ĐỀ CƯƠNG VÀ ĐÁP ÁN MÁY ĐIỆN HÀNG HẢI ĐHHH VN

Qua việc khảo sát sự truyền lan của sóng âm trong chất lỏng chuyển động có một ý nghĩa không kém phần quan trọng đối với thực tiễn bởi vì nớc biển thờng có nhữngdòng chảy có tốc độ tới v

Câu 1: Sóng âm và các tính chất của sóng âm Ph ơng pháp lựa chọn tần số để đo sâu.

1) Sóng âm là hiện tợng vật lý, là hiện tợng riêng của dao động cơ học trong môi

tr-ờng đàn hồi

2) Các tính chất của sóng âm.

a) Tính chất phản xạ và khúc xạ của sóng âm.

Nếu trong quá trình truyền lan, sóng âm gặp

một mặt phân cách (gặp mặt phân chia giữa môi

trờng 1 và 2) có kích thớc lớn hơn chiều dài của

sóng thì ta sẽ quan sát thấy hiện tợng một phần

năng lợng của nó sẽ đi trở lại môi trờng 1 và có

một phần năng lợng đi vào môi trờng 2 Hiện tợng

đó gọi là hiện tợng phản xạ và khúc xạ sóng âm

Khi tia âm truyền qua 2 môi trờng đồng nhất đợc

đặc trng bởi các âm kháng z1 và z2 (hình vẽ)

Giả sử c1>c2, theo lý thuyết về tia chiếu và áp

dụng định luật quang học thì ta có

' 1

1 2

1 sin

sin

c c

c c

t t

1

1

sin sin

Các tỉ số hình học tìm đợc xuất phát từ giả thiết rầng mật phản xạ là mặt phẳng,chúng sẽ đúng với bất kỳ trờng hợp nào nếu nh kích thớc của vật cản lớn hơn chiều dàicủa sóng nhiều lần, sự phản xạ nh vậy gọi là phản xạ gơng Trong thực tế, tại bề mặtphân cách xảy ra hiện tợng phân kỳ, phản xạ gơng, phản xạ cộng hởng, khúc xạ và tánxạ vì mặt phân cách không nhẵn

*Kết luận:

- Nếu tốc độ truyền âm của môi trờng nh nhau thì không có tia khúc xạ.

- Nếu sóng âm truyền từ môi trờng 1 sang môi trờng 2 trong đó c1>c2 thì tia khúcxạ lệch về phía mặt phân cách Nếu tăng góc tới 1 khi 2=900 thì sóng âm sẽ không đivào môi trờng 2, nếu tăng 1 hơn nữa thì sóng âm sẽ phản xạ hoàn toàn, khi đó 1 gọi

- Nếu nh âm kháng của môi trờng khác nhau không nhiều thì một phần năng lợng

sẽ đi vào môi trờng 2, một phần năng lợng thì phản xạ, một phần thì nhiễu xạ

b) Sự giao thoa của sóng âm.

Sóng âm có biên độ nhỏ nên ta có thể áp dụng nguyên lý xếp chồng Vì vậy ở bất

kỳ điểm nào của trờng âm từng dao động có thể chồng lên nhau Kết quả là chỗ này thì

 2



1 ' 1



2

1 z1  c1  1

2 2

2  c 

z

Máy điệntăng âm, chỗ khác thì giảm âm, quá trình đó gọi là giao thoa sóng âm Sóng giao thoa

có thể có biên độ, tần số và pha khác nhau

c) Sự nhiễu xạ sóng âm.

Sóng âm có khả năng uốn cong khi gặp một vật nào đó trên đờng truyền lan vàhiện tợng đó gọi là nhiễu xạ Nhiễu xạ càng mạnh khi kích thớc của vật cản nhỏ so vớichiều dài của sóng Trong trờng hợp đó ta quan sát thấy năng lợng phân tán ra đều vềcác hớng Nếu kích thớc của vật cản lớn hơn so với chiều dài của sóng thì nhiễu xạ xẩy

ra ở cạnh mép vật cản, đằng sau vật cản hình thành một vùng bóng râm mà ở đó không

có sóng âm đi qua, đồng thời trờng âm ở đằng trớc vật cản cũng trở nên phức tạp hơn

do có hiện tợng giao thoa giữa sóng tới, sóng phản xạ và sóng nhiễu xạ Kết quả là ởmáy thu ta nhận đợc áp lực khác xa với áp lực của sóng tới Hiện tợng nhiễu xạ ta cóthể giải thích bởi cái gọi là nhiễu loạn số 0 của máy đo sâu hồi âm mà ta thấy khi ởthời điểm phát do ky tàu cong tác động lên máy thu

d) Sự truyền lan của sóng âm trong môi trờng chất lỏng chuyển động.

