Bài giảng chi tiết Đại cương Hàng hải - Trường ĐH GTVT TP HCM

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng chi tiết Đại cương Hàng hải gồm các nội dung chính như sau: hàng hải địa văn; thiên văn hàng hải; thiết bị hỗ trợ hàng hải; điều động tàu và an toàn hàng hải. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng chi tiết Đại cương Hàng hải - Trường ĐH GTVT TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH Thuyền trưởng - Thạc sỹ Hà Thiếu Sang BÀI GIẢNG CHI TIẾT ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI (Lưu hành nội bộ) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2023
Thuyền trưởng - Thạc sỹ Hà Thiếu Sang BÀI GIẢNG CHI TIẾT ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI (Tài liệu dùng cho hệ chính quy) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2023
MỤC LỤC trang Phần A: HÀNG HẢI ĐỊA VĂN ..................................................................................3 Chương 1: Những khái niệm cơ bản...............................................................................3 1.1 Trái đất - tọa độ của một điểm trên trái đất...............................................................3 1.2 Đơn vị chiều dài dùng trong hàng hải......................................................................7 1.3 Xác định phương hướng trên biển..........................................................................11 1.4 Hải đồ......................................................................................................................19 1.5 Thủy triều................................................................................................................28 Chương 2: Dẫn tàu........................................................................................................31 2.1 Hành hải suy tính.....................................................................................................31 2.2 Lập kế hoạch hành trình .........................................................................................36 2.3 Một số phương pháp xác định vị trí tàu bằng địa văn.............................................38 Phần B: THIÊN VĂN HÀNG HẢI............................................................................41 Chương 3: Thiên cầu – các hệ toạ độ trên thiên cầu.....................................................41 3.1 Khái niệm thiên cầu.................................................................................................41 3.2 Các hệ tọa độ của thiên thể......................................................................................43 Chương 4: chuyển động của thiên thể trên thiên cầu...................................................47 4.1 Đặc điểm chuyển động của trái đất.........................................................................47 4.2 Chuyển động nhìn thấy ngày đêm của các thiên thể...............................................47 4.3 Hiện tượng mọc-lặn và không mọc-không lặn của thiên thể..............................