intTypePromotion=1

Giáo trình đào tạo thuyền trưởng hạng ba môn Hàng hải và thiết bị hàng hải - Cục Đường thủy nội địa Việt Nam

Chia sẻ: Hoa La Hoa | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:50

0
97
lượt xem
27
download

Giáo trình đào tạo thuyền trưởng hạng ba môn Hàng hải và thiết bị hàng hải - Cục Đường thủy nội địa Việt Nam

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Giáo trình đào tạo thuyền trưởng hạng ba môn Hàng hải và thiết bị hàng hải" hay "Giáo trình hàng hải và thiết bị hàng hải" do Cục Đường thủy nội địa Việt Nam tổ chức biên soạn gồm 3 chương: Chương I: Địa văn - Chương II: Thiết bị hàng hải - Chương III: Thao tác hải đồ.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình đào tạo thuyền trưởng hạng ba môn Hàng hải và thiết bị hàng hải - Cục Đường thủy nội địa Việt Nam

  1. BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM   GIÁO TRÌNH ĐÀO TẠO THUYỀN TRƯỞNG HẠNG BA MÔN HÀNG HẢI VÀ THIẾT BỊ HÀNG HẢI       1
  2.            Năm 2014 LỜI GIỚI THIỆU Thực hiện chương trình đổi mới nâng cao chất lượng đào tạo thuyền   viên, người lái phương tiện thủy nội địa quy định tại Thông tư số 57/2014/TT­ BGTVT ngày 24 tháng 10 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải.  Để  từng  bước  hoàn thiện giáo  trình  đào tạo thuyền viên, người  lái  phương tiện thủy nội địa,  cập nhật những kiến thức và kỹ  năng mới. Cục   Đường thủy nội địa Việt Nam tổ  chức biên soạn  “Giáo trình hàng hải và   thiết bị hàng hải”.  Đây là tài liệu cần thiết cho cán bộ, giáo viên và học viên nghiên cứu,   giảng dạy, học tập. Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi những thiếu sót, Cục Đường  thủy nội địa Việt Nam mong nhận được ý kiến đóng góp của Quý bạn đọc để  hoàn thiện nội dung giáo trình đáp ứng đòi hỏi của thực tiễn đối với công tác  đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa.                                   CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM 2
  3. Chương I ĐỊA VĂN Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUẢ ĐẤT Trong khi xây dựng các bản đồ và các hải đồ, ta phải tính toán đến hình  dáng và kích thước trái đất. Trái đất có hình dáng bề mặt rất phức tạp không  thể đo chính xác được. Nhưng nói chung hình dáng của trái đất có dạng giống  với hình elíp xoay gọi là Spheroid. Đó là hình mặt phẳng tiếp xúc với nó  ở  mọi điểm luôn vuông góc với đường dây rọi - Nó là một khối hình elíp quay quanh trục P NPS .Trong một vài ngành kỹ  thuật cho phép sai số nhất định. Để giải quyết một số  trường hợp trong các lĩnh vực như  ngành hàng hải thì  PN có  thể   coi   nó   giống  như   một  hình   cầu  có   bán   kính  không đổi .Ở  đây nghiên cứu nó là một hình elíp với   b các thông số sau:  a -  Bán trục lớn a - Bán trục nhỏ b PS - Độ dẹt      = (a­b) / a = 1­b/ a Hình 1.1 Qua quá trình đo đạc a và b ngày càng hoàn thiện và chính xác. Nước ta và nhiều nước xã hội chủ  nghĩa sử  dụng kết quả  đo đạc của   giáo sư  Viện sỹ  Hàn lâm Liên Xô F.N.Crasopski đo năm 1940 đã được kiểm   tra lại bằng sự khảo sát của vệ tinh nhân tạo                        a = 6.378.245 m                        b = 6.356.863 m                            = 1/ 298, 3 Như  vậy nếu ta xây dựng một mô hình qủa đất có a = 1 m, b =0,997 m  thì khi nhìn rất khó phân biệt được độ dẹt Các nước tư bản chủ nghĩa dùng các kết quả riêng do họ đo đạc 3