Qua việc khảo sát sự truyền lan của sóng âm trong chất lỏng chuyển động có một

ý nghĩa không kém phần quan trọng đối với thực tiễn bởi vì nớc biển thờng có nhữngdòng chảy có tốc độ tới vài nơ cho nên khi sóng âm truyền trong chất lỏng chuyển

động thì tốc độ tuyệt đối của sự dịch chuyển của các thành phần làn sóng dọc theo tiasóng thì sẽ bằng tổng hình học vectơ của tốc độ theo và vectơ của tốc độ t ơng đối,vectơ của tia tốc độ bây giờ sẽ không trùng với pháp tuyến của làn sóng nữa mà khi đóhình dáng của tia âm sẽ khác với đờng thẳng, đồng thời sự dịch chuyển này cũng làmthay đổi tần số của sóng âm Nh vậy sự chuyển động của môi trờng sẽ dẫn đến sự thay

đổi quang cảnh của trờng âm, thay đổi thông số quan trọng của âm là tốc độ truyền lan

và tần số

e) Sự truyền lan của sóng âm trong môi trờng chất lỏng.

Do nớc biển là môi trờng không đồng nhất nên tốc độ của sóng âm trong môi ờng nớc biển là không đều nhau Tốc độ của sóng âm đợc xác định theo công thức sau:

Trong đó:  = f1(t0,S000, H, P0)

k = f2(t0,S000 , H, P0)

c = f(t0,S000, H, P0)

c = 1440  1585 m/s (thông thờng ta lấy c = 1500 m/s)

3) Phơng pháp lựa chọn tần số để đo sâu.

Máy đo sâu đợc sử dụng trong rất nhiều các lĩnh vực nh: đo đạc, dò cá, dò tìm kimloại quý hiếm, trắc địa, hải dơng học

Trong hàng hải, ngời ta thờng sử dụng 2 loại tần số chính:

 50kHz: là tần số thấp, đo đợc độ sâu lớn, do búp phát rộng nên thám sát đợcmột vùng rộng lớn nên sai số lớn khi đáy biển nghiêng hay khi tàu lắc ngang

 200kHz: là tần số cao, độ sâu đo đợc chính xác hơn, giảm đợc sai số khi tàulắc ngang và khi đáy biển nghiêng, không đo đợc độ sâu lớn do tổn hao năng lợng trên

đờng truyền

Câu 2: Sử dụng và điều chỉnh máy lái tự động GYLOT-107.

1) Chuẩn bị trớc khi khởi động.

Kiểm tra và khẳng định công tắc cấp nguồn cho trạm điều khiển ở vị trí OFF.Kiểm tra chỉ số và mặt phản ảnh của la bàn lái

Bật công tắc chức năng sang vị trí lái tay, quay vôlăng để kim chỉ thị góc lái ở vịtrí 0

2) Cấp nguồn cho máy lái.

Sau khi kết thúc việc chuẩn bị thì kiểm tra hệ thống máy lái, cấp điện cho môtơ

điện lai bơm thuỷ lực ở buồng máy lái

Bật công tắc nguồn cho trạm điều khiển sang vị trí No1 hoặc No2 thì lúc này đènphía dới công tắc sẽ sáng báo đã có nguồn cung cấp cho máy lái đồng thời còi báo sẽkêu, ta dập còi bằng cách chuyển công tắc còi (BUZZER SW) về vị trí ngợc lại

Điều chỉnh độ sáng mặt phản ảnh la bàn bằng núm Dimmer Sau đó dùng vôlăng

để điều khiển tàu theo khẩu lệnh, theo tiêu bờ hoặc theo hớng la bàn

Đặc điểm của chế độ lái tay là tốc độ bẻ lái nhanh hay chậm là phụ thuộc vào

 Sử dụng vôlăng lái tàu về gần với hớng lái tự động (thờng sai số không quá 50)

đa bánh lái về 0 và chuyển công tắc chức năng OPERATION SELECTOR SW về vị tríAUTO

 Để đảm bảo máy lái hoạt động ở chế độ này đợc tốt ta cần điều chỉnh các númsau:

+WEATHER: tuỳ thuộc vào điều kiện sóng gió, số vạch trên núm tỉ lệ thuậnvới điều kiện sóng gió, điều chỉnh núm này sao cho tàu vẫn giữ hớng đi theo mongmuốn mà số lần bẻ bánh lái không lớn, không gây quá tải cho máy lái

+RATE ADJ: núm này đợc điều chỉnh phụ thuộc vào tốc độ đảo hớng mũi tàu,khi điều chỉnh núm này thì tốc độ góc lệch hớng mũi của tàu sẽ thay đổi

+RUDDER ADJ: điều chỉnh góc bẻ bánh lái, núm này phụ thuộc vào tải trọngcủa tàu Khi điều chỉnh núm này góc bẻ lái sẽ thay đổi và ta điều chỉnh sao cho góc bẻbánh lái đủ đa tàu về hớng đi cũ không làm cho tàu lệch hớng đi quá lớn và quá giớihạn cho phép của máy lái trong chế độ lái tự động

 Chế độ lái điều khiển từ xa.

