song song, cùnglực , cùng từ lực , đối xứng qua trọng tâm kim la bàn Hệ thống nam châm nh vậy sẽ đảm bảo mô men từlớn nhất

+ Giá trị mômen quay P của kim la bàn còn phụ thuộc vào vĩ độ Khitàu ở xích đạo thi H lớn nhất nên

P cũng lớn nhất khi tàu về cực thi H = 0, nên mô men quay P nhỏ nhất và có góc i lớn nhất, la bàn định h

-ơng rất kém

+ Góc i' của la bàn hiện đại cho phép △≤ 002 khi H = 0,05 0e ở nhiệt độ +150C

Câu hỏi và bài tập ch ơng I:

1 Tính chất cuarthanh nam châm thanwge, ứng dụng của nam châm từ trong hàng hải?

2 Hãy nêu các công thức xác định cờng độ từ trờng của một thanh nam châm thẳng tác dụng vàokim la bàn trên tàu?

3 Tác dụng của địa từ trờng đối với la bàn, công thức xác địnhlực địa từ: X, Y, Z?

4 Tính độ lệch địa từ năm 2001, biết độ lệch địa từ có ghi trên hải đồ là: 0055’w năm 1995, giảmhàng năm 2’ ?

5 Tính độ lệch địa từ năm 2009, biết độ lệch địa từ có ghi trên hải đồ là: Var 2030’w (1990).Increasing 6’ annually ?

6 Tính độ lệch địa từ năm 2009, biết độ lệch địa từ có ghi trên hải đồ là: Var 1045’w (1980).Decreasing about 2’ annually ?

7 Nguyên tắc làm việc của la bàn từ?

18

S

NNt

TM

+mH

Hình 14δ

ChơngII : LÍ LUẬN ĐỘ LỆCH LA BÀN

Đ2.1 từ trờng tàu- độ lệch la bàn từ

I Khái niệm về từ trờng tàu

Nếu la bàn từ đợc trang bị trên tàu đóng bằng các chất vô từ tính ( hợp kim nhôm , nhựa, gỗ ).kim nam châm của la bàn luôn chỉ đúng kinh tuyến địa từ (Nd )

Hiện nay tất cả các tàu chạy biển đều đợc đóng bằng sắt thép Sắt thép trên tàu gồm sắt từ cứng( sắt già ) và sắt t mềm ( sắt non ) Các chất sắt từ trên tàu bị từ hoá bởi từ tr ờng của trái đất tạo một từ tr-ờng tàu Từ trờng tàu này làm thay đổi từ trờng của trái đất xung quanh con tàu

Vậy la bàn từ đợc đặt ở trên tàu, dới tác dụng của từ trờng tàu làm kim la bàn không chỉ đúng hớngbắc địa từ ( Nd ) mà chỉ sang một hớng khác gọi là bắc la bàn ( ký hiệu NL ), đờng đi qua trục kim namchâm gọi là kinh tuyến la bàn ( hinh 15 ) Vậy kinh tuyến la bàn là giao tuyến của mặt phẳng nằm ngang

và mặt phẳng thẳng đúng đi qua trục N - S của kim la bàn Kinh tuyến la bàn đợc chọn làm mốc để tínhhớng đi la bàn và phơng vị la bàn

II Độ lệch riêng la bàn : ký hiệu δ

Độ lệch riêng của la bàn δ là góc hợp bởi

phần bắc của kinh tuyến địa từ và phần bắc của kinh

tuyến la bàn :

hoặc về phía tây ( W )

Nếu đầu bắc kim la bàn lệch về phía đông so với

kinh tuyến từ thì độ lệch mang tên đông (δE ) và lấy

giữa độ lệch địa từ d và độ lệch riêng la bàn δ

+ Sử dụng la bàn từ trên tàu khá phức tạp vì độ lệch của nó không cố định mà thay đổi theo hớng

đi của tàu và thay đổi theo vĩ độ từ Ngoài ra độ lệch la bàn còn phụ thuộc vào vị trí đặt la bàn Nếu la bàn

từ đặt trong buồng lái, rất gần sắt thép nên độ lệch thờng rất lớn có thể đạt tới 300 đên 500 Để từ trờng tàutác dụng vào la bàn từ ít nhất ngời ta thờng đặt la bàn trên boong thợng, vị trí cao nhất trên boong thợng vànằm đúng mặt phẳng trục dọc tàu

Sau khi đặt la bàn trên tàu ta phải tiến hành khủ độ lệch la bàn Dù tiến hành khử bằng bất kỳ phơngpháp nào cũng không thể triệt tiêu hết đợc độ lệch δ Vì vậy sau khi khử độ lệch δ ta phải tiến hành lậpbảng độ lệch còn lại để sử dụng Trong quá trình dẫn tàu trên biển

Đ2.2 Phơng trình passon I.Khái niệm hệ trục toạ độ tàu

Từ thế kỷ 18 khi tàu thuyền đóng bằng sắt thép phát triển La bàn từ đợc trang bị trên tàu, các nhàhàng hải phát hiện ra la bàn có độ lệch rất lớn Nhà bác học

Passon ngời pháp đã nghiên cứu và tìm ra phơng trình biểu

thị lực tác dụng của địa từ trờng và từ trờng tàu đối với la

bàn Phơng trình ấy đợc gọi là phơng trình Passon

Phơng trình Passon đợc xây dựng trên hệ trục

tạo độ vuông góc (hình 19) Gốc toạ độ đợc đặt tại tâm

điểm la bàn (n) ở trên tàu, đợc gọi là hệ trục toạ độ tàu

Trục x nằm trùng trục dọc tàu, hớng về phía mũi mang

dấu +x, hớng sau lái lấy dấu -x

Trục y trùng với trục ngang tàu, hớng bên phải lấy

dấu +y, bên trái lấy dấu -y

Trục z trùng với trục thẳng đứng của tàu, hớng

xuống phía dới lấy dấu +z, hớng phía lên trên lấy đấu -z

Giả thiết tâm điểm la bàn ở điểm (n) coi nh một

đơn vị dơng từ khối, nằm trong từ trờng đều của trái đất

để phân tích lực tác dụng khi tàu ở vị trí thăng bằng

II Tác dụng của lực địa từ trờng đối với la bàn

NL

Hình 15

δE (+)

n

δE

dE

NLNdNt

ΔL

nNd

Hình 16

+xn

Tn

Zz

θ

(360 o -Hd)

x

+ Địa từ trờng có tác dụng trực tiếp và gián tiếp đối với la bàn

- Tác dụng trực tiếp là do phân lực nằm ngang H của địa từ trờng luôn tác dụng vào kim la bàn làm

đầu bắc kim nam châm luôn chỉ đúng hớng bắc N địa từ

- Tác dụng gián tiếp là lực địa từ luôn từ hoá sắt thép trên tàu tạo ra một từ trờng mới tác dụng vàokim la bàn gây độ lệch riêng δ

+ Tính lực tác dụng lên ba trục của tàu

- Xét la bàn ở vị trí n chịu tác dụng của phản lực T (hình 20 ) Phân lực T đ ợc phân tích thành haithành phần là lực H và lựcZ Phân lực nằm ngang H đợc phân tích thành hai lực, lực X trùng với trục dọc xcủa tàu, lực Y trùng với trục ngang y của tàu Lực Z trùng với lực thẳng đứng z của tàu Gọi Hd là hớng đi

địa từ của tàu

- Ta có công thức biểu thị mối quan hệ giữa các phân lực nh sau:

X = H cos(3600- Hd) = +H cosHd

Y = H sin(3600- Hd) = -H sinHd

Z = T sinθ Dấu ± biểu thị dấu của X , Y trên hớng đi khác nhau, biến đổi phù hợp yêu cầu về dấu của trục toạ

độ

+ Nhận xét :

- Phân lực X , Y biến đổi theo hớng đi Hd, không biến đổi theo vĩ độ từ

- Phân lực Z chỉ biến đổi theo vĩ độ từ, ở vĩ độ bắc lực Z > 0, ở xích đạo Z = 0 và ở vĩ độ nam lực Z