  4. Trong hàng hải với độ chính xác cho phép, nên coi trái đất là hình cầu với  bán kính                          R = 6.371.110 m  =  6.371, 110 km             Hay:  R =3.437,8 Hải lý Bài 2: XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN MẶT BIỂN 2.1 Đường và mặt phẳng cơ bản của người đo Đứng  ở  bất kỳ  điểm nào trên bề  mặt trái đất người đo đều có những  đường và mặt phẳng nhất định để  làm cơ  sở  xác định phương hướng. Người ta đưa  ra khái niệm về  các đường thẳng và mặt  phẳng cơ bản sau: 1/Đường chân trời thật. Là giao tuyến giữa mặt phẳng chân  trời thật và bầu trời tưởng tượng 2/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) Hình 2.1 Nếu mặt phẳng nằm ngang đi qua mắt người quan sát thì gọi là mặt  phẳng chân trời thật 3/Mặt phẳng thẳng đứng:  Một người  đứng trên mặt đất sẽ  có một hướng dây dọi. Mặt phẳng  chứa đường dây dọi đó gọi là mặt phẳng thẳng đứng (V) 4/ 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. 5/ Bắc Nam và đường Bắc Nam: Mặt phẳng kinh tuyến cắt mặt phẳng chân trời thật bởi một đường   thẳng gọi là đường NS 6/ Mặt phẳng Đông Tây và đường Đông Tây: 4
  5. Mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với mặt phẳng kinh tuyến người  quan sát gọi là mặt phẳng Đông ­ Tây (R) 7/ Giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến người quan sát và mặt phẳng chân  trời thật là đường Bắc ­ Nam. Đường thẳng nằm trên mặt phẳng chân trời   thật và vuông góc với đường N­ S là đường Đông ­ Tây 2.2 Cách chia phương hướng 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 Để thuận tiện, người ta chọn hướng NS làm hướng cơ bản. Nó chỉ gặp  khó khăn khi người quan sát đứng ở cực, lúc đó hướng chính 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 00­ 3600 theo chiều kim đồng hồ. - Các điểm chính trên mặt phẳng chân trời thật là điểm E(có giá trị bằng   90 ), điểm S (giá trị góc 1800); điểm W (giá trị góc là 2700); điểm N (3600 hay  0 00) 2. Hệ ¼ vòng,. Là nguyên vòng chia ra thành 4 phần - Điểm mốc là điểm N và điểm S - Giới hạn tính góc. Tính từ  điểm N hoặc  điểm S về hai phía E, W tính từ 00­ 900  Thứ tự các góc phần tư + Góc phần tư thứ nhất: từ điểm N đến điểm E + Góc phần tư thứ hai: từ điểm N đến điểm W + Góc phần tư thứ ba: từ điểm S đến điểm E + Góc phần tư thứ tư: từ điểm S đến điểm W S 3.  Cách chia điểm Ca:  Hình 2.2 Là phương pháp phân chia phương hướng đầu tiên, theo phương pháp  này vòng tròn được chia ra làm 32 phần bằng nhau mỗi phần gọi là một ca có  trị số bằng: 1 ca = 3600/ 32 = 11015’ 4 ca chính. N, S, E, W và 4 ca phụ (NE, NW, SE, SW) 5
