Giáo trình Hàng hải Địa văn - P2

Giáo trình Hàng hải Địa văn TS. Lê Văn Ty ĐH Giao thông vận tải TpHCM Mục lục: Chương 1: Khái niệm cơ bản về trái đất Chương 2: Xác định phương hướng trên biển Chương 3: Xác định quãng đườn

Chuang II- XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN BIỂN

E1 - NHỮNG HỆ THỐNG ĐỊNH HƯỚNG CỦA MẶT PHẲNG CHÂN TRỜI THẬT

Đường N-S, E-W như định nghĩa từ trược đi qua vị trí người quan sắt (A) đã chia mặt

phẳng chân trời thật ra thành 4 góc phần tư: NAB; NAW; SAB; SAW, viết tắt là NE; NW; SE;

SW

Để xác định phương hướng trên bể mặt đất hay cụ thể là trên mặt phẳng chân trời thật

người ta đã đưa ra các hệ thống phần chia khác nhau, trong đó có các điểm chính và hướng

chính làm mốc

Để thuận tiện, người ta chọn đường NS làm hướng cơ bản Nó chỉ gặp khó khăn khi

người quan sát đứng ở cực, lúc đó hướng NS là vô định

Có các hệ thống như sau:

1 Hệ nguyên vòng

- Điểm mốc được chọn là điểm N

- Giới hạn tính góc : tính từ điểm N, từ 0-360 dé theo chiéu kim đồng hồ

- Các điểm chính trên mặt phẳng chân trời thật là điểm E (có giá trị góc bằng 9O độ); ™ -Điểm S (giá trị góc: 180 độ); Điểm W (giá trị góc là 270 độ); Điểm N ( 360 hay O độ)

2 Hê 1⁄4 vòng

Là hệ nguyên vồng chia ra thành 4 phần

- Giới hạn tính góc: Tính từ điểm WN hodc S

Thứ tự các góc phần tư:

+ Góc phần tư thứ 3 : Từ điểm S đến điểm E

+ Góc phần tư thứ 4 : Từ điểm S đến điểm W

Hoang hat da van 45

Lê Văn Ty

Hệ 1⁄4 vòng được sử dụng nhiền trong thiền văn hàng hải cồn trong địa văn thì Ít sử dụng, vì nó thêm phần phức tạp

3 Liệ ca

Trong lịch sử thuyển buổm người ta hay sử dụng hệ ca, Người ta chia hệ nguyên vòng thành 32 phẩn bằng nhau, mỗi phẩn tương ứg bẰng 11,25° got Id Lea,

Tiên của các ea được viết như sau:

+ Chữ dầu là tên các diểm chính CS E,W) hay 2 chữ của góc phần tư (NE, SE, NW, SW), ở giữa có chữ “t” (ten: hướng về phía) chữ cuối là tên điểm chính mà ca hướng về phía

É2- HƯỚNG - PHƯƠNG VỊ VÀ GÓC MAN ICN MUC TEU,

1 Hưởng

- Hướng hành trình ( 7z Cøwrse)- Trong tiếng Anh viết tất là C, là hướng theo phương ngang từ một điểm đến một điểm khác mà chúng ta đu: dẫn tàu, Về giá trị, hướng hành trình được tính tỲ phẩn Dắc kinh tuyến người quan sát theo chiều king đồng hổ đến đường hành trình theo hướng di, tY 000°-360° Ví dụ: ta dịnh chạy tàu chạy từ điểm A đến điểm B có hướng 150°, ta viết C150 trên đường thao tác) Chú ý: thuật ngữ nầy dùng để chỉ hướng dự định và so với mặt nước, nghĩa là hướng này không chứa các yếu tố ảnh hưởng cửa dòng chảy, cửa gió tác dộng

Hướng mHÍ tàu (//eading) - Viết tẤt là Hdg - là tốc giữa phản Bắc của kinh tuyến tIgưỜi quan sát và trục dọc tàu về phía mũi, tại một thời điểm nào đó Giá trị cng dược tính

từ điểm Bắc thật theo chiều kim dồng hổ đến trục dọc tàu về phía mũi, từ 000°-360°