Nd-Y=H

NdH

Nd+Y=H

NdH

+X

+Y

Z n

Z > 0

Hình 19a

Z n

Z < 0 Hình 19b

H T

H T

Hình 19

+ Từ trờng biến đổi của tàu là do sắt non (sắt từ mềm) bị từ hoá bởi lực địa từ trờng Sức từ của nó tácdụng vào kim la bàn gây độ lệch δ Độ lệch này thay đổi theo hớng đi Hd và vĩ độ từ

+ Từ trờng của trái đất là một từ trờng yếu nên kực tác dụng của sắt non sau khi bị từ hoá, tác dungvào la bàn tỷ lệ thuận với lực địa từ

+ Trạng thái và vị trí của sắt non trên tàu khá phức tạp, để đơn giản ngời ta chia sắt non trên tàuthành 3 dạng : Sắt non dọc, sắt non ngang và sắt non thẳng đứng

+ Các phân lực địa từ X , Y , Z chỉ từ hoá sắt non cùng chiều:

- Phân lực X chỉ từ hoá sắt non dọc

- Phân lực Y chỉ từ hoá sắt non ngang

- Phân lực Z chỉ từ hoá sắt non thẳng đứng

+ Từ trờng của trái đất tại nơi đặt la bàn trên tàu đợc coi

nh một từ trờng đều để xét các lực tác dụng

1 Tác dụng của sắt non dọc đối với la bàn

Tất cả sắt non dọc trên àu sau khi bị phân lực +X từ hoá

Lực tổng hợp tác dung vào la bàn là lX Phân tích lX trên 3 trục

của tàu ta có :

aX là lực dọc sinh ra bởi sắt non dọc

dX là lực ngang sinh ra bởi sắt non dọc

gX là lực thẳng đứng sinh ra bởi sắt non dọc

a , d , g gọi là hệ số sắt non dọc, phụ truộc vào hệ số l

2 Tác dụng của sắt non ngang đối với la bàn.

Tất cả sắt non ngang trên tàu sau khi bị phân lực +Y từ hoá

Lực tổng hợp tác dung vào la bàn là mY Phân tích mY trên 3

trục của tàu ta có:

bY là lực dọc sinh ra bởi sắt non ngang

eY là lực ngang sinh ra bởi sắt non ngang

hY là lực thẳng đứng sinh ra bởi sắt non ngang

b, e, h gọi là hệ số sắt non ngang, phụ thuộc vào hệ số m

3 Tác dụng của sắt non thẳng đứng đối với la bàn

Tất cả sắt non thẳng đứng trên àu sau khi bị phân lực +Z

từ hoá Lực tổng hợp tác dung vào la bàn là nZ Phân tích nZ trên

3 trục của tàu ta có:

cZ là lực dọc sinh ra bởi sắt non thẳng đứng

fZ là lực ngang sinh ra bởi sắt non thẳng đứng

kZ là lực thẳng đứng sinh ra bởi sắt non thẳng đứng

e , f , k gọi là hệ số sắt non thẳng đứng , phụ thuộc vào hệ

số n

4 Tác dụng của sắt từ cứng (sắt già) đối với la bàn

Từ trờng cố định của tàu là do sắt già sinh ra Tàu đợc đóng

trong nhà máy, thờng nằm một thời gian dài trên một hớng cố định

làm cho sắt già trên tàu có từ tính Từ tính của sắt già biến đổi

chậm coi nh một nam châm vĩnh cửu tác dụng vào la bàn gây độ

lệch rất lớn có thể đạt tới vài chục độ Độ lệch này không thay đổi

theo hớng đi Hd và vĩ độ từ mà chỉ phụ thuộc vào vị trí la bàn trên

tàu

Gọi lực tổng hợp của sắt già tác dụng vào la bàn là F Lực

F đợc phân tích trên ba trục của tàu nh sau :

P : Lực dọc sinh ra bởi sắt già

Q : Lực ngang sinh ra bởi sắt già

R : Lực thẳng đứng sinh ra bởi sắt già

gXz

hYz

kZz

Rz

x

Q

N ))000)0)

S nNNN

Hb

f ))000)0)

n ))000)0)

f ))000)0)

n ))000)0)

Hc

f ))000)0)

fS

f

N ))000)0)

n ))000)0)Hình 25

N ))000)0)

S nNNN

N nNNN

+ Sau khi phân tích tất cả các lực thành phần tác dụng

lên 3 trục của tàu Ta tổng hợp lại gồm lực của địa từ trờng,

lực của sắt non và lực của sắt già tác dụng vào la bàn khi tàu

+ Nhận xét : Các hệ số Passon biểu thị đặc tính của

từ trờng biến đổi tại mỗi điểm ở những điểm khác nhau của

tàu thì giá trị của chúng cũng khác nhau

- Giá trị của chúng còn phụ thuộc vào khả năng từ

hoá của sắt non, sự phân bố của chúng trên tàu, phụ thuộc

vào hình dạng, kích thớc và cờng độ từ hoá của địa từ trờng

khi tàu thay đổi vĩ độ từ

- Các lực aX , bY, cZ , dX , eY , fZ , gX , hY , kZ , P , Q , R phụ thuộc vào vị trí đặt la bàn trên tàucho nên la bàn đặt ở vị trí khác nhau thì khác nhau

- Các lực X , Y , Z không phụ thuộc vào vị trí đặt la bàn trên tàu vì ta coi từ tr ờng của trái đất là

đều

- Tổng hợp lực X' , Y' ta đợc lực H':

' '

' X Y

H     Lực H' tác dụng lên kim la bàn, làm kim la bàn luôn chỉ một hớng Hớng này gọi là bắc

la bàn (ký hiệu NL), góc lệch giữa bắc la bàn(NL) và bắc địa từ (Nd) gọi là độ lệch riêng la bàn δ

+ Trong phơng trình Passon ta có 9 hệ số sắt non a , b , c , d , e, f , g , h , k để dễ hiểu ý nghĩa của

9 hệ số sắt non ngời ta dùng nghững đòn sắt non biểu thị cho từng hệ số Các đong sắt non này đ ợc đặt ởcác vị trí khác nhau xung quanh la bàn Thờng có 3 trờng hợp sau :

- La bàn nằm trên hớng trục của đòn sắt non (hình a)

- La bàn nằm trên hớng thẳng góc ở một đầu của đòn sắt non (hình b)

- La bàn nằm trên đờng trung trực của đòn sắt non (hình c)

+ Để đơn giản trong quá trình nghiên cứu ta đặt điều kiện nh

sau :

- La bàn đợc đặt trong mặt phẳng của tàu

- Từ trờng nơi đặt la bàn trên tàu là từ trờng đều, vị trí kim la

bàn coi nh một đơn vị từ khối dơng

- Các thỏi sắt từ đợc biểu diễn dới dạng sơ đồ nam châm

- Tàu nằm ở vĩ độ bắc và đi theo hớng NW Với điều kiện nh vậy

các lực X , Y , Z đều có giá trị dơng

1 Đòn sắt non biểu thị hệ số a

Đòn sắt non biểu thị hệ số a Ta xét 2 trờng hợp sau:

+ Trờng hợp 1 :

- Tàu đi hớng NW, các phân lục X , Y , Z đều dơng

- Xét vị trí đặt la bàn tại điểm n nằm trên đờng trung trực của

hai đòn sắt non dọc Hai đòn này sau khi bị phân lực dọc +X từ hóa,

chúng trở thành nam châm, đầu bắc(N) hớng về mũi tàu, đầu nam (S)

22

Hình 24

y n

z

cZ

x

P bY aX X

Q fZ eY dX Y Z gX hY kZ R

H Nd

aX<o Hình 26a n

+Y

N S

S N +X

H Nd

bY>0 Hình 27a n

hớng về phía lái tàu Kim la bàn bị cực bắc (N) đẩy, cực nam hút Hợp lục tác dụng vào la bàn là aX hớng

về lái tàu Theo quy ớc thì aX mang dấu âm (-) tức là aX < 0 Theo giả thiết ban đầu X > 0 vậy để thoảmãn aX < 0 thì hệ số a < 0

+ Chú ý : Khi tùa thay đổi hớng đi từ 00 đến 3600, thì độ lớn và dấu của phân lực aX thay đổi,

nh-ng dấu của hệ số sắt non a luôn khônh-ng đổi

- Trờng hợp 1 ta thấy các thanh sắt non bố trí theo dạng song

song đối xứng với vị trí đặt la bàn theo trục dọc tàu Do kết cấu của

tàu có rất nhiều đà dọc, ki tàu, nạm, boong tàu v.v nên sắt non trên

tàu mang hệ số a < 0 là chủ yếu

2 Đòn sắt non biểu thị hệ số b

Đòn sắt non đặc trng hệ số b Ta xét 2 trờng hợp sau:

+ Trờng hợp 1:

Xét vị trí la bàn tại điểm n nằm thẳng góc với hai đòn sắt non

ngang trên cùng một mặt phẳng, đòn phía mũi tàu ở bên phải, đòn

phía sau lái ở bên trái Hai đòn này sau khi bị phân lực ngang +Y từ

hoá chúng trở thành hai nam châm có đầu bắc quay bên phải và đầu

nam quay bên trái Kim la bàn bị cực N đẩy, cực S hút, tổng hợp hai

lực trên ta đợc hợp lực bY hớng về mũi tàu nên bY > 0, giả thiết ban

đầu Y > 0 vậy hệ số sắt non b < 0

+ Trơng hợp 2:

Ta xét tơng tự 2 đòn sắt non ngang, một đòn bên tría phía mũi, đòn

bên phải sau lái Hợp lực tác dụng vào la bàn là bY hớng về lái tàu nên

bY < 0, giả thiết Y > 0 nên hệ số b < o

+ Chú ý :

- Đòn sắt non đặc trng hệ số b trên tàu không nhiều và nằm đối xứng

qua tâm la bàn, nên lực tác dung vào kim la bàn không đáng kể, trong

+ Trờng hợp 2:

- Xét đòn sắt non thẳng đứng ở phía trớc la bàn,

một đầu trên trục X Đòn sắt này sau khi bị phân lực +Z

từ hoá, chúng trở thành nam châm có đầu N hớng xuống

phía dới, đầu nam hớng lên phía trên Kim la bàn bị cực S

hút nh vậy ta đựoc hợp lực tác dụng vào la bàn là cZ hớng

về phía mũi tàu nên cZ > 0, theo giả thiết Z > 0 nên hệ số

c > 0

+ Chú ý:

-Đòn sắt non đặc trng hệ số c trên tàu, thờng là

ống khói tàu, sắt sát gần la bàn và ở phía sau nên hệ số c

< 0 khá lớn Dấu của c luôn cố định khi hớng tàu thay

-Dấu và giá trị của các hệ số Passon không thay

đổi theo hớng của tàu, chỉ phụ thuộc vào sự phan bố của

sắt non trên tàu, tức là phụ thuộc vào vị trí đặt la bàn trên

tàu

- Đòn sắt non biểu thị hệ số a thờng là ky tàu, đà

dọc, tấm tôn dọc v.v trên tàu rất nhiều và nằm dới la bàn nên hệ số a khá lớn và thờng mang dấu âm

H Nd

aX>o Hình 26b

+Z

n N

cZ > 0

Hình 28b

+Y

N S

SN+X

H Nd

bY<0 Hình 27b n

- Đòn sắt non biểu thị hệ số e thờng là đà ngang, tầm tôn ngang, boong tàu v.v trên tàu rất nhiều

và nằm dới la bàn nên hệ số e khá lớn và thờng mang dấu âm Trên tàu giá trị tuyệt đói của hệ số e lớn hơngiá trị tuyệt đối của hệ số a vì đầu mút các đà ngang, tấm tôn ngang gần la bàn hơn

- Đòn sắt non biểu thị hệ số c , g , k : Đòn sắt non biểu thị hệ số c đặc tr ng cho ống khói tàu thờngnằm ở phía sau và rất gần la bàn nên c thờng âm và tơng đối lớn Đòn sắt non biểu thị hệ số g: nh buồnglái, buồng thuyền viên khá nhiều và thờng mang dấu âm Đòn sắt non biểu thị cho đòn k theo chiều thẳng

đứng nằm ở phía dới la bàn khá nhiều thờng mang dấu dơng

- Đòn sắt non biểu thị hệ số b , d , f , h Các đòn sắt non này ở trên tàu thờng đợc bố trí đối xứngqua tâm la bàn, thực tế trên tàu la bàn từ đợc đặt đúng mặt phẳng trục dọc tàu Nên 4 lực bY , dX , fZ , hYmang dấu âm , dơng nh vậy 4 lực này tự triệt tiêu lẫn nhau Vậy lực tác dụng vào kim la bàn không đáng

kể , thờng cho phép bỏ qua

Đ2.4 các lực tác dụng đối với la bàn

I Chứng minh các lực độ lệch.

1 Phơng trình Passon biến đổi.

- Qua nghiên cứu ta đã có phơng trình Passon nh sau:

X' = X + aX + bY + cZ + P Y' = Y + dX + eY + fZ + Q

Z' = Z + gX + hY + kZ + R

Phơng trình trên biểu thị các lực tác dụng của địa từ trờng và từ trờng tàu, khi tàu ở vị trí thăng bằng.Vậy hợp lực Z’ luôn thẳng góc với mặt số la bàn nên không có tác dụng gây lệch, ta chỉ nghiên cứu vàkhảo sát 2 hợp lực X’ và Y’ nh sau:

Ta đã biết mối quan hệ giữa các phân lực địa từ trờng

X = HcosHd

Y = -HsinHd

Qua 2 công thức trên ta thấy khi hớng đi của tàu Hd thay đổi thì 2 phân lực X và Y cũng thay đổi.Chứng tỏ hợp lực X’ và Y’ cũng thay đổi cả về hớng và trị số, vì vậy độ lệch do X’ và Y’ sinh ra rất khókhử sai số này Để khắc phục hiện tợng trên ta tìm ra phơng pháp: Bằng cách thay thế phân lực H chophân lục X và Y trong 2 phơng trình X’ và Y’ đồng thơi tìm ra quy luật biến đổi về hớng tác dụng củachúng sao cho không thay đổi theo hớng đi của tàu Để thực hiện mục đích này ta biến đổi hợp lực X’ vàY’ trong phơng trình Passon về dạng sau:

Dùng phép cộng trừ đại số:

2 2

; 2 2

2 2

; 2 2

b b d b d d b d b d

e e a e a a e a e a

2 2

( ) 2 2

(

'

) 2 2

( ) 2 2

( '

Q fz Y e a e a X b d b d Y

Y

P cz Y b d b d X e a e a X

2 2

2 '

2 2

2 2

'

Q fz Y e a Y e a X b d X b d Y

Y

P cz Y b d Y b d X e a X e a X

X

Phơng trình trên gọi là phơng trình Passon biến đổi

2 Sự hợp thành các lực trong phơng trình Passon biến đổi

- Trên cơ sở phơng trình Passon biến đổi ta tổng hợp các lực thành phần cùng hệ số thành các hợplực Hợp lực này không thay đổi theo hớng đi của tàu Hd Các hợp lực đợc ký hiệu nh sau:

α H

2



Y e a

2



- Híng hîp lùcF1 chøng minh nh sau:

Ta cã

X

Y X e a

Y e a





2

b

d

F A

2 ) ( 2 2

b d

Y b d

d- Tæng hîp hai ph©n lùc trªn trôc däc tµu:

+Gäi hîp lùc ký hiÖu lµ F B CZP híng cña F B lu«n trïng

trôc däc cña tµu, híng vÒ mòi tµu khi F B>0, híng vÒ l¸i tµu khi

B

F <0

e- Tæng hîp hai ph©n lùc trªn trôc ngang tµu :

+Gäi hîp lùc ký hiÖu lµ F C fZ Q.Híng cña F C lu«n trïng

trôc ngang tµu hay b»ng (Hd 90 0) F C híng sang ph¶i lÊy dÊu

d-¬ng , F C híng sang tr¸i lÊy dÊu ©m

F D

2 ) ( 2

e a

Y e a tg

H×nh 33

Nd

fZ Q

H×nh 34

Nd

αD

Y b d

2

E

Y b d

2

θ

b d X b d Y b d

b d Y d E

X

Y tg

2

+ Gọi góc giữa F E và Nd là :

0 0

0 2

0 0

2

902

)360

(290

29090

Chứng tỏ hớng tác dụng của F E luôn trùng hai lần hớng đi của tàu Hd cộng thêm 900

II- Cách tính các lực: λH , A’λH, B’λH, C’λH, D’λH, E’λH.

e a

2 1 ( ) 2 1

- Vậy λH nằm trên hớng bắc địa Nd không có tác dụng gây lệch đợc gọi là lực chỉ bắc của la bàn

- Biết lực H là lực định hớng của la bàn ở trên bờ

- Hệ số  biểu thị đặc tính thay đổi của lực H dới sự ảnh hởng đòn sắt non a và e trên tàu Mực

độ ảnh hởng này phụ thuộc vào vị trí đặt la bàn chuẩn hay la bàn lái Trên tàu hệ số a và e thờng mang giátrị âm , giá trị của chúng không lớn hơn 0,2 Vì vậy trên tàu biển la bàn chuẩn đợc chọn   ( 0 , 8  0 , 9 )

và la bàn lái đợc chọn   ( 0 , 7  0 , 8 ) Nếu   0 , 4 thì la bàn không có khả năng định hớng

- là một hệ số cố định do đòn sắt non a , e quyết định nên λ<1 lực λH<H Chứng tỏ la bàn

đ-a xuống tàu khả năng định hớng kém hơn ở trên bờ

2.Tính các lực: A’λH,B’λH ,C’λH ,D’λH ,E’λH.