…48 Chương 5: Chuyển động nhìn thấy của mặt trời, mặt trăng..........................................49 5.1 Chuyển động nhìn thấy của mặt trời và các hiện tượng liên quan..........................49 5.2 Chuyển động nhìn thấy của mặt trăng và các hiện tượng liên quan.......................51 Chương 6: Đo thời gian.................................................................................................52 6.1 Cơ sở đo thời gian...................................................................................................52 6.2 Ngày sao – giờ sao...................................................................................................52 6.3 Ngày mặt trời thật - ngày mặt trời trung bình - giờ mặt trời trung bình..................52 6.4 Giờ múi, giờ luật, giờ mùa hè, giờ tàu, quan hệ của chúng ....................................52 PHẦN C: THIẾT BỊ HỖ TRỢ HÀNG HẢI.............................................................55 Chương 7: Các hệ thống vô tuyến dẫn đường...............................................................55 7.1 Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) ................................55 7.2 Hệ thống định vị Galileo.........................................................................................57 Chương 8: Máy điện hàng hải.......................................................................................59 8.1 Radar hàng hải.........................................................................................................59 1
8.2 La bàn con quay.......................................................................................................60 8.3 Máy lái tự động.......................................................................................................61 8.4 Tốc độ kế.................................................................................................................62 8.5 Máy đo sâu..............................................................................................................62 8.6 Thiết bị thông tin liên lạc và truyền dữ liệu............................................................63 Chương 9: Các thiết bị bảo đảm an toàn hành hải.........................................................64 9.1 Hải đăng...................................................................................................................64 9.2 Phao và tiêu hàng hải...............................................................................................65 9.3 Hiệp hội hải đăng quốc tế........................................................................................67 PHẦN D: ĐIỀU ĐỘNG TÀU VÀ AN TOÀN HÀNG HẢI.....................................68 Chương 10: Khái niệm và các đặc tính điều động tàu..................................................68 10.1 Khái niệm điều động tàu…...................................................................................68 10.2 Các đặc tính điều động tàu....................................................................................68 10.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính điều khiển tàu......................................................69 Chương 11: Công tác điều động tàu cập và rời bến......................................................72 11.1 Giới thiệu công tác neo tàu....................................................................................72 11.2 Giới thiệu công tác cập rời cầu..............................................................................74 11.3 Giới thiệu công tác cập rời phao...........................................................................77 Chương 12: Công ước quốc tế và an toàn hàng hải.......................................................78 12.1 Một số công ước quốc tế quan trọng về hàng hải..................................................78 12.2 Phòng chống cháy trên tàu....................................................................................80 12.3 Công tác cứu sinh trên biển...................................................................................83 Tài liệu tham khảo.......................................................................................................87 2