Đặc điểm của chế độ lái này giống lái LEVER và ta có thể chuyển vị trí lái tớimột nơi khác ngoài buồng lái trong điều kiện cho phép (vị trí di chuyển giới hạn bởidây nối từ trạm điều khiển đến hộp điều khiển xách tay) Sử dụng núm xoay trên hộp

điều khiển xách tay để bẻ bánh lái về phía mong muốn Chế độ này đợc ứng dụng chonhững trờng hợp tầm nhìn của ngời điều khiển bị hạn chế Cắm ổ cắm của hộp điềukhiển từ xa vào ổ cắm trên trạm điều khiển, chuyển công tắc chức năng sang vị tríREMOTE CONTROL Đa hộp điều khiển đến nơi thích hợp để điều khiển tàu

Trong trờng hợp tàu nhỏ, thuyền trởng tự lái tàu để cập cầu hoặc điều khiển tơngtự

3) Tắt máy.

- Bật công tắc chức năng về vị trí HAND Sau đó đa bánh lái về vị trí 0.

- Đa công tắc nguồn về vị trí OFF, nếu còi kêu thì bật công tắc Buzzer Switch về vị

trí ngợc lại

Máy điện

- Bật công tắc khởi động bơm thuỷ lực (số 6) về vị trí OFF, khi thấy các đèn hiệu

báo bơm thuỷ lực bị tắt, điều đó chứng tỏ môtơ bơm thuỷ lực ngừng hoạt động

- Bật công tắc núm tắt mở la bàn về vị trí OFF.

- Tắt công tắc nguồn Ship’s supply switch trên bộ khởi động.

Câu 3: Trình tự các b ớc chuẩn bị máy lái khi tàu rời bến Sơ đồ khối tổng quát của máy lái, chức năng của các khối.

1) Trình tự các bớc chuẩn bị máy lái khi tàu rời bến.

a) Kiểm tra.

 Kiểm tra ở buồng máy lái (phó 2).

 Kiểm tra hệ thống thuỷ lực: sự rò rỉ của dầu thuỷ lực và mức dầu thuỷ lựctrong két

 Kiểm tra các khớp truyền động: vệ sinh, tra mỡ

 Thử hệ thống thông tin liên lạc trực tiếp từ buồng máy lái với buồng lái

 Kiểm tra la bàn lái sự cố và nguồn chiếu sáng la bàn sự cố

 Báo cho buồng máy kiểm tra và cấp điện cho hệ thống máy lái

 Khẳng định không có chớng ngại vật cản trở khi máy lái hoạt động

 Kiểm tra trạm điều khiển ở buồng lái (phó 3).

 Đặt các vị trí công tắc, núm nút ở vịt trí chuẩn bị khởi động máy lái: công tắcchức năng để ở chế độ lái tay, vôlăng ở vị trí 00

 Kiểm tra chỉ số và sự hoạt động của mặt phản ảnh la bàn lái

b) Thử máy lái.

 Kiểm tra xem bánh lái có vớng mắc gì không

 Bật 2 môtơ bơm thuỷ lực (công tắc trên buồng lái)

 Bật công tắc cấp nguồn cho trạm điều khiển

 Dùng vôlăng bẻ sang phải, bẻ sang trái, hết lái phải, hết lái trái, đồng thời báocho phó 2 ở buồng máy lái biết các góc bẻ lái; phó 2 theo dõi sự hoạt động của máy lái

và báo cho phó 3 biết các góc quay thực tế của bánh lái để phó 3 so sánh với góc bẻ láicủa vôlăng và đồng hồ chỉ báo góc bẻ của bánh lái

 Kiểm tra thời gian bánh lái quay từ hết lái mạn này sang hết lái mạn đối diện

và ngợc lại khoảng 25s

 Thử các chế độ lái Lever và Remote

 Thử chế độ lái sự cố ở buồng máy lái, nếu có h hỏng gì phải báo cho thuyền ởng khắc phục ngay

tr-Sau khi thử xong các chế độ lái thì phải chuyển trạm điều khiển về chế độ lái tay

c) Báo cáo cho thuyền trởng máy lái đã chuẩn bị xong và ghi công việc kiểm tra vào

nhật ký tàu

2) Sơ đồ khối tổng quát của máy lái, chức năng của các khối.

Trạm

điều khiển

Hộp đấu dây

Thiết bị

bẻ lái Bánh lái

Két dầu thuỷ lực

Bộ cấp nguồn cho môtơ lái

a) Trạm điều khiển.

Trạm điều khiển là một khối hình trụ đợc lắp đặt ngay trong buồng lái, nằm trongmặt phẳng trục dọc của tàu tại vị trí thuận tiện cho việc quan sát phía trớc và 2 bênmạn khi đứng điều khiển trạm, chức năng của trạm là điều khiển hớng đi của tàu thôngqua các chế độ lái: lái tay (HAND), lái tự động (AUTO), lái cần (LEVER hoặc NONFOLLOW UP), lái từ xa (REMOTE)

Trên trạm điều khiển ta có thể dùng công tắc chức năng (Function Switch) đểchuyển đổi các chế độ lái khác nhau

Lái tay: đợc sử dụng khi tàu vào luồng, cập cầu hoặc rời cầu, thả kéo neo, tránh vahoặc khi tàu hành trình trong khu vực có nhiều chớng ngại vật hàng hải

Lái tự động: đợc sử dụng khi tàu hành trình trong khu vực có ít chớng ngại vậthàng hải

Lái từ xa: sỹ quan trực ca đứng ở ngoài cánh gà buồng lái trực tiếp điều khiển tàu

mà không cần vào buồng lái

Lái cần: đợc dùng trong trờng hợp khi các chế độ lái tay và lái tự động bị sự cố, tachuyển công tắc chức năng sang vị trí LEVER (NON FOLLOW UP) và dùng cần để

b) Thiết bị bẻ lái (Steering gear).

Gồm 2 môtơ điện lai bơm thuỷ lực, hệ thống ống dẫn dầu thuỷ lực, các vanchuyển hớng thay đổi chế độ lái, 2 piston điều khiển trục bánh lái Ngoài ra ở đây còngắn vôlăng hoặc các cần lái để điều khiển trực tiếp khi trạm điều khiển bị sự cố

Thiết bị bẻ lái đợc đặt ở buồng riêng phía cuối tàu gần bánh lái Thiết bị này dophó 2 quản lý, đợc bảo quản và sửa chữa bởi ngành máy và đợc kiểm tra hàng ngày.Việc tra dầu mỡ, vệ sinh đợc thực hiện bởi thuỷ thủ đi ca và phải có nhật ký ghi chépriêng

c) Két dầu thuỷ lực: cung cấp dầu thuỷ lực cho bơm đẩy trục bánh lái.

d) Bộ cấp nguồn cho môtơ lái.

e) Bánh lái: là thiết bị dùng để giữ cho tàu chuyển động trên hớng cố định hoặc thay

đổi hớng đi của tàu Bánh lái có nhiều loại: loại thờng, loại bù trừ, loại bán bù trừ Diệntích của bánh lái phụ thuộc tải trọng của tàu

Máy điện

Câu 4: Khai thác sử dụng tốc độ kế Doffler JLN-203: chuẩn bị, khởi động, tắt máy, điều chỉnh tốc độ trung bình, kiểm tra tín hiệu, bảo d ỡng kiểm tra.

1) Chuẩn bị khởi động và tắt máy.

- Bật công tắc nguồn từ bảng điện tàu về ON.

- Bật công tắc Power Switch/Dimer trên mặt khối điện tử chính về ON.

- Điều chỉnh độ sáng hiển thị là nét nhất.

- Bật công tắc Response Switch về 2 hoặc 3.

- ấn nút Reset Button trên đồng hồ chỉ thị quãng đờng.

- Chờ 5 phút cho đến khi hiển thị ổn định Khi bật công tắc nguồn về ON thì màn

hình hiển thị 0.0kts và đén Ahead sáng xanh Và 1 phút sau xuất hiện chỉ số tốc độ

- Đèn Ahead sáng xanh khi đo tốc độ chạy tới, đèn Astern sáng đỏ khi đo tốc độ

tàu chạy lùi

- Tắt tốc độ kế: chuyển công tắc Power Switch/Dimer về vị trí OFF, công tắc nguồn

từ bảng điện chính về OFF

2) Điều chỉnh thời gian tính tốc độ trung bình.

Công tắc lựa chọn thời gian tính tốc độ trung bình Response Switch trên khối điện

tử chính có 4 vị trí 1,2,3,4 với thời gian tính tốc độ từ 1080s, nếu thời tiết xấu thì đặt

ở vị trí số 4, còn điều kiện bình thờng thì đặt ở vị trí số 2 hoặc 3

3) Kiểm tra tín hiệu.

Sự kiểm tra tín hiệu mạch điện máy phát là sát nhập cho sự kiểm tra của tốc độ và sựhạn chế của điều kiện hoạt động Phơng pháp liểm tra theo tốc độ trắc nghiệm

- Bật công tắc Response Switch về vị trí CAL.

- Bật công tắc nguồn về vị trí ON chờ tốc độ chỉ 13.5kts (đây là điều chỉnh của nhà

- Từ bộ điện chính không thể tháo rời ra, nó không cần thiết cho bảo dỡng định kỳ.

Tuy nhiên cố gắng vệ sinh sạch sẽ mọi nơi trong nó

- Kiểm tra định kỳ đệm với kẹp của máy biến năng, nếu không bị nớc biển vào.

- Trong thời gian vào đà, cẩn thận lấy rong rêu, vỏ hà trên mặt dung của máy biến

năng, không đợc đụng mạnh vào bề mặt của máy biến năng

Câu 5: So sánh u nh ợc điểm của máy đo tốc độ cảm ứng và Doffer.

- Chỉ đo đợc tốc độ tơng đối của tàu so với nớc biển.