- Chúng ta đã biết trên tàu các lực F A,F B,F C,F D,F E luôn tác dụng

vào kim la bàn gây ra độ lệch nên gọi chúng là lực độ lệch

- Quan hệ giữa lực độ lệch và độ không phải là tuyệt đối , có nghĩa là

độ lệch sinh ra không chỉ phụ thuộc vào lực độ lệch mà còn phụ thuộc vào

lực chỉ bắc của la bàn đợc thể hiện qua hình vẽ trên

Ví dụ; cùng lực độ lệch FA khi lực chỉ bắc la bàn khác nhau là λH1 hoặc

λH2 thì sinh ra độ lệch khác nhau là1,2

Vậy ta chỉ dùng lực độ lệch để biểu thị độ lệch thì cha đủ mà phải dùng

các hệ số tỉ lệ biểu thị mối quan hệ giữa lực độ lệch và lực chỉ bắc nh sau:

2'

;2

2'

;'

'

;2

2H

H b d H

F E e a H

H e a H

F D H

q fz H

F

C

H

p cz H

F B b d H

H b d F

A

E D

C

B A

H

C

p cz F H B H b d F

H

A

E D

C

B A

2 '

; 2 '

; '

'

; 2 '

Vậy ta có : λH > B’λH > C’λH > D’λH > A’λH > E’λH

III- Đa giác lực độ lệch:

+ Qua nghiên cứu tất cả các lực độ lệch từ phơng trình Passon

biến đổi ta có thể hệ thống hoá lại nh sau:

λH- lực định hớng luôn luôn nằm trên kinh tuyến từ và hớng về

phía bắc địa từ, nó đợc phát sinh do sắt từ mền trên tàu và từ trờng

của trái đất

A’λH- Hớng tác dụng luôn vuông góc với kinh tuyến từ , hớng

dơng tạo với kinh tuyến từ góc 900, hớng âm tạo với kinh tuyến từ

một góc 2700 nó đựoc phát sinh do sắt từ mền trên tàu và lực từ của

trái đất

B’λH- Hớng tác dụng theo trục dọc tàu ,

hớng dơng tạo với kinh tuyến từ một góc 1700 bằng hớng đi

địa từ Hd, hớng âm ngợc lại bằng Hd+1800 nó đựoc phát sinh do

sắt từ cứng và sắt từ mền ở trên tàu

C’λH- Hớng tác dụng vuông góc với trục dọc tàu, hớng dơng

tạo với kinh tuyến từ một góc bằng(Hd+900), hớng âm tạo với

kinh tuyến từ một góc bằng (Hd-900) Nó cũng do sắt từ cứng và

sắt từ mền trên tàu sinh ra

D’λH- Hớng tác dụng bằng hai lần hớng đi của tàu: Hớng

d-ơng tạo với kinh tuyến từ một góc bằng 2Hd và hớng âm tạo với

kinh tuyến một góc bằng 2Hd+1800

E’λH Hớng tác dụng vuông góc với hớng D’λH Hớng lực

dơng tạo với kinh tuyến từ một góc bằng(2Hd + 900), hớng lực

C’λH E’λH

C’λH E’λH B’λH

n

δ

I.Độ lệch cố địng do lực A’ λH sinh ra:

- Qua nghiên cứu ta thấy lực A’λH luôn vuông góc với

kinh tuyến từ tác dụng vào la bàn sinh ra độ lệch lớn nhất

δMAX = A = Const, vì khi tàu thay đổi hớng từ 0o đến 360o, độlệch do A’λH gây ra không thay đổi gọi là độ lệch cố định

- Trong quá trình hàng hải tàu thay đổi vĩ độ từ lực

A’λH cũng thay đổi, nhng độ lệch δA = A vẫn không thay

đổi Vì tỷ số: tgA= ' A'

H

H A







vẫn cố định nên độ lệch Akhông phụ thuộc vào vĩ độ từ

- Để triệt tiêu độ lệch cố định do A’λH sinh ra, ta chỉ

cần điều chỉnh thân la bàn đặt đúng mặt phẳng trục dọc

tàu, khi đó độ lệch do đòn sắt non b, d sinh ra tự triệt tiêu

nhau, độ lệch A về không

II Độ lệch bán vòng do lực B’ λH sinh ra.

+ Để nghiên cứu tính chất gây lệch của lực B’λH ta

cho tàu thay đổi hớng từ 0ođến 360o và phân tích lực tích

45o, 90o, 135o, 180o, 225o, 270o, 315o

Nhận xét:- Khi tàu thay đổi hớng từ 0o đến 360o độ lêch δ do lực B’λH sinh ra đạt hai lần bằng 0o

trên hớng Hd = 0o và Hd = 180o, và đạt 2 lần giá trị lớn nhất δMAX = B trên h± ớng đi Hd = 90o và Hd =

270o

- Dấu của trị số độ lệch δ cũng đợc thay đổi 2 lần, tàu đi trên các hớng từ 0o đến 180o, độ lệch δmang dấu dơng và các hớng từ 180o đến 360o độ lệch mang dấu âm

Vậy từ hai nhận xét trên ta rút ra kết luận độ lệch do B’λH sinh ra gọi là độ lệch bán vòng (1/2vòng)

- Trị số độ lệch δ biểu diễn trên đồ thị có dạng hình sin, với trục hoành là hớng đi của tàu Hd, từ đây

- Lực C’λH tác dụng theo hớng vuông góc với trục dọc

tàu, tức là vuông góc với lực B’λH Do đó đắc tính gây lệch

Vậy từ hai nhận xét trên ta rút ra kết luận: Độ lệch do C’λH sinh ra gọi là độ lệch bán vòng (1/2vòng)

- Trị số độ lệch biểu diễn trên đồ thị có dạng hình cos, với trục hoành là hớng đi Hd và trục tung là

độ lệch riêngδ Độ lệch này tỷ lệ với một lần hớng đi của tàu Hd, từ đây ta rút ra công thức: δC = C.cosHd

IV Độ lêch 1/4vòng do lực D’λH sinh ra.

