Giáo trình Hàng hải Địa văn - P10

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

Hàng hải địa văn wo A36- Phần II

J- Đặt vấn đề

Chúng ta biết rằng, quãng đường ngắn nhất nối giữa 2 điểm trên địa cầu là cung đường Ơc tô (cung vòng lớn) Để rút ngắn thời gian chạy tàu thì một trong những điều chúng ta nghĩ đến trước hết là chạy theo con đường ngắn nhất

Đường Ơc tô là -đường thẳng trên địa cầu nhưng trong phép chiếu Mecator thi nó là đường cong dạng Hypebolic có bể lổi quay về phía cực gần nhất Hơn nữa, đường Ơc tô cắt các kinh tuyến dưới những góc không bằng nhau

Như vậy, dẫn tàu theo cung Oc t6 tuy có lợi vẻ mặt khoảng cách nhưng không thể thực hiện được trong thự tế vì phải thay đổi hướng liên tục Mặt khác, để thao tác được một đường cong như hình chiếu đường Octo trên hải đồ Mecatœ là việc không đơn giản

Chính vì vậy, khi hành trình giữa 2 điểm mà có khoảng cách lớn, nếu chạy tàu theo cung Locxo chênh lệch thời gian lớn so với chạy theo cung Octo (ví dụ tuyến vượt Thaí bình đương từ Nhật sang Mỹ, tuyến vượt Ấn dộ dương ) thì ta nên chọn phương án chạy theo cung Octo (ở đây không kể đến yếu tố khí tượng, hải đương)

Để tính hiện khoảng cách giữa 2 điểm theo cung Lốc xô ta có thể đo trực tiếp trên hải đồ (tổng đổ), hay tính theo công thức :

WGK = —— ®

Họ,

K: hướng chạy tàu (locxo)

HÀ : hiệu kinh độ giữa 2 điểm

Hạ, hiệu vĩ độ tiến giữa 2 điểm

H 4 Cang Octo AB trên địa cầu và lốc xô trên hải đổ Mecator

Hang hai dia van wi ALF

Phần II

Để so sánh, ta tính độ dài cung Oc t6:

Trong tam giác cầu APnB ta có:

CosD =cos (90°-œA) cos (90°-g8)+ sin (20°-qA) sin (90°-q8) cos (g8-Q@A)

— CosD = singA singB + cos @A cos 9B cos ( pB- pA) (3) Trong (3) ta thy cdc gid tri ge; pa là cá gía trị đã biết (điểm đi và điểm đến)

Vi vậy ta có thể tính được D

D cũng có thể đo tryc tiép trén hai dé Gnomonic

= Hiệu quãng đường giữa 2 phương án chạy tàu sẽ là

H- Phuong phép thao tác đường Oc tô trên hải dé Mecator

® ° Như trên đã nói, việc dẫn tàu theo cung ƠC tô là không thể thực hiện được, vì

vậy người ta chia cung Ccto ra thành nhiều đoạn nhỏ Nối các đoạn nhỏ đó thành các đoạn Locxo để chạy tàu, như vậy vẫn bảo đảm bám sát đường ƠC

tô Các điểm chia đó được gọi là các điển trung gian

Có nhiều phương pháp để có được các điểm trung gian

1 Phương pháp vẽ cung Ơc tô trên hải đồ Meeator:

Đây là phương pháp gần đứng dựa vào vĩ độ ương ứng — còn được gọi là

phương pháp Ery

Giả sử cung Óctô đi qua 2 điểm A,B Trên tổng đồ ta nối chúng bằng đường Locxo Tại trung điểm của AB ta hạ đường vuông góc, nối dài qua xích

đạo và cắt vĩ độ tương †ng ( Vĩ độ này lấy theo bảng Ery, đối số tra bang 1a vi

độ trung bình của 2 điểm AB) Vẽ cưng tròn, bán kính OA hay OB, đó là Octô (H2)

Vi độ trung bình Vĩ độ tưởng ứng (có | Viđộ trung bình Vi độ tương ứng

dấu ngược vĩ độ TB)

41,2

Hàng hải địa văn _.- 42ð

Phần II

a s {

Để xác định được cung Oc t6 di qua AB ta cẩn có các điểm, các giá trị đặc trưng, và

để tính toán được chúng thì ta cần dựa vào các yếu tố đã biết như vĩ độ điểm đầu, điểm cuối, toạ độ điểm véc tếch (Vertex), hướng đi ban đầu, tọa độ tại đó cung ốc tô cắt xích đạo