- Khi tàu hoạt động ở trong luồng, sông hay những khu vực không phải là nớc

biển thì máy đo tốc độ cho kết quả không chính xác

2) Máy đo tốc độ Doffler.

a) Ưu điểm:

- Đo đợc tốc độ tuyệt đối của tàu so với đáy biển.

- Nếu máy đo tốc độ dùng 4 tia phát thì đo đợc cả góc dạt và tốc độ tàu.

b) Nhợc điểm:

- Tầm hoạt động chủ yếu là ở khu vực ven bờ, ở những độ sâu 10001500m.

- Khi tàu hoạt động ở những khu vực có độ sâu lớn thì máy đo tốc độ cho kết quả

không chính xác

Câu 6: Thuyết minh sơ đồ khối của máy đo tốc độ cảm ứng EML-12.

Khi tàu chạy với tốc độ v thì dòng nớc chuyển động dới đáy tàu có tốc độ là -v(nếu không có sai số), lúc này suất điện động ra từ bộ nhạy cảm E1=k1.v, suất điện

động này sau khi đa qua bộ vi phân và bộ khuyếch đại thì cho ra suất điện động E2,suất điện động này đợc đa đến động cơ chỉ thị tốc độ để đa ra mặt chỉ báo tốc độ và đaqua bộ phản hồi ta đợc suất điện động E3 Lúc này đầu vào của biến áp vi phân xuấthiện một suất điện động tổng hợp E=E1-E3 Bộ phận chỉ thị vận tốc ngừng quay khi

E=0, lúc này tốc độ báo trên máy không thay đổi chính bằng tốc độ tàu chạy (giảthiết là không có dòng, hải lu)

Để có đợc quãng đờng thì từ động cơ chỉ thị vận tốc, tín hiệu vận tốc của tàu đ ợc

đa vào bộ tích phân vận tốc cung với thời gian đợc lấy từ động cơ đồng hồ (nguồn nuôi

đồng hồ là bộ dao động thạch anh và bộ khuyếch đại) do đó ta có bộ tích phân là tíchphân xác định và quãng đờng tàu chạy đợc trong khoảng thời gian t sẽ là:





t

dt v S

0

. hay S  v.t

Từ đây, tín hiệu đợc đa ra bộ phận chỉ báo cho ta quãng đờng mà tàu chạy đợc

Mặt chỉ báo tốc độ

Bộ khuyếch đại

Biến áp

vi phân

Chỉ thị quãng đ ờng

Bộ tích phân vận tốc

Động cơ

đồng hồ

Khuyếch đại

Dao động thạch anh

E3

E1

E2

Máy điện

Câu 7: Cơ sở lý thuyết và nguyên lý hoạt

động của máy đo tốc độ bằng hiệu ứng

Doffler, các sai số Ph ơng pháp nâng cao

độ chính xác khi dùng hai tia.

1) Cơ sở lý thuyết và nguyên lý hoạt động

của máy đo tốc độ bằng hiệu ứng Doffler.

Hoạt động của máy đo tốc độ thuỷ âm

dựa trên hiệu ứng Doffler về sự thay đổi tần

số sóng khi máy thu hoặc máy phát đặt trên

đối tợng chuyển động Nh vậy tác dụng của

hiệu ứng Doffler lên các thông số của sóng

âm dẫn tới kết quả nh khi chất lỏng chuyển động Điều đó cho phép ta xây dựng lýthuyết về tốc độ kế thuỷ âm bằng cách phân tích trờng âm trong môi trờng chuyển

động, nghĩa là theo công thức:

k u

động Vì vậy ta hãy giả thiết rằng tàu không chuyển động, còn nớc chuyển động vớivận tốc vc Vận dụng nh vậy trong thuỷ động học tàu thuỷ không làm ảnh hởng tới kết

quả Lúc đó công thức (*) sẽ có dạng:

k v

v ck k v

0

* 2

cos 1

180 cos 1

Đối với tàu biển thì cằvc , lúc đó sau khi đa (8-3) và (8-4) vào (8-5) ta sẽ có

c

c

0

0 0

1

cos 1

cos 1

0 2

f f

f f

Khi tàu lắc thì không thể xác định góc 0 một cách chính xác Để khắc phục thiếu

xót đó có 2 cách: dùng con quay để cân bằng màng dao động phát một cách trực tiếp

hoặc dùng máy cảm biến góc chuyển động của tàu để điều chỉnh gián tiếp nghĩa là đa

số hiệu chỉnh do tàu lắc vào kết quả đo đợc Rõ ràng là chọn cách này hay cách khác là

tuỳ thuộc vào độ chính xác đòi hỏi phải có

Giả sử góc đo đợc 0 với sai số  Lúc đó thay trong biểu thức (8-9) bởi (0

) và biến đổi nh trớc đây ta có đợc trị số mới  ' và  ' của các biến số   và  

nghĩa là:

X c

v

X c

v

c

c

sin sin cos

cos 4

cos cos

cos cos

4

0 0

'

0 0

cos cos

cos 4

cos 1

sin sin

cos 4

2

0 0

'

0 0

v

v

c c

(8-12)Còn độ chính xác khi xác định góc dạt X thì sai số  không ảnh hởng gì tới

Khi =10 thì tỉ số vc/c=0,015% do đó độ chính xác cho cân bằng là 10 hoàn

toàn có thể đáp ứng cho mục đích điều khiển tàu Bởi vậy với kỹ thuật hiện đại có thể

đạt đợc độ chính xác đó không khó lắm Ta có thể dùng bất kỳ cách nào đã nói ở trên

để khắc phục ảnh hởng của tàu lắc

b) ảnh hởng của độ sâu.