  6. Còn lại là các ca trung gian NE:  Đông Bắc SE: Đông Nam NNW N NNE SW: Tây Nam NW NE NW: Tây Bắc ENE NEN: Đông Đông Bắc WNW ESE: Đông Đông Nam W E SSE: Nam Đông Nam ESE SSW: Nam Tây Nam WSW WSW: Tây Tây Nam SE WNW: Tây Tây Bắc SW Hình 2.3 NNW: Bắc Tây Bắc SSW S SSE Bài 3: HẢI ĐỒ 3.1 Định nghĩa Hải đồ  là một loại bản đồ  địa hình ở  trên biển cho ta biết tất cả  mọi  tình hình bố  cục  ở  trên mặt biển, dưới đáy biển (độ  sâu), các chướng ngại  vật, tình hình bờ  biển (địa hình ), các hình dạng đường biển, hình dáng, độ  cao của đảo, núi… Ngoài ra hải đồ  cho ta biết các bố  trí về  các thiết bị  phụ  trợ Hàng hải, vị trí và đặc điểm của chúng. Hải đồ  được sử  dụng để  xác định vị  trí tàu, vạch hướng đi và dự  kiến  các phương pháp hàng hải trong thời gian tới. Trên cơ  sở  những nguyên tắc và phương pháp toán học, người ta tính   toán và thiết lập mối quan hệ ràng buộc chặt chẽ  giữa tọa độ địa lý  của các   điểm trên bề mặt trái đất với hình chiếu  của chúng trên mặt phẳng. Các yếu   tố  toán học  của hải đồ  bao gồm: phép chiếu hải đồ, tỷ  xích hải đồ, mạng   kinh vĩ... 3.2  Phân loại phép chiếu hải đồ  Khác với việc sử dụng địa cầu mô tả hình dạng của bề mặt trái đất, bản   đồ (hải đồ) chỉ thỏa mãn được một điều kiện nhất định: Đẳng giác hay đẳng  tích hoặc không thỏa mãn cả  hai điều kiện này. Song nếu bỏ  qua những sai  sót cho phép thì ta có thể vẽ được một phần trái đất lên bản đồ mà thỏa mãn   được cả hai điều kiện đẳng giác và đẳng tích. 3.2.1 Phân loại theo đặc điểm sai sót (theo qui luật biến dạng) a) Phép chiếu đẳng giác: Là các phép chiếu thể hiện giá trị của góc không có  sai số. Phép chiếu này cho phép nhận được hình dáng đúng đắn của đối tượng   trên mặt chiếu nhưng kích thước thì thay đổi. 6
  7. b) Phép chiếu đẳng diện: cho phép thể  hiện hải đồ  với giá trị  diện tích của   các đối tượng được thể hiện một cách chính xác nhưng hình dáng của chúng   bị thay đổi c) Phép chiếu tự do: Không đẳng diện, không đẳng giác. d) Phép chiếu đẳng cự  (đẳng khoảng cách): Là một trong những phép chiếu  tự  do. Phép chiếu này thể  hiện khoảng cách theo những hướng chính không  thay đổi và bằng tỷ lệ chính Không có phép chiếu nào vừa đẳng diện vừa đẳng giác, sai số  về  góc  càng nhỏ thì sai số diện tích càng lớn và ngược lại 3.2.2 Phân loại theo cách dựng a) Phép chiếu phương vị  Phép chiếu phương vị có hai loại: Phối cảnh và không phối cảnh + Phép chiếu phương vị phối cảnh Khi ta cho mặt phẳng chiếu tiếp xúc với địa cầu và vuông góc với đường   tia chiếu (PnO), ta có hình chiếu của các vĩ tuyến là các vòng tròn đồng tâm  còn các đường kinh tuyến là những đường thẳng hội tụ  tại điểm tiếp xúc.  Tâm chiếu O có thể nằm bất kỳ: Hình 3.1 + Phép chiếu phương vị không phối cảnh Người ta không dùng phép chiếu để  thể  hiện các đường kinh, vĩ tuyến   mà tùy thuộc vào điều kiện cần thỏa mãn mà qui định cách vẽ  riêng. Ví dụ  người ta vẽ hình cầu của trái đất  b) Phép chiếu hình nón Ta chọn một mặt nón tiếp xúc với hình cầu còn trục hình nón thì trùng  với trục quay của khối cầu. Ta sẽ chiếu các đường kinh vĩ tuyến lên mặt nón  rồi trải dài ra trên mặt phẳng 7
  8. Các đường vĩ tuyến lúc này là những cung tròn đồng tâm có bán kính phụ  thuộc vào vĩ độ. Các đường kinh tuyến là những đường thẳng, góc giữa các   đường kinh tuyến sẽ là δ= C.λ ( C là hệ số tỉ lệ) - Nếu trục hình nón vuông góc với trục quay của địa cầu ta có phép chiếu  ngang - Nếu 0