2.1 Khếiniệm điểm Vertex:

Cung vòng lớn sẽ cắt xích đạo tại 2 điểm và nó có 2 vị trí cao nhất (gần cực nhất, hay

có gía trị vĩ độ lớn nhất) Hai điểm cao nhất đó của ốc tô gọi là điểm Vertex (V), có tọa độ là V(qœx.^x) Giả sử cung Ơc tô cắt xích đạo tại O(qoAc) Trong tam giác cầu vuông MOA (H 4)

ta CÔ:

1g @A = tg(90°-Ko) sin(Aa Ao) = ctg Ko sin(Aa -Ao} (5)

Từ hình vẽ ta cũng thấy: qv = (90°-Ko)

Av= Ao+90°, (6)

— Ko= 90° - œ

Từ (5) và (6) ta có: tg pa =ctg(90°-qr) sin[(AA-Av) + 90° ] =>

(7) chính là phương trình ƠC tô biểu điễn qua tọa độ điểm Vertex

22 Tìm các thông số của đường Cc tô:

Để xác định cung Ơctô trên hải đồ Mecatoœr, chúng ta cần có các thông số:

- Hưng đi ban đầu tại A (Kđỳ, hướng đi cuối tại B (Kc)

- Toa 48 Vertex: ViqvAv)

-_ Một số điểm trung gian: M(QMAM).

Hàng hải địa văn 423` Phần

22.1 Tinh Kd, Ke Dựa công thức 4 yếu tố liên tiếp trong tam giác cầu PnAB ta có:

Ctg Kd sin(AB-A.) = ctg (90-49) sin(920°-A) - cos (9202-04) cos(qs -QA)

Ctg Kd = tg pp cos@a coseC(ÂB-ÀA) - sin-ga ctg (AB-Aa) Tuong tie Cig Ke =- te pa cosge casec(As-Aa) + sings ctg (As-Aa) (8)

Từ (8) ta tính được X4 từ tọa độ điểm A va B

Chúng ta cũng có thể tính được Kđ, Kc theo công thức khác Xét tam giác cầu vuông OA)A ta có:

Ctg Kd = Ctg (Aa-Ao) sin pa Trong tam giác OBB` có:

Trơng tam giác OAA' có:

tg pa =ctg(90°-Ko) sin[(Aa -A0o) = taqo sin(Aa -Ào) Trong tam giác OBB' có:

tg pp = ctg(90°-Ko) sin{AB -Ao) = tg(90°-o) sin(AB -Ao) Suy ra:

1p, _ sin(A, — Â,)

Ig, sin(/, — A,)

Bằng biến đổi hay bằng máy tính chúng ta có thé tính được Ao

Chúng ta cũng có thể tính gần đúng giá trị Kđ, Kc theo công thức sau: ( H3)

Kđ= K - (K: hướng locxo; ự: số hiệu chỉnh ốc tô) — (10)

2.2.2 Tính tọa độ điểm Vertex dựa vào Kđ:

Giả sử V là điểm Vertex, dựa vào tam giác cầu APnV ta có:

sin (90°-qx} sin(90°-qA) sin Kđ —

Ta đã tính được Vĩ độ Vertex từ Kđ

Hàng hải địa văn _ 470 Phần

2.2.3

Để tính kinh độ Vertex, ta xét tam giác APnV:

Cos (90°-@a) = ctg Kd ctg(Aa-Av) Suyra:

ctg(Aa -Av) = Sin ga tg Kd (12) Tính tọa độ các điểm trung gian:

Khi có Kớ (hoặc Kc), qœ, Av, ta còn phải tính các điểm trung gian để chia cung Octô:

Ta chợn các điểm trung gian sao cho khoảng cách giữa chúng có thể cách đều nhau và bị kẹp bởi các kinh tuyến, các góc kẹp đó ta có thé chon bing 5, 10; 15 độ Thường chọn bằng 5 độ, tương đương 300 hải lý hay bằng một ngày tàu chạy được

Ta tính toán đựa vào điểm vertex đã biết, lúc đó nếu gọi Mi là điểm

._ trung gian có góc kẹp giữa các kinh d6 1a: HAI =ÀMi - ÀV

H 4 Chia điểm trung gian dựa vào điểm Vertex V

Trơng tam giác cầu vuông PnVMi ta có:

tg(920-ov) = tg(920°-qMi) cOS(ÀMI -ÀV) Ctg gv = Ctg qau cos(Ami-Av)