Chúng ta có các khái niệm sau: -

+ Hướng la bàn (Compass [iealing)- ký hiệu C.1Idg, là góc bợp bởi kinh tryến la bàn (la bàn lái) và đường trục dọc của tàu về phía mũi, Giá trị nh từ 0-36O độ

+ Hướng la bàn chuẩu (Magnetie Heading) - ký hiệu M.Hdg Cũng dược định ngiữa như trên mhưng tính cho la bàn chuẩn (dàng ghỉ nhật ký)

+ Hướng thật (1rue Heading) ~ ký biệu: T.Hdg, đó là hướng được tính từ điểm hắc thật theo chiều ki đồng hồ tới đường trục dọc tầu về phía núi, từ O —360 độ,

Trong tài liệu hàng hải địa văn trước đây, chúng ta ký hiệu HL: hướng la bản; HT hướng thật, nhưng rất dễ nhầm lẫn khi phiên dịch sang tiếng Anh vì có 2 thuật ngữ : Trua Course và True Heading Trong khi True Course a một đại lượng không thay đổi trong qua trình chạy tàu, còn Trua Flaading liên tục thay đổi do mỗi tàu luôn bị lắc đảo, không ổn định Hơn nữa, khi ta làm các bài toán như :

- Tinh PT š=HT +Q thì HT ở đây chính là T Lldg Trong khi đó khi làm bài toán tính đến dòng chảy, gió (bài toán thuận nghịch), ta có

~ HTT SHT + (a, (3) thi hướng thẠi lúc này lại là True course

Hanghdidiaving WG Lê Văn Ty

Như vậy, nếu ta cho HT là T,Courae thì bài toán thứ nhất bị sai, còn nếu cho HT là T.Hdg thi bai toán thd hai bj sai

a +

ae (intended) wack

=

ae

Point of

Deparin 7 —=—.Cptrse made good

Cactital Track)

Heading /

a °

-< \

TT—~ Paintof Arrival

Hình: Ilướng di

1310 DR

Hs Cách gì hướng đi trên hãi đả

Hang hai dia van

17

Lé Van Ty

các yêu tố bên ngoai

Khi tàu chạy trên biển thì trọng tầm của tàu không đi theo đường thẳng mà thực tế nó

vạch nên một đường cong bất ky (Actual track hoac Course over Ground)

2 Phương vị

Phương vị (Bearing) 1a một đại lượng xác định hướng tới mục tiêu Phương vị thật đến

một mục tiêu (Trw Bearing) - Viết tắt là TB, tiếng Việt: PT - là góc giữa phần Bắc kinh

Phương vị la bàn (Viết tắt CB, tiếng Việt : PL): lạ giá trị phương vị được đo bằng la bàn (chưa được hiệu chỉnh sai số la bàn), là góc hợp bởi kinh tuyến la bàn và đường nối tâm

tầu và điểm đơmục tiêổ£—-——- —-~~——=—————

(Đôi khi người ta sử dung tY “Azimuth” nhưng nó hay được sử dụng trong thiên văn để

chỉ phương vị của tỉnh tú trên thiên cầu)

3 Góc mạn mục tiêu

Góc mạn đến một mục tiêu € felative Bearing)- Viết tắt (RB) tiếng Việt là (G)- là góc giữa hướng trục dọc tầu về phía mũi và đường nối giữa trọng tầm tàu với điểm đo mục tiêu Giá trị góc mạn được tính về 2 phía mạn tàu, từ OOO°-180° Nếu mục tiểu nằm ở mạn phải tầu thì ta gọi là góc mạn phải (mang dấu +), nếu nằm ở mạn trái tàu thì ta gọi là góc tmạn trái (mang dấu -)

Ta có các công thức liên hệ:

T.Hdg - C.Hdg + ( v + đ) (2.1)

Nếu gọi Ec = v+d là sai số 1a ban thì : THdg = CHdg + Ec (Ec: Error of compass)

Trong đó: : THdg: Hướng thật, CHdg: Hướng la ban; v (variation): độ lệch địa từ; d