  9. Hải đồ  là một phương tiện không thể  thiếu dùng để  hàng hải nhưng   mức độ tin cậy của chúng thì lại khác nhau. Để đánh giá mức độ  tin cậy của  một hải đồ cần phải xem xét tới các yếu tố sau: - Thời gian xuất bản và tu chỉnh hải đồ: Những hải đồ mà thời gian xuất   bản càng gần thời gian sử dụng hoặc đã được tu chỉnh mới nhất thì có độ tin  cậy càng lớn. Số liệu ngày tháng, năm xuất bản được ghi ở góc bên trái phía  dưới hải đồ - Tỉ lệ hải đồ: Hải đồ có tỉ lệ càng lớn thì càng thể hiện được chi tiết và  độ chính xác càng cao - Giá trị  độ  sâu ghi trên hải đồ: Nếu độ  sau được ghi một cách liên tục,   mật độ  dày đặc thì chứng tỏ  đáy biển đã được khảo sát kỹ  càng và càng tin  cậy. Hải đồ  có những khoảng trống không được ghi độ  sâu hoặc có những  đường đẳng sâu chưa đầy đủ và như vậy chưa đáng tin cậy - Hình thể và chất đáy của biển: Hình thể đáy biển biết được qua độ sâu  ghi trên hải đồ, nếu hình thể đáy biển biến thiên đều đặn chứng tỏ đáy biển  không phức tạp, không có những biến thiên đột ngột của đáy như san hô, núi  lửa ngầm...Ngoài ta chất đáy cho ta biết tính chất phức tạp hay thuần túy của  nó 5 Những chú ý khi sử dụng hải đồ - Phải sử  dụng hải đồ  có tỉ  lệ  xích lớn và được lập theo những số  liệu  mới nhất gần với thời gian sử dụng - Nếu trên hải đồ có những khoảng trống không ghi độ sâu thì ta coi khu  vực đó chưa được khảo sát và có thể  nguy hiểm. Nếu xung quanh đó có độ  sâu nhỏ thi không hàng hải vào khu vực đó - Khu vực có độ sâu thay đổi lớn thì chứng tỏ địa hình đáy biển phức tạp  cần hàng hải một cách cẩn thận, hoặc khu vực mà san hô đang phát triển thì  không nên dẫn tàu đi qua - Phải đọc kỹ các khuyến cáo, ghi chú ghi trên hải đồ trước khi sử dụng - Cần chuẩn bị và tu chỉnh tốt hải đồ trước khi sử dụng 9
  10. Bài 4: DỰ ĐOÁN ĐƯỜNG TÀU CHẠY VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH  VỊ TRÍ TÀU 4.1 Dự đoán đường tàu chạy bằng cách vẽ (thao tác) Để dẫn tàu an toàn phải dự đoán trước được hướng và quãng đường tàu  chạy dựa trên cơ  sở  phân tích tổng hợp tình hình khí tượng thủy văn, phao   tiêu, luồng lạch, nhiệm vụ chuyến đi… Trong phương pháp dự đoán bằng cách vẽ, người ta thường xuyên kiểm  tra đường đi của tàu bằng các vị trí xác định.  Toàn bộ công tác vẽ họa trên hải  đồ, thống kê và kiểm tra sự chuyển động của con tàu gọi là thao tác hải đồ. 4.1.1 Thao tác sơ bộ Bất cứ  con tàu nào trước mỗi chuyến đi đều phải thao tác sơ  bộ. trước   khi thao tác sơ bộ phải nghiêm cứu kỹ các chỉ dẫn hàng hải, như hàng hải chỉ  nam, danh mục phao tiêu, đèn biển, tình hình khí tượng thủy văn, tu chỉnh hải   đồ  theo những thông báo hàng hải mới nhất có trong tay. Việc thao tác sơ  bộ  được tiến hành trên tổng đồ. Khi thao tác phải: - Nghiên cứu tuyến đường sắp tới - Chọn đường đi tối ưu, an toàn - Thao tác hướng HT và quãng đường tàu chạy - Đảm bảo diện tích cần thiết cho phép tàu đi chệch ra khỏi đường đi dự  tính do các nguyên nhân khác nhau - Ghi rõ các điểm chuyển hướng, đánh dấu các mục tiêu quan trọng dùng  để chuyển hướng - Dự tính thời gian chuyến đi để tính các khoản dự trù khác - Kiểm tra hải đồ, sách tham khảo Khi buộc