Hình 43

-Lực D’λH có hớng tác dụng bằng hai lần hớng đi của tàu Để ra rút ra kết luận chung về tính chấtgây lệch của lực D’λH ta cho tàu chạy trên 8 hớng: 0o, 45o, 90o, 135o, 180o, 225o, 270o, 315o và phân tíchlực trên 8 hớng sau:

Tàu đi trên 4 hớng chính N, S, E, W, lực D’λH nằm trùng trên kinh tuyến từ Nd, do đó không có tácdụng gây độ lệch, mà chỉ làm tăng hoặc giảm sức chỉ bắc của la bàn Trên tất cả các h ớng khác lực D’λH

đều có tác dụng gây độ lệch

+ Nhận xét:

- Khi tàu htay đổi hớng từ 0o đến 360o, độ lệch do lực D’λH sinh ra đạt 4 lấn giá trị 0 trên 4 hớngchính N, S, E, W và đật 4 lần lớn nhất trên 4 hớng phần t: NE, SE, SW, NW

- Dấu của trị số độ lệch cũng thay đổi 4 lần

Vậy từ hai nhận xét trên ta rút ra kết luận sau: Độ lệch do lực D’λH sinh ra gọi là độ lệch phần t

- Trị số độ lệch biểu diễn trên đồ thị có dạng hình sin tỷ lệ với hai lần hớng đi củatàu Từ đây ta rút ra công thức sau:

- Lực E’λH có hớng tác dụng bằng hai lần hớng đi của tàu thêm 90o, tức là luôn vuông góc với lựcD’λH cũng nh vậy lực D’λH gây ra độ lệch phần t Ta cũng phân tích độ lệch trên 8 hớng: 0o, 45o, 90o,

135o, 180o, 225o, 270o, 315o nh sau:

+ Nhận xét:

- Khi tàu thay đổi hớng từ 0o đến 360o độ lệch do lc E’λH sinh ra đạt 4 lần giá trị 0 trên 4 hớng

phần t, và đạt 4 lần giá trị lớn nhất trên 4 hớng chính Dấu của trị số độ lệch cũng thay đổi 4 lần Vì vậy độlệch do lực E’λH sinh ra gọi là độ lệch 1/4 vòng

- Trị số độ lệch biểu diễn trên đồ thị có dạng hình cos tỷ lệ với 2 lần hớng đi của tàu Từ đây ta rút

H C tgC H

p cz B H

H B tgB b d A H

'

2 '

'

; 2 '

H E tgE e a D H

H D

λH E’λH

E’λH

Nd≡NLNd

- Từ công thức độ lệch cơ bản trên, khi biết 5 hệ số độ lệch gần đúng ta dùng máy tính , tính đợc

độ lệch trên bất kỳ hớng đi nào

- Trong thực tế hàng hải khi sử dụng hớng đi la bàn HL để tính độ lệch ta áp dụng công thức sau:

δ = A + B.sinHL + C.cosHL + D.sin2HL + E.cos2HL +…

Công thức này đợc áp dụng khi độ lệch    8o, vì vậy công thức này hay đợc áp dụng trong thức tế.

Đ2.5 Nguyên lý độ lệch tàu nghiêng

+ Các độ lệch đợc nghiên cứu ở trên là độ lệch sinh ra khi tàu ở vị trí thăng bằng Trong thực tế khitàu chạy trên biển, do ảnh hởng của sóng, gió làm tàu nghiêng ngang hay nghiêng dọc Phân lực thẳng

đứng z’ khi tàu ở vị trí thăng bằng không gây độ lệch, khi tàu bị nghiêng lực này tác dụng vào la bàn sinh

độ lệch, ta gọi là độ lệch tàu nghiêng

Do ảnh hởng độ lệch tàu nghiêng làm cho mặt số la bàn luôn bị dao động (không ổn định) Khi tàudao động lớn, việc sử dụng la bàn để lái tàu rất khó khăn, đôi khi không thể sử dụng đợc Do đó độ lệchnghiêng cũng cần đợc loại trừ

+ Độ lệch tàu nghiêng gồm 2 loại: độ lệch nghiêng ngang và độ lệch nghiêng dọc Nhuyên lý cơbản tơng tự nh nhau, sau đây ta chỉ nghiên cứu độ lệch nghiêng ngang vì thực tế trên biển nghiêng ngang

là chủ yếu

I Nguyên lý độ lệch nghiêng ngang.

- Trên tàu la bàn tàu đợc đạt đúng mặt phẳng trục dọc tàu khi tàu cân bằng 4 hệ số sắt non b, d, f, h

đặc trng cho 4 dạng đòn sắt non đợc cấu trúc đối xứng qua tâm la bàn nên 4 lực by, dz, fz, hy nhỏ chophép bỏ qua Để đơn giản khi đó phơng trình Passon biểu thị lực tác dụng đối vơi la bàn còn lại nh sau:

X' = X + aX + cZ + P Y' = Y + eY + Q (*)

Z' = Z + gX + kZ + R

1 Tìm lực tác dụng khi tàu nghiêng

tàu nghiêng phải i < 0 tàu nghiêng trái

Trong thực tế góc i khắ nhỏ cho phép lấy cosi = 1,

sini = i, i2 = 0

a Tìm lực tác dụng trên 3 trục của tàu khi

nghiêng.

+ Khi tàu nghiêng phải (hình vẽ) một góc i,

trục dọc x của tàu không đổi hớng, trục y và trục z đổi

hớng Lực địa từ trờng X, Y, Z không thay đổi hớng

Để xác định lực tác dụng lên 3 trục x, y, z của tàu, ta

chiếu 3 phân lực X, Y, Z lên 3 trục của tàu nh sau:

- Trục dọc x chịu tác dụng phân lực X không

thay đổi khi chiếu lên trục x của tàu

(Y + Zi) theo giả thiết (i) ở trên (1)

` - Trục thẳng đứng z chịu tác dụng của hợp lực Y và Z chiếu trên trục z tàu ta đợc nh sau: z = Zcosi– Ysini = (Z - Yi) theo giả thiết (i) ở trên (2)

+ Thay (1) và (2) vào hệ (*) và gọi X’i , Y’i và Z’i là lực tổng hợp trên 3 trục của tàu khi nghiêng

ta đợc (**):

X'i = X + aX + c(Z - Yi) + P Y'i = Y + dX + e(Y + Zi) + Q (**)

Z'i = (Z – Yi) + gX + k(Z – Yi) + R

Phơng trình (**) là phơng trình Passon khi tàu nghiêng ngang biểu thị lực tác dụng trên 3 trục của tàu

b Tìm lực tác dụng lên 3 trục la bàn

bởi vành cân bằng nên không nghiêng (hình b) Để xác

định lực tác dụngvào la bàn ta chiếu các hợp lực X’i ,

Y’i , Z’i lên 3 trục của la bàn nh sau:

- Trục x la bàn chịu tác dụng phân lực X’i, khi

chiều không thay đổi

Y’i – (Z’i)i theo giả thiết (i) ở trên

Y’isini = Z’i + (Y’i)i theo giả thiết (i) ở trên

Z’icosiZ’i

Ta có: X”i = X’i

Y”i = Y’i – (Z’i)iZ”i = Z’i + (Y’i)i Nhận xét:

- Phân lực Z”i thẳng góc với mặt số la bàn không có tác dụng gây độ lệch, nên ta chỉ xét 2 phânlực X”i và Y”i

- Trong X’i , Y’i , Z’i vào X”i và Y”i ta đợc:

X”i = X + aX + cZ – cYi + PY”i = Y + Zi + e(Y + Zi) + Q – Zi + Yi2 – gXi – kZi + kYi2 – Ri

- Theo giả thiết i nhỏ i2≃ 0 nên phân lực Yi2, kYi2 nhỏ bỏ qua, phân lực gXi thẳng góc với mặt số

la bàn không có tác dụng gây độ lệch nên bỏ qua, phân lực cYi bị thanh sắt từ Flinder đặt trớc la bàn tự

động khử Vậy phơng trình X”i và Y”i còn lại nh sau:

X”i = X + aX + cZ + PY”i = Y + eY + Q – (R + kZ - eZ)i

- So sánh hai cặp phơng trình X”i với X’ và Y”i với Y’ ta thấy: X”i = X’ còn Y”i ≠ Y’ một lực -(R+ kZ - eZ)i, chứng tỏ khi tàu nghiêngn lực này sinh ra và tác dụng vào la bàn gây độ lệch, gọi là lực độlẹch tàu nghiêng Dờu của hợp lực trên thay đổi theo góc nghiêng i với i > 0 hợp lực lấy dấu trừ , i < 0 hợplực lấy dấu cộng

Công thức tổng quát gọi LλHi = (R + kZ - eZ)i là công thức độ lệch tàu nghiêng Li

LHi

Hi L





gọi là hệ

số độ lệch tàu nghiêng

2 Phân tích độ lệch tàu nghiêng ngang

+ Khi tàu nghiêng ngang,lực R của sắt già theo chiều thẳng đứng, lực kZ của sắt non theo chiềuthẳng đứng, và lực eZ của sắt non theo chiều ngang Khi tàu nghiêng hợp lực này nghiêng theo tàu mớisinh ra độ lệch nghiêng ngang, còn các lực khác rất nhỏ bỏ qua