(Deviation): 46 léch riêng la bàn từ Trong tài liệu cũ: HT = HL + (d+ð) = HL +AL,

Tài liệu cữ:\PT = HT + G

Hàng hải địa văn 18 Lê Văn Ty

H Quan hệ giữa hướng và phương vị

E2- KHÁI NIỆM VỀ ĐỊA TỪ TRƯỜNG - SÁI SỐ LA BÀN

1- Khái niệm về địa từ trường

Quanh Trái đất có một trường từ thiên nhiên bao bọc Khi nghiên cứu về đường sức từ của trường từ này, người ta thấy tác dụng của nó giống như có một thanh nam châm khổng lỗ đặt sầu trong lòng Trái đất mà đầu Bắc thanh nam châm đặt tại Victoria, Nam cực ( tọa độ tại 76° S, 150 Bì Đầu Nam đặt tại vinh Gutrol ( tọa độ: 71N, 96°W) Giả sử có một thanh nam châm nhỏ (kim Ja bàn) hay một vật nhiễm từ tốt đặt tự do trong trường từ của trái đất thì dưới tác dụng lực của nơ, thanh nhiễm từ sẽ quay theo hướng trùng với hướng của đường sức từ trường trái đất Trường từ tự nhiên đó được gọi là Địa từ trường

Pn

Tại mỗi điểm khác nhau cường độ từ trường đặc trưng cho địa từ trường, gọi là từ lực (T) Đường thẳng nối qua 2 từ cực gọi là rrực địa từ, trục này không đi qua tâm trái đất mà nó hợp với trục trái đất một góc 11,5 độ Lực T có phương tiếp xúc với đường sức địa từ trường

và được chia thành 2 thành phần: Phần thẳng đứng (Z2) và phần nằm ngang (H) Lực T hợp với

Hàng hải địa văn 19

Lê Văn Ty

_ mặt phẳng chân trơi một góc Œ), gọi là độ nghiêng địa từ, càng về cực thì giá trị của I càng lớn Thành phần gây lệch làm cho kim nam châm không nằm trùng với đường kinh tuyến chính là lực nằm ngang H

Nói cách khác, lực H làm cho kim nam châm lệch khỏi hướng bắc thật 1 gỐc (v), v được gọi là độ lệch địa từ Variation)

Mặc dù lực T có hướng luôn thay đổi tại các điểm khác nhau trên trái đất và tại mỗi điểm thì nó cũng thay đổi theo thời gian nhưng người ta thấy các thay đổi đó có quy luật nhất định Chính vì vậy người ta có thể dựa vào lực T hay cụ thể là dựa vào thành phần lực ngang

H để làm nguyên tắc hoạt động của la bàn từ

-Mặt phẳng thẳng đứng chứa từ lực T gọi là mặt phẳng kinh tuyến địa từ , tương ứng ta

có kinh «yến địa từ là giao của mặt phẳng kinh tuyến địa từ và trái đất

- Độ lệch địa từ (v) gọi là /ệch sang đông khi phần bắc của kinh tuyến địa từ lệch sang phía đông so với phần bắc cửa kinh tuyến thật Người ta quy định lúc nầy vcó giá trị đương, đánh đấu cộng (+)

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

độ lệch địa từ được gọi là /ệch sang tây, có giá trị âm và mang đấu trừ (-)

2 Chon độ lệch địa từ

Từ trường của trái đất không cố định, chúng biến đổi theo thời gian nhưng với thời gian tương đối dài, vì vậy người ta lấy đơn vị thời gian là năm để chỉ sự biến thiên của độ lệch địa từ Qua nghiên cứu và khảo sát người ta thấy với biên độ dao động từ 30 - 35 độ phải mất tới 200-300 năm Người ta cũng lập nên các bản đồ địa từ trường , trên bản đổ có vẽ các đường đẳng từ lực Những vùng mà từ lực có biến thiên đột ngột (Abnomal Magnetic Varation: khu vực bão từ) sẽ làm cho độ lệch địa từ thay đổi lớn, trên bẩn đồ được biểu thị bằng các đường đậm nét và ghi giá trị độ lệch địa từ (có khi hàng chục độ) Khi tàu hành trình qua các khu vực này thì người sỹ quan hàng hải phải hết sức lưu ý nếu sử dụng la bàn từ