tàu phải chạy qua những vùng nguy hiểm, cần tính toán sao  cho tàu chạy vào ban ngày 4.1.2 Thao tác sơ bộ Việc thao tác chính thức được tiến hành trên hải đồ dẫn đường có tỷ lệ  xích lớn. Trước khi thao tác phải chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ. Việc thao tác   phải: - Thao tác trên hải đồ đã được hiệu chỉnh và có tỉ lệ xích lớn nhất - Thao tác liên tục trong suốt thời gian từ cảng xuất phát đến cảng đích - Thao tác chu đáo cẩn thận, chú ý tới khả  năng tàu có thể  chệch khỏi   hướng đi - Thao tác liên tục từ  điểm này tới điểm khác, không bỏ  lỡ  dịp kiểm tra   10
  11. bằng vị trí xác định - Cẩn thận, sạch sẽ Khi thao tác hướng thật phải ghi HL, ΔL. Bên cạnh mỗi điểm dự  đoán  hay xác định phải ghi giờ quan trắc và chỉ số tốc độ kế. giờ quan trắc ghi ở tử  số với độ chính xác tới 1 phút, chỉ số quãng đường trên tốc độ  kế  ghi ở mẫu   số với độ chính xác tới 0,1 vạch chia, vạch phân số kẻ song song với vĩ tuyến.   nếu có ảnh hưởng của yếu tố bên ngoài như gió, dòng, ngoài HT phải thao tác  hướng thực tế của tàu. Các vị trí xác định phải ghi đúng ký hiệu qui định. Khi  chạy biển ít nhất 1 giờ phải xác định vị  trí một lần. khi hành trình qua luồng  hẹp hay các khu vực nguy hiểm phải xác định vị trí liên tục 3 đến 5 phút 1 lần Toàn bộ  công tác thao tác hải đồ  chỉ  được xóa khi có lệnh của thuyền  trưởng 4.2 Phương pháp xác định vị trí tàu 4.2.1 Xác định vị trí tàu bằng hai phương vị    4.2.1.1 Cơ sở lý thuyết  Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được bằng mắt thường   được 2 mục tiêu có ghi trên hải đồ  và có la bàn với số  hiệu chỉnh chính xác.   Ta dùng la bàn tiến hành đo đồng thời hai phương vị tới hai mục tiêu thì vị trí   tàu là giao của hai đường phương vị  PT. Chọn mục tiêu gần tàu sao cho  θ  =  300 ­ 1500    4.2.1.2 Thứ tự tiến hành Đo PLA  và PLB  ghi T/TK, mục tiêu  gần mũi lái đo trước, chính ngang đo sau.  Hiệu chỉnh ΔL được PT, trên hải đồ  ta  thao tác PTAN, PTBN, giao của chúng cho ta  vị trí tàu. Nếu thời gian quan trắc lớn hơn 1  phút,   tốc   độ   tàu   lớn   hơn   12kts   ta   phải   qui về  cùng một thời điểm. PLA1  và PLB  ghi T/TK; đo PLA2;  PLAN Tính PLA =  (PLA1 + PLA2 ).  PLBN Chọn sao cho Δt1 = Δt2   Hình 4.1    4.2.1.3 Nhận xét và đánh giá  Ưu điểm :   Đây là phương pháp đơn giản, nhanh chóng được áp dụng   nhiều trong thực tế. Nhược điểm:  Không kiểm tra được sai số  nhầm lẫn của vị  trí tàu F vì   không có mục tiêu thứ 3 để kiểm tra. 11
  12. 4.2.2 Xác định vị trí tàu bằng ba phương vị    4.2.2.1 Cơ sở lý thuyết Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được ba mục tiêu có ghi  trên hải đồ. Dùng la bàn đo 3 phương vị đến ba mục tiêu. Nếu cạnh của tam  giác sai số nhỏ hơn 5mm trên hải đồ có tỉ xích 1:200.000 ta có thể lấy tâm của   tam giác sai số làm vị trí tàu. Nếu không ta phải khử tam giác sai số.     4.2.2.2 Thứ tự tiến hành Để   nâng   cao   độ   chính   xác   chọn   mục   tiêu   thuận   tiện   cho   việc   đo   phương vị và chọn sao cho 300