+ Nếu hợp lực của 3 lực này tác dụng lên trục thẳng đứng z của tàu là LλH, khi tàu nghiêng lựcchiếu của nó trên trục y la bàn là LλH Lực LλHi tác dụng vào kim la bàn gây ra độ lệch nghiêng ngang

+ Hớng tác dụng của lực độ lệch nghiêng ngangcó quan hệ với dấu âm và dơng của lực LλH, phụthuộc vào góc nghiêng phải hay góc nghiêng trái của tàu

- Khi LλH > 0 (lực quay xuống ky tàu)

Nếu i > 0 tàu nghiêng phải lực chiếu của nó hớng về bên trái nên LλHi < 0 (hình a)

Nếu i < 0 tàu nghiêng trái, lực chiếu LλH hớng về bên phải nên LλHi > 0 (hình b)

Vậy khi LλH > 0 độ lệch sinh ra ở mạn cao

LλH < 0 độ lệch sinh ra ở mạn thấp

Kếtluận: + Qua công thức độ lệch tàu nghiêng ngang ta thấy, trị số độ lệch nghiêng ngang có quan hệ với trạng tháicủa tàu, tức là tỷ lệ với góc nghiêng và có quan hệ với vĩ độ từ

+ Lực độ lệch nghiêng ngang LλHi tác dụng lên trục ngang của la bàn, tức là trùng hớng với lựce’λH, nên nó mang tính chất độ lệch bán vòng

+ Trên các hớng đi la bàn N và S lực LλHi tác dụng vuông góc với kinh tuyến la bàn, vì thế trên ớng đi này, độ lệch tàu nghiêng đạt giá trij cực đại Nó có thể đạt tới vài độ ứng với 1o góc nghiêng Còntrên hớng đi la bàn E và W lực LλHi tác dụng theo kinh

h-tuyến la bàn nên không gây ra độ lệch nghiêng

II Độ lệch nghiêng dọc

- Theo phơng pháp chứng minh tơng tự độ lệch

nghiêng ngang, ta thấy đợc thành phầp lực dọc bị thay đổi

một lợng (R + kZ + aZ)i Lực thay đổi này đã gây ra độ

lệch nghiêng dọc gọi là lực độ lệch nghiêng dọc

i

Hình 52 Cấu tạo mặt số la bàn

Câu hỏi và bài tập ch ơng II:

1 Thế nào đợc gọi là từ trờng tàu?

2 Nguyên nhân gây ra độ lệch riêng la bàn δ.Tính độ lệch δ dựa vào bảng độ lệch la bàn ở trên tàu?

3 Tính số hiệu chỉnh la bàn △L khi bết độ lệch địa từ d và độ lệch riêng la bàn δ:

Đ3.1 cấu tạo la bàn từ hàng hải

ở nớc ta hiện nay các phơng tiện vận tải trên biển cũng nh các tàu khai thác cá biển đợc nhập từ rấtnhiều nớc , không những của các nớc xã hội chủ nghĩa nh Liên Xô , Ba Lan mà còn của các nớc t bảnchủ nghĩa nh Nhật , Na Uy , Thuỵ Điển

Trên các con tàu nh vậy đều có trang bị la bàn từ hàng hải , la bàn của mỗi nớc có kết cấu khônghoàn toàn giống nhau Song về mặt nguyên lí làm việc , vật liệu chế tạo và lý thuyết khử đọ lệch về cơbản là giống nhau

ở đây trong khuôn khổ của một giáo trình tác giả chỉ giới thiệu cấu tạocủa hai loại la bàn từ LiênXô và của Nhật đợc thế giới công nhận có rất nhiều u điểm , đợc sử dụng rộng rãi trên thế giới

I La bàn từ hàng hải YKП-M (127 mm) của liên xô

La bàn từ đợc sử dụng bên cạnh la bàn điện (la bàn con quay) trang bị trên tàu để chỉ hớng đi vàxác định vị trí tàu theo phơng pháp quan trắc phơng vị của mục tiêu trên mặt đất hoặc phơng vị thiên thể

La bàn dùng để kiểm tra hớng đi của tàu và xác định vị trí tàu gọi là la bàn chuẩn đợc đặt ở phíatrên ca pin thợng, nằm trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua trục dọc tàu, ở xa các trang bị bằng sắt, thép,không bị cản trở khi quan sát về mọi phía

La bàn t fđặt ở trớc hay cạnh vô lăng lái, khi không có la bàn điện thì la bàn này làm nhiệm vụ chỉhớng cho ngời điều khiển tàu gọi là la bàn chỉ đờng hay la bàn

lái Trên nhiều con tàu, ngoài la bnà chuẩn và la bàn lái còn đợc

trang bị thêm la bàn dự phòng đặt ở buồng lái sự cố và la bàn

trên xuồng cứu sinh

Cấu tạo toàn bộ của la bàn 127 mm gồm có: Chậu và

mặt số, vòng phơng vị, thân, đế và các nam châm để khử độ lệch

bán vòng, độ lệch nghiêng; các thanh sất non để khử độ lệch

bán vòng thứ, độ lệch phần t và độ lệch cảm ứng, ngoài ra còn

có nấp bảo vệ, các bu lông để gắn la bàn với boong tàu, các

trang bị chiếu sáng, các bộ phận gá các vật liệu khử độ lệch

1 Mặt số la bàn:

Mặt số la bàn là thành phần nhạy cảm của la bàn, nó đợc

định hớng dới sự tác dụng của từ trờng trái đất và từ trờng tàu

nếu la bàn ở trên các con tàu vô từ tính thì trục NS của thành

phần nhạy cảm nằm theo hớng kinh tuyến từ còn nếu đặt la bàn

ở trên các tàu có từ tính thì trục NS của mạt số la bàn nằm dọc

theo kinh tuyến la bàn

Bộ phận cơ bản của mặt số là hệ thống nam châm, hệ thống

này gồm 6 thanh đợc chia thành 3 cặp mỗi cặp nam châm đợc

bố trí song song, cùng cực, cùng từ lực nh sau:

a Từng cặp có chiều dài bằng nhau bố trí đối xứng nhau

qua cực NS của mặt số

b Trọng tâm của từng nam châm nằm trên đờng OW

c Đầu của tất cả các thanh nam châm nằm trên một vòng

trong có tâm là trọng tâm của hệ thống nam châm

34

Chậy la bàn

9 10 11 12 13 14 15 16 9

8 7 6 5 4 3 2 1

Hình 53 : Cấu tạo chậu la bàn từ M-127

1.Vạch h ớng mũi, 2.Buồng chính, 3.Lỗ gắn kim trụ, 4.Kim trụ, 5.Mặt kính, 6.Vạch chắn tia sáng, 7.Giá đỡ kim trụ, 8.Vành ph ơng vị, 9.Trục gá của chậu, 10.Thân chậu, 11.Màng nhăn, 12.Buồng phụ, 13.Khối chì, 14.Kính ở màng nhăn, 15.Đèn chiếu sáng

d Góc giữa trục NS của hệ thống và đờng nối từ trọng tâm hệ thống tới các đầu thanh nam châm nhsau :

Với hai thanh dài 80,7mm là 12052'

Với hai thanh dài 73,4mm là 38034'

Với hai thanh dài 45,8mm là 64017'

Các nam châm đợc chế tạo bằng hợp kim có chất lợng từ hoá cao , mô mèn từ của nó cố định trongthời gian dài Giá trị mô mên từ của hệ thống nam châm khoảng 1500 ± 250 đơn vị C.G.S.M

Hệ thống nam châm đợc hàn vào phía dới một chiếc phao bằng đồng thau mỏng, ở phía trên phao đợcgắn vào một mặt khắc độ, mặt khắc độ đợc ché tạo bằng đồng thau mỏng hoặc nhôm ở trong tâm của cả

hệ thống nam châm và phao ngời ta làm một ổ đỡ hình nón, ở đỉnh hình nón có một cái vít từ trên xuống ở

đỉnh vít ngời ta gắn một miếng kim loại làm "chân kin" đỡ Toàn bộ hệ thống kim, phao, mặt số ở trongkhông khí nặng khoảng 105g, ở trong dung dịch cồn nặng khoảng 4g Toàn bộ hệ thóng nhạy cảm đợc đỡtrên một kim trụ, đỉnh trụ cod gắn hợp kim cứng