Để phục vụ cho việc tính toán độ léch địa từ thì trên các hải đồ đi biển người ta chỉ thị

độ lớn và sự biến,thiên hàng năm của giá trị độ lệch địa từ qua các vòng tròn chia độ Trên trục ngang của vòng tròn chia độ người ta ghi năm khảo sát, độ lệch tại năm khảo sát (độ lớn

và tên tây hoặc đông), cùng với độ biến thiên hàng năm (có dấu biến thiên)

Víidu Trên hải đồ Việt nam thì ghỉ: ĐLĐT 0°16" T (1965), Dé léch hang ndm -0'4

Còn trên hải đổ Anh thì ghỉ :Var /2%00'°W (1959) Increasing 10' annually (Increasing annually: ting hàng năm, có nghĩa là giá trị biên thiên mang dấu cộng Còn nếu ghi Decreasing: giẩm, thì giá trị biến thiên mang dấu trừ)

y= y(năm khảo sáU) + ( năm chụy tàu - năm khảo sói) x độ tăng (giảm) hàng năm

Hàng hải địa văn mm 20 Lê Văn Ty

Ở trên tàu nếu không có ảnh hưởng của các từ trường khác thi kim la ban từ sẽ chỉ hướng địa từ ( nằm trên kinh tuyến địa từ) Hướng thật có thể xác định bằng:

THdg = MNHdg + v, tương tự:

(MHdg: Magnetic Direction — Hướng địa từ

_ MB: Bearing oƒ Magnetic- Pvị địa từ) Nm

Cùng với từ trường trái đất kết hợp với từ

trường phụ tạo nên một từ trường tổng hợp

tác động lên kim la bàn từ Lúc nầy kim la vế

bàn từ nằm trên hướng của từ trường tổng hợp sa

Hướng tổng hợp đó được gọi là hướng la bàn từ ị

Tương ứng ta có khái niệm kinh tuyến la bàn từ, là kinh tuyến có chứa kim nam châm chỉ hướng của la bàn từ

2 Sai số la bàn từ

Góc sai lệch giữa hướng bắc thật và hướng bắc la bàn từ gọi là Sai số la bàn từ (Compass Error), ký hiệu là ( Bà Có thể theo tài liệu cũ :ÁAL Nói một cách khác, AL là góc kẹp về phần bắc giữa 2 kinh tuyến: kinh tuyến người quan sát và kinh tuyến la bàn từ

Góc giữa phần bắc kinh tuyến la bàn từ và phần bắc kinh tuyến địa từ gọi là độ lệch riêng la bàn từ, ký hiệu là d4 Có giá trị độ lệch riêng la bàn từ là do từ trường phụ của con tàu gây nên (Phần này được học kỹ trong môn học La bàn từ)

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

Sai số la bàn từ bao gồm 2 đại lượng : Độ lệch riêng la bàn từ và độ lệch địa từ Cả 2

THdg = CHdgtd+v=CHdg+Be = (2.4)

Đối với la bần con quay, sai số la bàn được

kí hiệu là Eea, là góc hợp bởi hướng bắc thật Nt và phần Bắc của kinh tuyến LBCQ ( E:q bao gồm sai số tốc độ và sai số quán tính loại I và loại II)

THdg = C.Hdg +Ecq (2.5)

Hàng hải địa văn 21 Lê Văn Ty

E 5 LÝ LUẬN CHẬP TIÊU

1 Định nghĩa

Các mục tiêu được bố trí sao cho khí đo phương vị tới chúng ta được các giá trị phương vị thật hoàn toàn bằng nhau, sự bố trí các mục tiêu như vậy gọi là chập tiêu