Độ chính xác cao của tốc độ kế thuỷ âm chỉ có thể đạt đợc với độ sâu tơng đối

không lớn lắm Điều đó giải thích rằng cần có giới hạn trên của tần số f0 Tần số đó

cho phép ta gần đạt đợc màng dao động có tính phơng hớng lý tởng Trong trờng hợp

ngợc lại thì màng dao động sẽ phát ra một chùm lớn tia âm, mỗi tia có một góc

nghiêng 0i riêng và máy thu không phải thu đợc một mà nhiều phổ của tần số Doffler

Tách từ phổ đó ra tần số thật thì rất khó Sai số càng lớn khi phổ cầng rộng

Ngoài ra khi dùng tần số f0 cao sẽ giảm đợc yêu cầu chính xác về cân bằng và

giảm đợc sai số sinh ra do không cân bằng Nh vậy tần số càng cao thì kết quả đo đợc

càng chính xác Máy đo tốc độ MQR chẳng hạn có tần số màng là khoảng 1Mhz và

 2 0 cosf2 f0

c

v f

Máy điệntính phơng hớng không hơn 30 Mặt khác sóng âm có tần số cao rất chóng tắt đi Vìvậy độ chính xác đầy đủ khi đo đạc hiện nay chỉ có thể đạt đợc ở độ sâu không lớn hơn300m.

Cũng còn có nhiều nguyên nhân khác gây nên sai số, nhng nếu ta tính đến tất cảnhững sai số đó thì độ chính xác đo đạc trong độ sâu nói trên vẫn còn cao Ví dụ độchính xác của máy đo tốc độ MQR về đo khoảng cách tàu đi qua là khoảng 0,2%, vềtốc độ là gần 2% còn góc dạt là gần 0,2

3) Phơng pháp nâng cao độ chính xác khi dùng 2 tia.

Để giảm sai số khi tàu lắc đặc biệt là khi tàu lắc dọc, đồng thời nâng coa độ chínhxác khi đo tốc độ tàu thì ngời ta phát một tia thứ 2 về phía lái đối xứng với tia thứ nhấtqua mặt phẳng nằm ngang trong mặt phẳng trục dọc của tàu Trong phơng pháp này cảhai bộ phát đều phát với tần số f0 và tần số thu đợc ở phía mũi là f1 và ở phía lái là '

2 1

cos

2 cos

2 1

2 2

2 0

' 1

2 2

2 0

v f

f

c

v c

v f

f

c c

c c

c

v f f

2

cos cos

- Đo đợc tốc độ tuyệt đối của tàu so với đáy biển

- Nếu phát 4 tia thì đo đợc góc dạt và tốc độ tàu

- Tầm hoạt động chủ yếu là khu vực ven bờ, ở độ sâu 10001500m

Câu 8: Nguyên lý hoạt động của màn dao động thu phát sóng âm bằng hiệu ứng

áp điện (dao động thạch anh) và co dãn từ Ưu điểm khi dùng màn dao động thạch anh.

1) Phơng pháp co dãn từ.

a) Phơng pháp co dãn từ thuận.

Ngời ta lấy một thanh Niken, Coban hoặc một thanh kim

loại khác có từ tính sau đó cho dòng điện xoay chiều chạy qua

cuộn dây quấn xung quanh nó, ngời ta thấy thanh Niken thay

đổi một đoạn L, đoạn này phụ thuộc tần số nguồn điện xoay

chiều chạy qua cuộn dây và ngời ta áp dụng nguyên lý này để

nén Ngời ta áp dụng nguyên lý này để chế tạo ra màng thu sóng siêu âm Nh ng trongthực tế hiện nay thì phơng pháp này ít đợc sử dụng.

2) Phơng pháp nguyên lý hiệu ứng áp điện.

Đặt một tinh thể thạch anh vào 2 bản cực của một tụ điện và đa dòng điện xoaychiều chạy qua 2 bản cực này Ta thấy tinh thể thạch anh dao động, mặt ngoài của tinhthể thạch anh sát với 2 bản cực, xuất hiện điện tích trái dấu với 2 bản cực của tụ điện,

chu kì xuất hiện trái dấu phụ thuộc tần số của nguồn điện xoay chiều Dới tác dụng của

điện trờng thạch anh và điện trờng ngoài làm cho tinh thể thạch anh bị co giãn liên tiếpphát ra ngoài sóng siêu âm ngời ta áp dụng nguyên lý này để chế tạo màng dao độngphát sóng siêu âm

Đặt một tinh thể thạch anh giữa 2 bản cực, dùng lực cơ học để kéo nén tinh thểthạch anh thì thấy mặt ngoài của tinh thể thạch anh xuất hiện một điện áp trái dấu phụthuộc tần số kéo nén Ngời ta áp dụng nguyên lý này để chế tạo màng thu sóng siêu

âm

3) Ưu điểm khi dùng màn dao động thạch anh.