Phần A. HÀNG HẢI ĐỊA VĂN Chương 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1. Trái đất - tọa độ của một điểm trên trái đất 1.1.1. Hình dạng và kích thước trái đất 1.1.1.1. Hình dạng trái đất Trái đất có hình dạng rất phức tạp. Tùy thuộc vào tính chất và mục đích cần giải quyết của một bài toán về trái đất, người ta coi trái đất có những hình dáng gần đúng như sau: - Hình dáng vật lý: là hình dáng thật của trái đất. - Dạng Geoid: là hình dạng tính theo trung bình độ lồi lõm của bề mặt đất - Dạng Elipsoid: người ta coi trái đất có hình dạng như một elip với độ dẹt nhỏ, quay quanh trục nhỏ (b) của elip (hay trục PnPs). - Dạng Spheroid: là dạng cầu hơi dẹt ở 2 phía cực - Dạng cầu (Sphere): coi trái đất như một hình cầu và thường gọi là Địa cầu. Vào năm 1924, thế giới đã thống nhất lấy hình dáng trái đất là hình Spheroid (thường được gọi là International (1924) Spheroid) Hình 1.1: trái đất dạng Geoid 1.1.1.2. Kích thước trái đất Cắt trái đất dạng Spheroid bằng một mặt phẳng đi qua trục PnPs ta được một kinh tuyến dạng elip, có bán trục lớn (a) và bán trục nhỏ (b). Độ dẹt của elip này được tính bằng: a−b b f = = 1− a a 3
PN b a PS Hình 1.2. Trái đất hình Spheroid Độ lệch tâm của elip kinh tuyến (e) a2 − b2 b2 b  b e2 = = 1 − = ( 1+ )1 −  a 2 a 2 a  a - Trục lớn : a= 6.378.245 mét - Trục nhỏ: b= 6.356.863,019 m - e2 = 0,0069334216 - f = 1/298,3 Nếu coi trái đất là hình cầu thì bán kính cầu bằng: 3 2 R= a b = 6.371,1 Km. 1.1.2. Tọa Độ Của Một Điểm Trên Mặt Đất 1.1.2.1. Các định nghĩa - Trục địa dư (địa trục): Trái đất hình Spheroid quay xung quanh trục nhỏ của elip kinh tuyến (b) gọi là Trục địa dư. Trục quay này không phải cố định mà nó có sự thay đổi nhỏ trong không gian và theo thời gian, dưới dạng vừa dao động vừa tịnh tiến. Giao điểm của trục địa dư và bề mặt spheroid của trái đất gọi là địa cực, có cực Bắc Pn và cực Nam Ps. - Mặt phẳng vuông góc với trục địa dư, qua tâm trái đất gọi là mặt phẳng xích đạo. Giao tuyến của mặt phẳng xích đạo với mặt Spheroid của trái đất là đường xích đạo. Mặt phẳng xích đạo chia trái đất làm hai nửa: Bắc bán cầu (chứa PN) và Nam bán cầu (chứa PS) - Các mặt phẳng song song với xích đạo cắt bề mặt trái đất hình Spheroid thành những vĩ tuyến địa dư 4
- Một nửa giao tuyến của mặt phẳng đi qua PnPs với mặt Spheroid và tính từ Pn đến Ps gọi là kinh tuyến địa dư. Năm 1884 tại cuộc họp quốc tế ở Newyork đã thừa nhận kinh tuyến đi qua đài thiên văn Greenwich (Anh) là kinh tuyến số “0”, gọi là kinh tuyến gốc. Một kinh tuyến đi qua người quan sát thì được gọi là Kinh tuyến người quan sát Hình 1.3. Kinh tuyến, vĩ tuyến trên bề mặt trái đất 1.1.2.2. Tọa độ của một điểm trên mặt đất Mỗi một điểm trên trái đất thì được xác định bằng toạ độ của nó là kinh độ và vĩ độ. a. Kinh độ () - Góc nhị diện giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt phẳng đi qua kinh tuyến địa dư bất kỳ , hoặc giá trị góc cầu ở cực giữa 2 kinh tuyến đó, hoặc là giá trị trên cung xích đạo tính từ kinh tuyến gốc đến kinh tuyến địa dư bất kỳ gọi là kinh độ địa dư () Tên tiếng Anh là Longitude (viết tắt: Long). (hình 1.4) - Kinh độ địa dư tính từ kinh tuyến gốc về phía đông gọi là kinh độ đông, biến thiên từ 0-180, trong tính toán quy ước lấy dấu “+”, trong các công thức thường viết E. Nếu tính về phía tây gọi là kinh độ tây (W) trong tính toán quy ước lấy dấu (-). b. Vĩ độ () Khi quan niệm trái đất có hình dạng khác nhau thì kinh độ không thay đổi, còn vĩ độ thì thay đổi theo quan niệm đó. Chúng ta có các loại vĩ độ sau: - Vĩ độ địa dư : là góc giữa đường pháp tuyến trong của một điểm trên mặt đất với mặt phẳng xích đạo () (hình 1.4) - Vĩ độ địa tâm: là góc giữa đường nối từ một điểm trên mặt đất đến tâm trái đất với mặt phẳng xích đạo (‘ trong hình vẽ) - Vĩ độ địa quy tụ (quy chuyển): khi ta chuyển hình dáng trái đất từ dạng Spheroid sang dạng cầu thì ta có Vĩ độ quy chuyển (góc U trong hình vẽ) Vĩ độ mang tên N quy ước mang dấu (+) nếu điểm khảo sát nằm ở Bắc bán cầu, mang tên S quy ước mang dấu (-) nếu điểm khảo sát nằm ở Nam bán cầu và // biến thiên từ 0-900. 5
Hình 1.4. Kinh độ, vĩ độ của một điểm trên bề mặt trái đất Vậy một điểm trên bề mặt trái đất được xác định bằng kinh độ địa dư và vĩ độ địa dư của nó, ví dụ điểm M có tọa độ: M(50o48’2N ; 14o31’5E) 1.1.2.3. Hiệu kinh độ và hiệu vĩ độ a. Hiệu vĩ độ Hiệu vĩ độ (difference of lat) (kí hiệu H hoặc ) của 2 điểm trên mặt đất là giá trị phần cung nhỏ của kinh tuyến nằm giữa 2 vĩ tuyến chứa 2 điểm đó. H = 2 - 1 (H biến thiên từ 0-180 độ) Nếu H = 0 thì tàu chạy theo vĩ tuyến Nếu H > 0 thì tàu chạy về phía Bắc Nếu H < 0 thì tàu chạy về phía Nam 2 = 1  H Hình 1.5. Hiệu vĩ độ, hiệu kinh độ 6
b. Hiệu kinh độ Hiệu kinh độ (H hoặc ) của 2 điểm trên mặt đất là phần cung nhỏ của cung xích đạo nằm giữa 2 kinh tuyến chứa 2 điểm đó. H = 2 - 1 (H biến thiên từ 0-180 độ) Nếu H = 2 - 1 = 0: tàu chạy dọc theo kinh tuyến Nếu H > 0: Tàu chạy về phía đông. Nếu H < 0: tàu chạy về phía tây. 2 = 1  H Ví dụ: Tìm hiệu vĩ độ và hiệu kinh độ giữa 2 điểm F và T: lat F 50o48’N long F 1o07’W lat T 40o40’N long T 74o00W d.lat 10o08’S d.long 72o53’ W 1.2. Đơn vị chiều dài dùng trong hàng hải 1.2.1. Đơn vị chiều dài Trên hình cầu hay hình Spheroid người ta sử dụng các đơn vị đo góc, là độ, phút góc, nhưng trong hàng hải khi đo khoảng cách trên mặt đất phải sử dụng các đơn vị chiều dài. Người ta đã chọn chiều dài của một phút cung kinh tuyến để làm đơn vị đo, gọi là hải lý. Hình 1.6: hải lý Công thức tính gần đúng độ dài của một phút cung kinh tuyến tại một vĩ tuyến bất kỳ là s  1.852,25 − 9,31cos 2 7
Từ công thức trên ta thấy giá trị 1 phút cung kinh tuyến thay đổi liên tục, tăng dần từ xích đạo đến cực.  0 15 30 45 60 75 90 S 1842,9 1844,2 1847,2 1852,25 1856,9 1860,3 1861,6 Dựa vào bảng ta thấy ở mỗi vĩ tuyến khác nhau nó sẽ có giá trị độ dài 1 phút cung kinh tuyến khác nhau. Như vậy việc chọn đơn vị đo sẽ gặp khó khăn. - Nếu coi trái đất là hình cầu thay vì hình spheroid thì thấy chiều dài trung bình 1 phút cung kinh tuyến bằng: s = 1852,3 m, được gọi là Dặm biển (sea mile) - Ở một số nước trên thế giới cũng đã từng chọn đơn vị hải lý hàng hải theo quy định riêng của mình dựa vào vĩ độ trung bình của vùng biển nước đó hoặc đã dựa theo một nước khác, ví dụ Pháp chọn 1 hải lý = 1852 m, Nhật Bản, Anh chọn 1 hải lý = 1853,18 m; Bồ Đào Nha chọn bằng 1850 m... - Ngày nay thế giới đã lấy giá trị quy tròn chiều dài 1 phút cung kinh tuyến tại vĩ độ 45 độ làm đơn vị đo trong hàng hải, gọi là Hải lý hàng hải quốc tế (International nautical mile): 1 n.mile = 1852 m. Vì vậy, việc chế tạo dụng cụ đo chiều dài trong hàng hải đơn giản đi nhiều. Các đơn vị