Số mục tiêu tạo nên chập tiêu phái từ 2 trở lên Giả sử có 2 mục tiêu AI và A 2 tạo nên một chập (A 1 gọi là mục tiêu trước, A 2 gọi là mục tiêu sau) Người quan sát đứng ở vị trí B, giá sử không có các tác động bên ngoài như khúc xạ, độ nhạy của mắt người quan sát thì khi ta nhìn thấy 2 mục tiêu chập vào nhau là lúc chúng ta đang đứng trên đừơng thẲng nối

2 mục tiêu đó (còn gọi là đường tim chập tiêu)

Người ta thấy rằng khá năng của mắt người quan sát chỉ có thể phát hiện được 2 vật tách rời nhau trong giới hạn góc là 1 phút (1') trong điều kiện ánh sáng bình thường Tương ứng ta có khoảng chuyển dịch ngang là œ, nghĩa là khi người quan sát đứng lệch đường tỉm của chập tiêu một khoảng œ ta vẫn nhìn thất 2 mục tiêu chập vào nhau Giới hạn œ đó gọi

œ

A2 wee h

Na .‹C—

tgB =œ/Đ; tgy=œ/(D+dđ) Viyva B là góc nhỏ nên ta có thể viết:

a= o @ - Dy = Koi thay a=’ Arc 1’ = are 1’ ta có:

d3438

œ được gọi là độ nhạy tiếp tuyến của chập tiêu

- Ta thấy khi khoảng cách D (khoảng cách từ người quan sát đến mục tiêu trước) tăng lên thì giá trị œ tăng lên tức là độ nhạy tuyến tính của chập tiêu giám xuống

- Khi đ Qhoảng cách giữa 2 mục tiêu của chập ) tăng lên thì giá trị œ giảm xuống tức

là độ nhạy tuyến tính chập tiêu tăng lên.

Hàng hải địa văn _ 22 _ -_ Lê Văn Ty

Giới hạn ngang tính từ tỉìm của chập tiêu đến cung của tủa ngắm ( trong diện tich

Ai CC') gọi là khoảng chập tiêu Người quan sát đứng trong khoảng chập tiêu sẽ thấy 2 mục

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

- ~ Công dung của chập tiêu:

+ Chập tiêu dẫn đường

Đây là những chập tiêu tại các luồng ra vào cdng, khu vực có chướng ngại vật như bãi

đá ngầm, bãi can nhằm hướng dẫn cho tàu đi theo chập để tránh nguy hiểm Khi hành trình

ở những khu vực này bắt buộc người dẫn tàu phải đi theo chập tiêu (trừ trường hợp đã cố những thay đổi và đã có thông báo hàng hải)

”;Ch, hướng

+ Chập tiêu chuyển hướng

Được đặt tại các khúc cua của luồng hay những khu vực có chướng ngại vật, nhằm hướng dẫn cho con tầu chuyển hướng kịp thời sang hướng mới để tránh nguy hiểm Khi tàu _ nằm trên khoảng chập tiêu là thời điểm phải chuyển sang hướng mới Thường thường tiếp sau chập tiêu chuyển hướng sẽ có chập tiêu dẫn đường để hướng dẫn cho tàu đi đúng luồng

_ + Chdp tiêu hình rễ quạt: Để hạn

chế sai số do độ nhạy chập tiêu làm lệch

hướng tầu, người ta có thể bố trí hệ thống

tau ta cho tau chạy trong phạm vi rễ quạt

xẻ X

+ Chập riêu đặc biệt : là hệ thống mm

những chập tiêu đặt tại các trường thử dùng:

để thử tàu, khử độ lệch Thường các chập

tiêu này được bố trí sao cho ít ánh hưởng của

dòng chảy và khoảng cách giữa các chập tiêu đễ dàng xác dịnh khi cần sử dụng ching

+ Chập tiéu rada: Để phục vụ cho việc sử dụng radar điều khiển tàu đi đúng luồng tại các khu vực có tẩm nhìn xa hạn chế, người ta đặt các mục tiêu phần xạ tích cực sóng vô tuyến bố trí thành chập tiêu Chập tiêu radar tránh được sai số về độ nhạy tuyến tính chập

- tiêu