Để thuận tiện cho việc định hớng , mặt khắc độ đợc chia ra 360 gạch , mỗi gạch ứng với một độ , cứcách 100 có một gạch dài Trên mặt số ghi các hớng chính N , S , E , W và các hớng phần t NE , SE ,

Sơn dùng để sơn mặt số và thành chậu là loại sơn chứa natri và kali không bị cồn phá huỷ , khôngtham gia vào phản ứng hoá học với cồn và nớc

Ngăn trên của chậu ngời tra gọi là buồng chính , nó dùng để chứa thành phần nhạy cảm thả ở trongdung dịch cồn

Ngăn phía dới gọi là buồng phụ , ngăn này có tác dụng khắc phục hiện tợng thay đổi thể tích của dungdịch khi nhiệt độ của dung dịch thay đổi , ở đáy của ngăn phụ có một màng ngăn mỏng bằng đồng thau ,khi thể tích dung dịch tăng lên thì nó giản ra , khi thể tích dung dịch giảm thì nó co vào

Ngoài ra ngăn phụ còn chứa các cặn bẩn nổi và dầu các bọt khí khi trong dung dịch cồn có một ít bọtkhí

Phía mặt trên cua chậu đợc gắn một tấm kính trong suốt có vòng đệm cao su kín nớc và vành ếp để épchặt mặt kính trên mặt của chậu đợc gắn một vờng phơng trị

ở đáy chậu ngời ta lắp một khối chì và có lắp bảo vệ khối chì Khối chì có tác dụng luôn luôn gĩ chậu

ở vị trí thẳng đứng khi tàu dao động , tức là đảm bảo mặt chậu luôn luôn ở vị trí trên mặt nằm ngang khitàu nghiêng

Cũng ở đáy chậu , giữa khối chì có một lỗ để gắn bóng đèn chiếu sáng cho mặt số vào ban đêm hoặclúc trời tối

Chậu la bàn đợc đổ đầy dung dịch cồn 430 , dung dịch này có khả năng không đông đặc ở nhiệt độ tới-260C

Toàn bộ chậu đợc gắn vào một giá Các-đăng , nhờ có giá Các-đăng mà mặt chậu luôn luôn giữ ở trongmặt phẳng nằm ngang

Trọng lợng của chậu (trừ vòng phơng vị) nặng 8kg

3 Vòng phơng vị

35

2 1

Vòng phơng vị (hình 60) gồm các bộ phận cơ bản sau: Giá gắn lên chậu la bàn, khe ngắm và lăngkính, dây vạch chuẩn, bộ phận giá gắn máy Cô-lông-ga, các kính màu

Giá gắn lên chậu la bàn là một vành tròn bằng đồng thau, có máy để gắn vào vành của chậu, trên vànhnày có các đinh vít để gắn khung vạch chuẩn, khung khe ngắm và lăng kính có hai chốt để gắn cầu đỡ Cô-lông-ga

Khung vạch chuẩn đợc chế tạo hình trữ nhật ở giữa có một dây vạch chuẩn , dây vạch chuẩn ở vị trínằm trong mặt phẳng thẳng đứng , dây vạch chuẩn đợc định vị và kéo căng bằng hai đinh vít ở ngoàikhung vạch chuẩn có một khung kính hoặc tấm kim loại để bảo vệ , nó có thể nâng lên hoặc hạ xuống đ ợc.Ngoài ra nó còn có một cái gơng để phục vụ cho việc lấy phơng vị ở độ cao lớn hơn 260

Khe ngắm là bộ phận dùng để ngắm qua giữa mặt số và dây vạch chuẩn tới mục tiêu , khe ngắm giúpcho ngời quan sát nhìn mục tiêu hoặc thiên thể đợc dễ dàng khi thời tiết

sấu hoặc ban đêm Để lấy số chỉ trên mặt số đợc chính xác và nhanh , ở

phía dới khe ngắm có một lăng kính , lăng kính có tác dụng phóng đại số

chỉ của mặt số và cho ta ngay số chỉ phơng vị Cẩ khe ngắm lẫn dây vạch

chuẩn phải nằm trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua trọng tâm của thành

phần nhạy cảm , ngời ta gọi là mặt phẳng ngắm

Bộ phận gắm Cô-lông-ga đợc chế tạo bằng đồng thau , nó gồm có một

ống hình trụ để lòng vào đế máy Cô-lông-ga , ống hình trụ đợc gắn với cầu

gắn vào vòng phơng vị bằng 4 đinh vít , tâm của ống hình trụ khi gắn vào

vòng phơng vị phải nằm trong mặt phẳng ngắm

Kiúnh mầu , ở phía trớc khe ngắm có gắn 2 hoặc 3 màu hình tròn , nó

có tác dụng lọc màu , làm giảm cờng độ tia sáng khi ta quan sát mặt trời

hoặc các thiên thể qua sáng , tuỳ theo mức độ chói khác nhau mà ta chọn

non khử đọ lệch , nó có thể thay đổi vị trí theo chiều ngang

Phần giữa dùng để đỡ phần tren cho cao , đồng thời ở trong ruột của nó

có gắn một ống đồng thẳng đứng , trong ống đồng chứa nam châm khử độ

lệch nghiêng , ngoài ra ống đồng còn làm nhiệm vụ đỡ cácbộ phận gá các

thanh nam châm khử độ lệch bán vòng , công tắc điều khiển ánh sáng cũng

gắn vào phần này

Phần dới là phần đế gắn vào boong tàu nó có 4 lỗ để gắn các bu-lông đế

Phía trên của chậu la bàn có nắp bảo vệ , nắp bảo vệ có hai kính trong suốt phía tr ớc và phía sau đểquan sát khi đạy nắp bảo vệ

2222Bảng 3

Vật liệu để chế tạo nam châm khử là hợp kim đặc biệt , có lực kháng từ lớn, khoảng vài trăm độ C Do

đó nó có tính từ hoá d cao và ít thay đổi từ tính theo thời gian sử dụng Tất cả các thanh khử đều đ ợc sơnhai mầu, nửa màu bắc sơn màu đỏ, còn nửa đầu nam sơn màu đen hoặc trắng

6 Sắt non

36

Các thanh sắt non dùng để khử độ lệch phần t , nó đợc chế tạo bằng hợp kim sắt từ có lực kháng từ nhỏchỉ khoảng 1 đến 3Oe hoặc nhỏ hơn nữa

+ La bàn từ 127mm khi suất xởng đã có ngay hai thỏi sắt non khử độ lệch phần t theo chiều dọc gắn ởphần trên của thân la bàn Thỏi sát non dài 300mm , đờng kính 22mm

+ Ngoài ra ở la bàn còn các tấm sắt non để khử độ lệch cảm ứng , chúng có kích thớc , dài 100mm hay130mm , tiết diện 25 x 3 (mm) , các tấm này đợc đặt ngang ngay trong phần thân ở phía dới chậu la bàn Tuỳ theo yêu cầu đầtm trong thiết bị toàn bộ có thể bao gồm thanh khử độ lệchphần t tiết diện chữnhật hay quả cầu với các kích thứôc khác nhau

7 Hệ thống chiếu sáng

La bàn YKП-M đợc trang bị nguồn chiếu sáng mặt số từ phía dới đáy lên Hệ thống chiếu sáng gồm:Biến trở, công tắc, đui đèn và bóng đèn Dòng điện chiếu sáng đợc lấy từ lới điện tàu Nếu dòng điện tàu

là dòng điện một chiều 24 vôn thì ngời ta sử dụng máy biến lu kiểu ПO-12Φ, nếu dòng điện của tàu là

220 vôn thì sử dụng loại máy biến lu kiểu ПO-12AΦ

Sử dụng máy biến thế ta đa dòng điện xuống từ 5 đến 8 vôn Hệ thống chiếu sáng của la bàn có thể

đ-ợc sửa dụng dòng điệ xoay chiều của tàu, nhng trong trờng hợp đó ngoài máy biến lu cần phải có máybiến áp để hạ xuống 6 vôn, 12 vôn hay 24 vôn

Để có thể đổi dòng điện ngời ta sửa dụng hai loại bóng đèn chịu hiệu điện thế khác nhau ứng với trờnghợp sử dung dòng một chiều hay xoay chiều

Máy biến lu phải đặt cách xa la bàn hơn 2.5m để khỏi ảnh hởng tới từ tính của la bàn

* Chú ý : La bàn kiểu YKП-M IM thân coa 142cm , trọng lợng toàn bộ 68,5kg nó dợc sử dụng làm labàn chuẩn

La bàn kiểu YKП-M3M thân cao 126cm , nặng 64kg , dùng làm la bàn chỉ đờng

II La bàn hàng hải KMO-T .