khác: - 1 cable ( liên) = 1/10 hải lý = 185,2 m - 1 feet = 0,305 m - 1 yard (mã) = 3 feet = 0,9144m - 1 fathom (sải) = 6 feet = 1,83 m - Knot (nơ): đơn vị đo tốc độ, 1knt = 1NM/h (hải lý hàng hải/giờ) Hải lý xích đạo (Geographical mile) là chiều dài của 1’ cung xích đạo. Với trái đất có dạng Spheroid - International (1924) Spheroid, nó có giá trị là 1855,4 m 1.2.2. Tầm nhìn xa địa dư 1.2.2.1. Tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy Chân trời thật chỉ là một chân trời tưởng tượng, tức là mặt phẳng pháp tuyến của trái đất tại mắt người quan sát. Khi ở ngoài biển lúc trời trong sáng người ta thấy một đường giới hạn giữa mặt biển và bầu trời. Đường giới hạn đó là một vòng tròn được nhìn thấy bằng mắt thường và gọi là Đường chân trời nhìn thấy của người quan sát (hay còn gọi là chân trời biểu kiến) BB’. Do có hiện tượng khúc xạ của khí quyển nên tia sáng không đi thẳng từ mắt người quan sát tới đường chân trời mà đi theo một đường cong với bán kính cong R1 nào đó. Góc kẹp đứng giữa mặt phẳng chân trời thật và tiếp tuyến của cung cầu tia sáng từ mắt người quan sát tới chân trời nhìn thấy gọi là góc nghiêng chân trời nhìn thấy (d) 8
Cung vòng cầu của tia sáng từ mắt người quan sát tới chân trời nhìn thấy gọi là tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy D (D tính bằng cung AB trong hình 1.4 bên dưới) A’ H d A r d 90-C/2 B R R1 C 2r Hình 1.7. Tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy Giá trị D được tính bằng công thức sau: D=2,08 e. (e tính bằng mét và D tính bằng hải lý). 1.2.2.2. Tầm nhìn xa mục tiêu Ở trên biển, chúng ta phát hiện được mục tiêu khi nó nhô lên khỏi đường chân trời nhìn thấy. Giả sử có mục tiêu BB’, khoảng cách từ người quan sát đến mục tiêu là AB, nhìn thấy mục tiêu vừa nhô lên đường chân trời nhìn thấy. Khoảng cách AB sẽ lớn hơn tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy và được gọi là Tầm nhìn xa mục tiêu, ký hiệu là (Dm). Nếu ký hiệu Dh là tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy khi đặt mắt tại đỉnh mục tiêu BB’ thì: AB = AE + BE  Dm = De + Dh B’  Dm A’ C E h e A B Hình 1.8. Tầm nhìn xa mục tiêu 9
Trên cơ sở của công thức tính De ta viết được: Dm = 2,08 ( e + BC ) hay Dm = 2,08( e + h) (1) - Trong hải đồ Anh: độ cao h tính bằng feet, để có Dm tính bằng hải lý ta có công thức: Dm =1,149 ( e f + H f ) (2) - Trong hải đồ Việt nam, Liên Xô cũ các hải đăng được ghi tại độ cao e= 5 mét, từ đó De = 4,7 hải lý (tương ứng trong hải đồ Anh là e= 15 feet). Như vậy, khi e  5 mét thì ta phải hiệu chỉnh 1 lượng   = 2,08( e + h ) - 2,08( 5 + h)  = 2,08 e − 4,7 (Nm) - Nếu e >5m thì Dm = D5m +  - Nếu e < 5 m thì Dm = D5m -  (D 5 mét đã cho trong hải đồ) Tầm nhìn xa của hải đăng khi e = 5 mét gọi là tầm nhìn xa địa dư của hải đăng. Ban đêm tầm nhìn xa còn phụ thuộc vào cường độ và màu sắc nguồn sáng ... gọi là tầm nhìn xa quang học, nó được xác định trong các lần khảo sát. Nếu tầm nhìn xa địa dư khác với tầm nhìn xa quang học thì trên hải đồ người ta ghi gía trị tầm nhìn xa nhỏ nhất. Chiều cao của mục tiêu ghi trên hải đồ ứng với điều kiện Mực nước lớn sóc vọng trung bình (Mean High Water Spring – MHWS) hoặc mực trung bình của các con nước lớn cao hơn (Mean Higher High Water – MHHW). Vì vậy trong thời điểm cụ thể nếu có thủy triều khác với điều kiện trên, chúng ta phải tính tầm nhìn xa của hải đăng theo công thức (1) hoặc (2) Hình 1.9: Các mực nước thuỷ triều Khi có điều kiện khúc xạ, trời trong sáng thì tầm nhìn xa của hải đăng có thể phát hiện sớm hơn bình thường và ngược lại đối với điều kiện thời tiết xấu. 10