 Kích thớc màng dao động gọn nhẹ

 Tần số dao động tơng đối cao từ 120310KHz và có thể đạt tới 50MHz

 Nguồn cung cấp thấp, năng lợng tiêu thụ thấp

Câu 9: Thuyết minh sơ đồ khối của máy lái tự động GYLOT-107.

A

B

+ + + + +

-

-

-

- +

+ + + - - - -

Máy điện

Khi ta bật sang chế độ tự động, công tắc kép chuyển sang vị trí G (GyroCompass) Giả sử khi tàu (1) lệch khỏi hớng đi đã định, xenxin phát trong la bàn conquay (2) truyền đến xenxin lặp lại trong lòng máy lái tự động (8) qua khớp nối cơ khí(9) qua bộ cảm biến góc lệch (10) sinh ra một điện áp U1=K1. trong đó  là góc lệchhớng, K1 là hệ số cảm biến Sau đó đa qua bọ khuyếch đại (11), đa qua bộ Rơle điềukhiển (12) đến điều khiển môtơ (13) làm cho thiết bị bẻ lái (14) thực hiện quay bánhlái (15) một góc về phía ngợc lại với góc lệch của tàu để điều khiển tàu vè hớng đi đã

định Đồng thời lúc đó đầu ra của khối (13) nối cơ khí với bộ phận cảm biến góc lái(20) tạo ra một điện áp U2=K2. trong đó  là góc bẻ lái, K2 là hệ số pảhn hồi Sau đó

điện áp này đợc đa vào bộ phận điều chỉnh góc lái (19) và điều chỉnh tốc độ bẻ lái (18)

đa về bộ khuyếch đại (11) Lúc này tín hiệu điều khiển vào mạch khuyếch đại là

U=U1-U2, bánh lái ngừng quay khi U=0 dới tác dụng của dòng nớc vào mặt trớccủa bánh lái làm cho tàu dần chuyển động về hớng đi ban đầu Lúc đó góc lệch  giảmdẫn đến U1 giảm nên đại lợng U<0, bánh lái tiếp tục chuyển động về phía ngợc lại để

điều khiển con tàu Quá trình cứ xảy ra liên tiếp nh vậy để tự đọng điều khiển tàu

ở chế độ tự động ta muốn cho tàu đi theo một hớng mới thì ta ấn nút đặt hớng (3)quay kim chỉ thị đến một hớng đã định với điều kiện hớng mới so với hớng cũ khôngquá 50, chờ cho bánh lái về vị trí 0 ta tiếp tục ấn núm đặt hớng tiếp theo Nếu đựat h-ớng quá lớn sẽ dẫn đến máy lái quá tải

ở chế độ tự động thì núm điều chỉnh thời tiết (5) và núm điều chỉnh (18), (19) tacần phải cài đặt theo điều kiện tải trọng, thời tiết cho phù hợp (thời tiết tốt thì ta đặt ở

vị trí nhỏ)

Chế độ lái tay: khi ta bật sang chế độ lái tay thì công tắc kép chuyển sang vị trí H,

dùng vôlăng (16) qua bộ cảm biến góc bẻ lái của vôlăng (17) đa ra tín hiệu điện áp

U1=K1. trong đó  là góc quay của vôlăng theo khẩu lệnh nằm trong giới hạn 3705 vềmỗi bên mạn Điện áp này đợc đa vào bộ khuyếch đại (11) và qua rơle (12) đến điềukhiển môtơ (13) làm cho thiết bị bẻ lái (14) thực hiện quay bánh lái đi một góc  đồngthời xuất hiện tín hiệu phản hồi ở đầu ra khối (20) một điện áp U2=K2. đi qua bộkhuyếch đại (11) theo đờng kín mạch (bỏ qua khối 19 và 18) Bánh lái ngừng quay khi

U=U1-U2=0, ta có = khi K1=K2 Và cứ nh thế ta có thể điều khiển tàu theo ý muốn

Chế độ Lever: bật công tắc chức năng sang vị trí Lever, dùng tay gạt cần Lever đa

tín hiệu điều khiển đến môtơ (13) điều khiển thiết bị bẻ lái làm quay bánh lái Chế độnáy không có mạch phản hồi