Giá trị của kinh độ fa chọn, vĩ độ được tính theo (13), như vậy ta đã được các điểm Mi

3 Sử dụng bải đồ Gnomonífc để chia điểm trung gian

Đây là phương pháp đễ thực hiện và phù hợp với thực tế „ nhưng trên tàu ta phải có hải đổ Gnơmonic có chứa tnyến đường

Giả sử ta phải hành trình giữa 2 điểm A-B Trên hải đồ Gnomonic ta nối AB bằng đường thẳng, đó chính là hình chiếu cung vòng lớn Ta chia các điểm trên AB theo các gia trị góc kẹp kinh độ Như vậy các điểm này có tọa độ là giá trị kinh độ và vĩ độ (các điểm Mĩ)

% Hàng hải địa văn “ 4134 Lê Văn Ty

Lấy tọa độ các điểm trên hải đồ Gnomonic chuyển sang hải đổ Mecator, nối chúng lại với nhau ta sẽ được đường gấp khúc gồm những đoạn Locxô để dẫn tàu (H )

H5 cungŒc tô đã được chia thành các đoạn Locxo

HANG HAI HON HGP OC TÔ - LỐC XÔ

1 Dat van dé

` Gia sử ta cần hành trình từ A đến B theo cung vòng lớn, nhưng khi thao tác thì

cung ếc tô đó bị gián đoạn đo một lý do nào đó như khu vực có đóng băng, do

` địa hình ngăn cản Công việc chọn đường hành trình lúc này sẽ bao gồm các

đoạn Ơc tô và lốc xô

- Đoạn ốc tô I (AM) từ điểm xuất phát A đến vĩ tuyến bị chặn bởi khu vực có chướng ngại vật

-_ Đoạn H(MN) là cung lếc xô, chính là cung vĩ tuyến chặn -_ Đoạn II(NB) là cung Ơc tô từ vĩ tuyến chặn đến điểm đến (H 6) )

H.6 Hàng hải hỗn hợp Octd-Léc x6

}

<

Mục đích của chúng ta là phải cố gắng chạy theo cung C tô càng nhiều càng tốt và phải rút ngắn đoạn lốc xô Thấy rằng Cung AM và BN chỉ đài nhất khi nhận vĩ tuyến chặn là vĩ tuyến cao nhất của mỗi cung Ớc tô Điều đó có nghĩa rằng Vĩ tuyến chặn sẽ trở thành vĩ tuyến của điểm Vertex của mỗi cung Ốc

tô, tương ứng với nó ta phải có một kinh tuyến Giá trị của vĩ độ vùng hạn chế

ta đã biết, bây giờ ta chỉ tính giá trị kinh độ tương ứng nữa là đạt yêu cầu

2 Tm toa 66 diém Vertex

Trên hình 6 ta thấy, vì M, N là điểm Vertex nên các tam giác APnM

và BPnN là các tam giác cầu vuông Ta có:

Hướng đi ban đầu Kđ được tính:

Kinh độ điểm Vertex (M), dựa công thức 4 yếu tố liên tiếp, có:

Từ (15) ta tính được ^ Tương tự ta tính cho hướng đi cuối trong tam giác cầu BNPhn và có:

Những công việc tiếp theo chúng ta thực hiện như đối với hàng hải theo cung vòng lớn ở phần trên

©

Mục đích của chúng ta là phải cố gắng chạy theo cưng ƠC tô càng nhiều càng tốt và phải rút ngắn đoạn lốc xô Thấy rằng Cung AM và BN chỉ dài nhất khi nhận vĩ tuyến chặn là vĩ tuyến cao nhất của mỗi cung Ơc tô Điều đó có nghĩa rằng Vĩ tuyến chặn sẽ trở thành vĩ tuyến của điểm Vertex của mỗi cung ỐC

tô, tương ứng với nó ta phải có một kinh tuyến Giá trị của vĩ độ vùng hạn chế

ta đã biết, bây giờ ta chỉ tính giá trị kinh độ tương ứng nữa là đạt yêu câu

Trên hình 6 ta thấy, vì M, N là điểm Vertex nên các tam giác APnM

và BPnN là các tam giác cầu vuông Ta có:

Hướng đi ban đầu Kđ được nh:

_ Kinh độ điểm Vertex (M), dựa công thức 4 yếu tố liên tiếp, CÓ: _

._ TỶ (15) ta tính được ^w Tương tự ta tính cho hướng đi cuối trong tam giác cầu BNPn và có:

Những công việc tiếp theo chúng ta thực hiện như đối với hàng hải theo cung vòng lớn ở phần trên

HÀNG HẢI KHÍ TƯỢNG:

1 Đặt vấn để Con đường ngắn nhất giữa 2 điểm chưa chắc đã là đường đi nhanh nhất khi tàu hành trình, nó phụ thuộc nhiều vào ngoại cảnh

Hàng hải khí tượng tức là việc sử đụng tất cả những thông tin về khí tượng cũng như hải đương để thao tác một tuyến hành trình cho con tàu từ cảng xuất phát đến cảng đích bảo đảm được những yêu cầu:

- _ Án toàn nhất

- - Nhanh nhất

Vì vậy nó là đường đi kinh tế nhất đã được lựa chọn

Trên đại đương, đã qua hàng trăm năm với kinh nghiệm lành nghề của các thuyền trưởng, người ta đã lựa chọn và hình thành những tuyến đường hàng hải quen thuộc Những tuyến đường này đã được vẽ sẵn trên một số tổng đổ để làm cố vấn cho các thuyền trưởng khi dẫn tàu có đường đi trùng với tuyến đường trên Loại tuyến đường này được gọi là (uyến đường khí hậu vì nó chỉ quan tâm đến những yếu tố tương đối

‡

+

vĩnh cửu như hệ thống gió mậu dich, gió mùa, các dòng chảy nổi tiếng Ví dụ: Khu vực Ấn độ đương có 2 hướng gió mùa NE, SW ở 2 mùa và chúng tạo nên các đồng - chảy bể mặt Trong cuốn Ocean Passage for the World có mặt các tuyến đường loại

Trơng mỗi chuyến cụ thể thì thực tế có thé điễn ra khác xa với những tuyến đường vĩnh cửu Những thông tin , những bản đổ phân tích về thời tiết mà chúng ta nhận được phải lợi đụng triệt để với mục đch tránh xa các nguy hiểm về mặt khí tượng (như khu vực biển có sóng gió đữ đội gây nguy hại tối con tàu và hàng hóa, làm giảm tốc độ tàu ) Việc lựa chọn tuyến đường tối ưu lúc này được gợi /à tuyén đường thời tiết ( Weather Routeing)

Ngày nay việc thu các bản tín thời tiết trên tàu thì khá dễ dàng, qua các bản tin bằng lời, các bản đổ facsimile, qua các thiết bị khác như Imasart, Navtex Sơng, việc phân tích và phán đoán tình hình thời tiết hiện tại cũng như trong thời gian sắp tới đòi hỏi người đi biển phải có những khiến thức khí tượng cũng như kinh nghiệm

2 Thành lập tuyến hành tràh

Thuyền trưởng sau khi nhận được bản đồ thời tiết, kết hợp với các bản tin bằng lời thì quan tâm đến những yếu tố như tốc độ gió, hướng gió, độ cao sóng biển, các đường đẳng áp đọc theo tuyến hành trình, cùng với các thông số về con tàu, tình trạng hàng hóa để chọn hướng hành trình Vĩ dụ đối với con tàu và tình trạng ổn định của nó có thể chạy ngang sống, ngược sóng, gió được không? Tốc độ tàu khi chạy ngang, ngược, xuôi sóng gió thì ảnh hưởng có nhiều không? Từ đó ta tính toán quãng đường mà tàu sẽ chạy theo các hướng khác nhau (Vĩ dụ khoảng 12 giờ) Nối các đầu mút vectœr quãng đường lại với nhau ta được đường cong (gợi là đường Đểng thời) Cứ tiến hành liên tục cho tối khi gần với điểm đến Lấy điểm đích làm tâm, quay cung cho tiếp xúc với đường đẳng thời cuối cùng thì ta sẽ được hướng cuối cùng sẽ hành trìnhh(H + )

Aim een eae ween eee:

_

_c

._— _—

H.+

Khi có kế hoạch hàng hải, thường chủ tàu bợp đồng với các trung tâm đự báo

khí tượng để theo đối tuyến hành trình của một cơn tàu cụ thể nào đó Trước hết các nhà đự báo đựa vào các thông số của con tàu để lập nền tuyến đường, Sau đó trong