1.3. Xác định phương hướng trên biển 1.3.1. Những mặt và đường cơ bản Để định hướng trong không gian và trên bề mặt đất, người ta đưa ra những khái niệm về các mặt phẳng và đường thẳng cơ bản sau: a. Mặt phẳng thẳng đứng (V) Một người đứng trên mặt đất sẽ có 1 hướng dây dọi. Mặt phẳng chứa đường dây dọi đó gọi là mặt phẳng thẳng đứng (V) b. Mặt phẳng nằm ngang (H) Mặt phẳng vuông góc với đường dây dọi gọi là mặt phẳng nằm ngang. (khi mặt phẳng H tiếp xúc với bề mặt đất thì h=0). Nếu mặt phẳng nằm ngang đi qua mắt người quan sát thì gọi là mặt phẳng chân trời thật. c. Mặt phẳng kinh tuyến: là mặt phẳng có chứa trục trái đất. Nếu mặt phẳng đi qua người quan sát thì gọi là mặt phẳng kinh tuyến người quan sát d. Mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với mặt phẳng kinh tuyến người quan sát gọi là mặt phẳng đông tây (R) e. Đường chân trời thật: là giao tuyến giữa mặt phẳng chân trời thật và bầu trời tưởng tượng. Hình 1.10: Các đường và mặt cơ bản trong việc định hướng 11
f. Giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến người quan sát và mp chân trời thật là đường Bắc- Nam. Đường thẳng nằm trên mp chân trời thật và vuông góc với đường N-S là đường Đông -Tây. 1.3.2 Những hệ thống định hướng của mặt phẳng chân trời thật Đường N-S, E-W như định nghĩa từ trước đi qua vị trí người quan sát (A) đã chia mặt phẳng chân trời thật ra thành 4 góc phần tư: NAE; NAW; SAE; SAW, viết tắt là NE; NW; SE; SW. Để xác định phương hướng trên bề mặt đất hay cụ thể là trên mặt phẳng chân trời thật người ta đã đưa ra các hệ thống phân chia khác nhau, trong đó có các điểm chính và hướng chính làm mốc. Người ta chọn đường NS làm hướng cơ bản. Có các hệ thống như sau: a. Hệ nguyên vòng - Điểm mốc được chọn là điểm N - Giới hạn tính góc: tính từ điểm N, từ 0-360 độ theo chiều kim đồng hồ - Các điểm chính trên mặt phẳng chân trời thật là điểm E (có giá trị góc bằng 90 độ); Điểm S (giá trị góc: 180 độ); Điểm W (giá trị góc là 270 độ); Điểm N (360 độ hay 0 độ) Hình 1.11: Hệ nguyên vòng b. Hệ bán vòng Vòng chân trời thật được chia ra 2 phần bằng đường kinh tuyến N-S. Điểm mốc là điểm N hoặc S, giá trị về góc được tính từ 0o đến 180o về 2 phía Đông hoặc Tây Khi viết phương vị bán vòng, người ta quy định như sau: 12
- Chữ đầu trùng với tên điểm gốc (N hoặc S) - Tiếp theo là giá trị phương vị - Chữ sau trùng với hướng lấy phương vị (E hoặc W) Ví dụ: 1 điểm nằm trong góc phần tư I, có gía trị là 45o, chúng ta viết được: A= N45E hoặc S135E c. Hệ 1/4 vòng Là hệ nguyên vòng chia ra thành 4 phần bằng đường N-S và E-W - Điểm mốc là điểm N và điểm S - Giới hạn tính góc: tính từ điểm N hoặc S về 2 phía E hoặc W, tính từ 0-90 độ. N II I W E IV III S hình 1.12. Cách định hướng trong hệ 1/4 Thứ tự các góc phần tư: - Góc phần tư thứ nhất: từ điểm N tới E - Góc phần tư thứ 2: Từ điểm N đến W - Góc phần tư thứ 3: Từ diểm S đến điểm E - Góc phần tư thứ 4: Từ điểm S đến điểm W Cách viết giá trị phương vị trong hệ ¼ vòng: tên đầu trùng với tên điểm gốc, tên sau là E hoặc W, nhưng giá trị chỉ giới hạn trong vòng 45o. Ví dụ như trên ta viết: NE 45 Hệ 1/4 vòng được sử dụng nhiều trong thiên văn hàng hải còn trong địa văn thì ít sử dụng, vì nó thêm phần phức tạp. d. Hệ ca Trong lịch sử thuyền buồm người ta hay sử dụng hệ ca. Người ta chia hệ nguyên vòng thành 32 phần bằng nhau, mỗi phần tương ứng bằng 11,25 gọi là 1 ca (Point). Trong thực hành hàng hải hệ này ít được sử dụng. e. Hệ giờ 13