Hiện nay trên các tù của Liên Xô đều đợc trang bị loại la bnà mã hiệu KMO-T1 có thiết bị truyền ảnhhởng của mặt số, từ la bàn chuẩn xuống buồng lái Loại la bàn này vừa làm nhiệm vụ của la bàn chuẩn vừalàm nhiệm vụ của la bàn lái

1 Một số la bàn KMO-T:

Mặt khác la bàn KMO-T về cơ bản cấu tạo giống nh mặt số la bàn YKII-M, chỉ có khác làmômen từ của hệ thống kim nhỏ hơn một chút, nó chỉ khoảng 1300 đơn vị CGSM Đặc điểm của mặt sốnày là ở trên vành khắc độ tất cả các vạch chia độ và các số tơng ứng là các lỗ rỗng ánh sáng có thể xuyênqua dễ đàn, hoặc phía dới đợc gắn một số ngợc với các số chia tơng ứng mặt trên

2 Chậu la bàn ( hình 56)

ở mặt trên và phía đáy dới của chậu đợc bít kín

bằng các tấm kính trong chậu đổ đầy dung dịch 64% nớc

cất, 36% cồn Trong chậu đợc chia làm hai ngăn bằng một

tấm kính tròn Ngăn trên chứa thành phần nhạy cảm và

kim đỡ ở xung quanh chậu phần trên ngời ta gắn một tấm

màn đứng Khoảng không gian giữa màn và thành của

chậu để chứa các bọt khí Không khí xuất hiện trong chậu

do nguyên nhân nào đó sẽ đi qua lỗ của thành màn rồi lên

vòm phía trên của chậu Khi chậu quay trong mặt phẳng

nằm ngang thì các khí đợc dấu kín ở khoảng giữa màn và

thành chậu

Lỗ vít để đổ chất lỏng vào chậu đợc bố trí bên cạnh

thành chậu

lỏng do sự thay đổi nhiệt độ ngời ta đặt một vòng đàn

chia chậu Do có vòng đàn hồi này mà thể tích củachậu thay đổi đợc theo sự thay đổi thể tích của chất

37

Hình 57

1 Nắp bảo vệ, 2.Chậu la bàn, 3 Thỏi sắt non ,4.ốp giữ các bộ gá sắt non, 5.Thớc, 6.Nam châm khử

độ lệch nghiêng, 7.ống gắn bộ gá thanh khử, 8.Thân la bàn, 9.Các thanh khử phụ, 10.Tay ặn điều

chỉnh vị trí thanh khử độ lệch nghiêng, 11.êcu, 12.Bộ gá nam châm khử độ lệch bán vòng, 13.Vị trí

đặt bộ phận khử độ lệch điện tử, 14.Vạch chia đánh dấu vị trí các bộ gá, 15.Tấm sắt non mỏng,

Khi la bàn làm việc do điều kện từ không tốt dẫn đến tình trạng là với 4 thanh khử từ tàu B’λH vàC’λH nh trên không đảm bảo đợc , ngời ta khắc phục tình trạng này bằng cách gắn thêm các thanh phụdọc theo trục dọc tàu và hớng vuông góc với trục dọc tàu (hình 57)

Thanh nam châm khử độ lệch nghiêng đợc cho vào trong lòng ống đồng thau nằm giữa thân la bàn Để

điều chỉnh vị trí thanh khử này lên trên hoặc xuống dới ngời ta trang bị bộ phận tay vặn dạng trục vít

Độ lệch phần t đợc khử bằng hai thanh sắt non dọc , một hoặc hai tấm sắt non mỏng khử độ lệch cảmứng Các thanh cảm ứng đợc gắn gang phía dới chậu la bàn Các thanh khử đợc bố trí ngoài thân thấp honmặt số , hai thanh có tiết diện chữ nhật , còn hai thanh khác có tiết diện hình tròn

Bộ phận gá các thanh sắt non có thể nằm chéo góc với mặt phẳng trục dọc tàu để có thể đồng thời khử

độ lệch phần t do cả D’λH và E’λH gây ra

ở trong thân la bàn phía dới chân có một khoang để chứa các thiết bị khử độ lệch điện từ

Phía trên của mặt chậu có nắp bảo vệ

Nh thể hiện trên hình 64 gơng phản chiếu, phản chiếu ánh sáng từ bóng đèn qua mặt số đi tới gơng

Do đó hình ảnh mặt số đợc thể hiện trong gơng rất rõ ràng, nghĩa là các vạch chia và các số tơng ứng thểhiện rõ ràng rất dễ quan sát

38

Hình 58a : Hệ thống quang học của la bàn KMO-T

1 Mặt số, 2 đèn chiếu sáng mặt số, 3 Kính bảo vệ, 4 thấu kính

phía trên,5 thân la bàn, 6 thấu kính phía d ới, 7 tấm kính sấy, 8

ống của hệ thống quang học, 9 g ơng phản chiếu

Hình 58b: Hình dạng chung của la bàn KMO-T

1 Cái hãm ống quang học, 2 tay gạt cơ khí nậng hạ ống quang học, 3

của mở thân trên,4 chiết áp, 5 của mở thân d ới, 6 phần ống cố định,

7 hộp chiết áp, 8 công tắc chiết áp, 9 phần trên của ống di động, 10

vòng đai giữ ống , 11 phần ống d ới,12 g ơng phản chiếu, 13 êcu định

vị g ơng.

ống hệ thống quang học có hai phần , phần trên cố định phần dới có thể di chuyển lên xuống đợc ,nhờ có phần di động này mà ta có thể điều chỉnh vị trí của gơng sao cho phù hợp với tầm quan sát của ng-

ời điều khiển tàu

Ngoài ra phần phía dới cò có thể xoay theo chiều thẳng đứng , gơng phản chiếu có thể thay đổi đợcgóc nghiêng

Khi nhiệt độ ngoài không khí thấp hơn vài độ thì hệ thống gơng xuất hiện các dọt nớc làm mờ mặtkhính Để khắc phục hiện tợng này ngời ta gắn vào hệ thống gơng một bộ phận để sấy Nó đợc đặt trongống của hệ thống gơng Để có thể làm đợc việc này ngời ta cho dòng điện chạy qua một màng mỏng dẫn

điện trong suốt gắn giữa hai tấm kính Thay đổi cờng độ dòng điện đi qua bằng cách điều chỉnh chiết áp

ta có nhiệt độ sấy cần thiết

Điện cung cấp cho la bàn là dòng xoay chiều của lới điện tàu , có điện thế 127 vôn và 220 vôn , cònnguồn dự phòng là 24 vôn Để giảm hiệu điện thế dòng điện xoay chiều ngời ta dùng biến áp , Còn vờidòng điện một chiều dùng biến trở

Để có cửa vào hệ thống quang học và nơi đặt các thiết bị khử ở thân la bàn ngời ta là hai cửa mở

3.2 Cấu tạo la bàn từ của nhật 3.2.1 Cấu tạo la bàn chuẩn saura-Keiky-Japan

39

chậu la bàn

La bàn có gơng phản xạ loại MR-150A đợc trang bị làm la bàn chuẩn trên các tàu chạy tuyến ven biển, cận hải có cấu tạo nh sau:

3.2.2 Cấu tạo

40

Hình 3.10

Chậu la bàn Hình 3 9

Mô hình la bàn chuẩn

Sơ đồ kích th ớc la bàn chuẩn

bàn13Hộp đặt thỏi sắt non Flinder’s bar24Hộp giá nhựa đặt sắt non khử độ lệch D15Đồng hồ đo độ nghiêng26Lỗ tra khóa điều chỉnh độ lệch B, C27Chốt hãm ống quang học18Thân ống quang học19Chốt hãm vành đai giữ ống g ơng210Êcu định vị g ơng111G

ơng phản chiếu112Đèn chiếu sáng113Đầu nối dây đèn chiếu

sáng114Chiết áp điều chỉnh độ sáng1