G

LEVER STEERING

DER

RUD-SHIP

WEATHER ADJ

CONTROL RELAY AMPLIFIER

RUDDER ADJ

RATE ADJ

MAGNETO METER

POTENTIO METER

OSCIL- LATOR

SERVO MOTOR

STANSFORMER BOX

STEARING GEAR

H

L

H

H G

G L

L

Đáy biển

Thu phát

Màn dao động thu phát kép

Màn dao động thu phát độc lập

h2

L

h1

Câu 10: Nguyên lý hoạt động của máy đo sâu hồi âm Các sai số khi đo sâu Ph -

ơng pháp làm giảm sai số Nguyên nhân gây ra độ sâu Hmin.

a) Nguyên lý hoạt động của máy đo sâu hồi âm : ở dới đáy tàu, ngời ta đặt một màn

dao động thu phát sóng siêu âm kép hoặc 2 màn dao động thu phát độc lập Tại thời

điểm T1 ta phát sóng siêu âm xuyên qua môi trờng nớc, sóng siêu âm truyền lan xuống

đáy biển, gặp đáy biển không đồng chất với nó thì một phần năng lợng bị hấp thụ, mộtphần sóng âm phản xạ trở lại môi trờng nớc về màn thu phát sóng siêu âm dới đáy tàutại thời điểm T2 Từ 2 hình vẽ trên ta có công thức tính độ sâu nh sau:

2

2 2

2

2 2

1

t c h

L t

c h

L: khoảng cách giữa 2 màn thu phát

C: tốc độ truyền của sóng âm trong môi trờng nớc biển (c1500m/s)

t: khoảng thời gian phát và thu sóng siêu âm

Từ 2 công thức trên ta thấy: muốn đo độ sâu ta chỉ cần đo t

b) các sai số của máy đo sâu hồi âm.

*Sai số do tốc độ truyền lan của sóng âm trong môi trờng nớc biển.

Do nớc biển là một môi trờng không đồng nhất nên tốc độ của sóng âm trong môitrờng nớc biển là không đều nhau Thông thờng ta lấy tôc độ của sóng âm trong môi tr-ờng nớc biển là c=1500m/s

*Sai số đờng cơ bản.

Đối với màng dao động thu phát độc lập:

2 2

2

2 2

t c h l t c

*Sai số do tàu lắc ngang.

*Sai số do đáy biển nghiêng.

Giả sử >:

Đáy biển Khi tàu không lắc

Máy điện

sec 1

1 cos 1

d t

d t

h h

h

h

h

h h AC AD h

Qua phân tích công thức trên ta thấy rằng ở trong máy đo sâu hiện nay sai số h sẽkhông ảnh hởng đến độ sâu đo đợc nếu nh <80, góc mở búp phát <300

*Sai số do tốc độ động cơ điều khiển thiết bị phát.

Trong máy đo sâu ngời ta dùng một động cơ điện quay cam điều khiển phát tínhiệu, có thể là cam từ hoặc cam cơ Để có độ chính xác thì tốc độ của động cơ phảibằng một hằng số, tốc độ này không phụ thuộc vào điện áp cung cấp của nguồn màphụ thuộc thang đặt độ sâu trên máy, thang đặt độ sâu càng lớn thì tốc độ quay càngnhỏ và ngợc lại nhng phải là hằng số trong thang đó Nhng trong thực tế nguồn cungcấp bên ngoài vào động cơ luôn thay đổi do vậy tốc độ động cơ thay đổi Ngày nay ng-

ời ta dùng bộ ổn áp điện để tự động điều chỉnh do vậy điện áp vào động cơ luôn ổn

định do đó sai số này bị loại bỏ

*Sai số vạch số không.

Tại thời điểm phát sóng đo sâu, về mặt nguyên lý thì kim chỉ thị phải đặt ở đúng

vị trí On; đối với máy chỉ thị hình thì gốc của vệt sáng phải ứng với vị trí 0 mét Nh ngthực tế thì kim ghi hoặc gốc của vệt quét nằm ở vị trí 0 mét nếu máy phát phát sớmhoặc nằm dới vạch 0 mét nếu máy phát phát muộn Cả 2 trờng hợp trên đều dẫn tới sai

số Để giảm sai số này thì ngời ta điều chỉnh kim chỉ thị của máy đo lúc máy thu bắt

đầu hoạt động

c) Nguyên nhân gây ra độ sâu h min

Bất kỳ máy đo sâu nào cũng có một độ sâu tối thiểu, nhỏ hơn độ sâu này thì máy

đo sâu không đo đợc

Đối với máy đo sâu dùng 2 màn thu phát độc lập:



L tg

L h

Đối với màn dao động thu phát kép: khi máy đo sâu phát

hết 1 xung thì mới chuyển sang thu tín hiệu trở về

2 min

q x

c

h   

x: chiều rộng của một xung phát

q: độ ỳ của bộ chuyển mạch giữa thiết bị phát và thiết bị thu

Giá trị độ sâu tối thiểu hmin của máy đo sâu đặt trên tàu có giá trị khác nhau, thôngthờng hmin=0,10,3m

Câu 11: Cơ sở lý thuyết và nguyên lý hoạt động của máy đo tốc độ bằng cảm ứng