Hiện nay trong cuộc sống cũng như trong hàng hải cũng thường xuyên sử dụng hệ giờ, người ta chia hệ nguyên vòng thành 12 múi giờ (tương tự như đồng hồ sử dụng trong cuộc sống). 1.3.3. Hướng trên biển a. Khái niệm các hướng Trong hàng hải chúng ta có nhiều khái niệm về hướng như: hướng gió, hướng dòng chảy, hướng chạy tàu, hướng từ người quan sát đến mục tiêu… Bản thân hướng chạy tàu chúng ta cũng đã sử dụng nhiều khái niệm như: hướng la bàn, hướng địa từ, hướng thật, hướng thực tế. - Hướng bắc thật (True north) – viết tắt: P hoặc NT), là hướng tới điểm chính Bắc của kinh tuyến người quan sát. Phương hướng thường được tính từ phần bắc của kinh tuyến này. - Hướng hành trình - True Course – viết tắt là C, là hướng theo phương ngang từ một điểm đến một điểm khác mà chúng ta định dẫn tàu. Hướng này được tính từ hướng Bắc thật theo chiều kim đồng hồ. Ví dụ: ta định chạy tàu chạy từ điểm A đến điểm B có hướng 150, ta viết C150 trên đường thao tác. - Hướng mũi tàu (Ship Heading) - viết tắt là Hdg - là góc giữa hướng Bắc thật và trục dọc tàu về phía mũi, tại một thời điểm nào đó. Giá trị cũng được tính theo chiều kim đồng hồ từ 000-360 Chúng ta còn có các khái niệm sau: - Hướng la bàn: Compass Heading - ký hiệu HdgC: là hướng mũi tàu so với kinh tuyến la bàn. Giá trị tính từ 0-360 độ. - Hướng địa từ: Magnetic Heading – ký hiệu HdgM: là hướng mũi tàu so với kinh tuyến địa từ. Giá trị tính từ 0-360 độ. Destination Current unknown C=70o (Intended course to steer) (Actual track) Point of Heading Departure CMG Point of Arrival Hình 1.13. hướng đi - Hướng thực tế, viết tắt là CMG (Course Made Good), (tiếng Việt là HTT)- là hướng hành trình của tàu so với đáy biển, đây là hướng di chuyển thực tế của con tàu khi chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài ví dụ như gió, dòng và các yếu tố khác. 14
b. Phương vị - Phương vị thật, viết tắt là: BT (True Bearing) (tiếng Việt là PT) - là góc giữa phần Bắc kinh tuyến người quan sát và đường nối giữa vị trí người quan sát với mục tiêu. Giá trị được tính theo chiều kim đồng hồ, từ 000-360 - Phương vị la bàn: BC (Compass Bearing) (tiếng Việt là PL): là 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 từ vị trí la bàn đến điểm đo mục tiêu c. Góc mạn mục tiêu Góc mạn đến một mục tiêu (Relative Bearing)- Viết tắt: BR (trước kí hiệu là G)- là góc giữa hướng trục dọc tàu về phía mũi và đường nối từ trọng tâm tàu tới điểm đo mục tiêu. Giá trị góc mạn được tính về 2 phía mạn tàu, từ 000-180. Nếu mục tiêu nằm ở mạn phải tàu thì ta gọi là góc mạn phải (mang dấu +), nếu nằm ở mạn trái tàu thì ta gọi là góc mạn trái (mang dấu -) Ta có các công thức liên hệ: BT = HdgT + BR (3) BC = HdgC + BR (4) • Mối liên hệ giữa hướng (phương vị) thật với hướng (phương vị) la bàn: hướng (phương vị) thật = hướng (phương vị) la bàn + Ec Ec là sai số la bàn Tên tiếng Anh: Error of compass (Ec) Với la bàn từ thì: Ec = v+d Trong đó: v (variation): độ lệch địa từ d (Deviation): độ lệch riêng la bàn từ (v, d có giá trị âm hoặc dương). (Trong tài liệu cũ là: HT = HL + (d+) = HL +L) Công thức tính độ lệch địa từ tại thời điểm khảo sát: v = v (năm khảo sát)  (năm tính - năm khảo sát) x độ tăng (giảm) hàng năm Trong công thức tính trên, nếu độ lệch địa từ đang tăng thì mang dấu cộng (+), nếu độ lệch địa từ đang giảm thì mang dấu trừ (-). Tăng có nghĩa là kinh tuyến địa từ càng ngày càng lệch xa kinh tuyến bắc thật, còn giảm thì kinh tuyến địa từ tiến dần đến kinh tuyến bắc thật 15
Hình 1.14. quan hệ giữa hướng và phương vị 1.3.4. La bàn từ 1.3.4.1. 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 lồ đặt sâu trong lòng Trái đất mà đầu Bắc thanh nam châm đặt tại Victoria, Nam cực (tọa dộ tại 76 S, 150 E). Đầu Nam đặt tại vinh Gutrol (tọa độ: 71N, 96W). Các từ cực thường có vị trí không ổn định và có thể đảo ngược theo chu kỳ. Do đó bản đồ địa từ cũng phải thường xuyên điều chỉnh (5 năm một lần) Giả sử có một thanh nam châm nhỏ (kim la bàn) hay một vật nhiễm từ tốt đặt tự do trong trường từ của trái đất thì dưới tác dụng lực của nó, 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 T Hình 1.15. từ trường trái đất 16
Thành phần từ lực nằm ngang H gây lệch, làm cho kim nam châm không nằm trùng với đường kinh tuyến địa dư. Nói cách khác, lực H làm cho kim nam châm lệch khỏi hướng bắc thật 1 góc (v), (v: Variation) được gọi là độ lệch địa từ. Mặc dù tại các điểm khác nhau trên trái đất thì lực T có hướng khác nhau, ngoài ra nó còn thay đổi theo thời gian, nhưng người ta thấy các thay đổi đó có quy luật nhất định. Chính vì vậy có thể dựa vào thành phần lực ngang H để làm nguyên tắc hoạt động của la bàn từ - Mặt phẳng thẳng đứng chứa từ lực H gọi là mặt phẳng kinh tuyến địa từ, tương ứng ta có kinh tuyến địa từ là giao tuyến của mặt phẳng kinh tuyến địa từ và trái đất - Độ lệch địa từ (v) gọi là lệch sang đông khi phần bắc của kinh tuyến địa từ lệch sang phía đông so với phần bắc của kinh tuyến thật. Người ta quy định giá trị dương, đánh dấu cộng (+) - Nếu phần bắc của kinh tuyến địa từ lệch sang phía tây so với kinh tuyến bắc thật thì độ lệch địa từ được gọi là lệch sang tây, có giá trị âm và mang dấu trừ (-) Hình 1.16. bản đồ địa từ trường 1.3.4.2. Độ lệch địa từ Từ trường của trái đất không cố định, chúng biến đổi theo thời gian nhưng với chu kỳ tương đối dài, vì vậy người ta lấy đơn vị thời gian là năm để chỉ sự biến thiên của độ lệch địa từ. Để phục vụ cho việc tính toán độ lêch 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 hải đồ (Compass Rose). 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) 17
Hình 1.17. Compass Rose - hoa la bàn trên hải đồ Ví dụ: Trên hải đồ Việt Nam thì ghi: ĐLĐT 415’ T (1985), Độ giảm hàng năm 6’ Còn trên hải đồ Anh thì ghi: Var 415’W (1985) Annual decrease 6’ (Increasing/ Decreasing annually: tăng/ giảm hàng năm) v= v(năm khảo sát)  ( năm tính - năm khảo sát) x độ tăng (giảm) hàng năm Trong công thức tính, nếu độ lệch đang tăng thì mang dấu cộng (+), nếu độ lệch đang giảm thì mang dấu trừ (-). Tăng có nghĩa là kinh tuyến địa từ càng ngày càng lệch xa kinh tuyến bắc thật, còn giảm thì trục địa từ tiến dần đến kinh tuyến bắc thật Ở trên tàu nếu không có ảnh hưởng của các từ trường khác thì kim la bàn từ sẽ chỉ hướng địa từ (kim nằm trùng với kinh tuyến địa từ). Trên thực tế bản thân con tàu bị nhiễm từ và trở thành một nam châm gây ra từ trường phụ. Từ trường trái đất kết hợp với từ trường phụ tạo nên một từ trường tổng hợp, tác động lên kim la bàn từ. Lúc này kim la bàn từ nằm trên hướng của từ trường tổng hợp. Hướng tổng hợp đó được gọi là hướng la bàn từ Tương ứng ta có khái niệm kinh tuyến la bàn từ, là kinh tuyến chứa kim của la bàn từ. (Nếu la bàn từ đặt trong môi trường không nhiễm từ (thuyền gỗ…) thì kim la bàn chỉ hướng địa từ. Còn khi đặt trong môi trường nhiễm từ (tàu bằng sắt) thì kim la bàn chỉ hướng la bàn (hướng tổng hợp). 18