  13. Hình 4.2 4.2.2.4 Nhận xét và đánh giá Phương pháp này cho phép kiểm tra độ chính xác của sai số la bàn Khi xác định vị trí tàu bằng 2 đường vị trí thì việc đánh giá độ  chính xác   của vị  trí xác định hết sức khó khăn. Nếu ta dùng 3 đường vị  trí có thêm  đường vị trí thứ 3 để kiểm tra. 4.3 Xác định vị trí tàu bằng hai khoảng cách    4.3.1 Cơ sở phương pháp Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được hai mục tiêu có ghi  rõ trên hải đồ và thuận tiện cho việc đo khoảng cách. Từ tàu sử dụng radar đo khoảng cách tới 2 mục tiêu trên ta sẽ xác định   được hai đường đẳng trị  là hai cung tròn có tâm là hai mục tiêu và bán kính  lần lượt là khoảng cách đo được tới hai mục tiêu đó. Thao tác 2 cung tròn đó   lên hải đồ. Giao điểm của hai cung tròn này là gần vị  trí dự đoán là vị  trí tàu   xác định.     4.3.2 Thứ tự tiến hành Khi đã xác định được hai mục tiêu A, B dùng để  xác định vị  trí tàu.   Nhanh chóng sử dụng radar đo khoảng cách tới hai mục tiêu theo nguyên tắc   mục tiêu nào biến thiên chậm đo trước, mục tiêu nào biến thiên nhanh đo sau. Giả  sử  đo khoảng cách mục tiêu  A ta được DA A Giả  sử  đo khoảng cách mục tiêu  B B ta được DB  DB DA     4.3.3 Thao tác Trên hải đồ lấy A, B làm tâm lần  HT lượt  quay các cung tròn có  bán kính  F 13 Hình 4.3
  14. tương ứng DA, DB. Giao điểm của hai cung tròn vừa vẽ ở gần vị trí dự đoán là  vị trí tàu xác định. Nếu Δt lớn ta phải qui về cùng một thời điểm. 4.4 Xác định vị trí tàu bằng ba khoảng cách     4.4.1/ Cơ sở phương pháp Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được ba mục tiêu có ghi  rõ trên hải đồ  và thuận lợi cho việc đo khoảng cách bằng radar. Từ  tàu sử  dụng radar đo nhanh khoảng cách tới 3 mục tiêu trên ta sẽ  xác định được 3  đường đẳng trị  là 3 cung tròn có tâm là 3 mục tiêu và bán kính lần lượt là  khoảng cách đo được tới 3 mục tiêu đó. Thao tác 3 cung tròn đó lên hải đồ. Giao điểm của 3 cung tròn đó ở gần   vị trí dự đoán là vị trí tàu xác định.    4.4.2 Thứ tự tiến hành Khi đã xác định được 3 mục tiêu A, B, C dùng để xác định vị trí tàu. Sử  dụng Radar nhanh chóng đo khoảng cách tới các mục tiêu đó: mục tiêu gần   chính ngang đo trước, mục tiêu gần mũi lái đo sau. 4.4.3 Thao tác Trên hải đồ lấy A, B, C làm tâm lần lượt quay các cung tròn có bán kính   tương ứng DA, DB, DC. Theo lý thuyết 3 cung tròn sẽ  giao nhau tại một điểm  ở  gần vị  trí dự  đoán và đó chính là vị trí tàu xác định. Nhưng do có sai số do đo thực tế 3 cung  tròn trên sẽ giao nhau  tạo   thành   một   tam  A B giác   gọi   là   tam   giác  sai số. Nếu cạnh của  DB Hình 4.4 tam   giác   đó  
  15. 4.5 Xác định vị trí tàu bằng một phương vị và một khoảng cách  đồng thời đến một mục tiêu.    4.5.1 Cơ sở phương pháp Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được một mục tiêu có ghi  rõ trên hải đồ, thuận tiện cho việc đo phương vị và khoảng cách tới mục tiêu.  Ta tiến hành đo đồng thời khoảng cách và phương vị tới mục tiêu đó ta sẽ xác  định được 2 đường đẳng trị  đường phương vị  và đường tròn khoảng cách.  Giao của hai đường đẳng trị cho ta vị trí tàu xác định. Phương  pháp này đơn  giản nhanh chóng và tương   đối chính xác và  được sử dụng rộng rãi trong hàng hải. Ngoài ra khi  ở  khu vực hàng hải có hai mục tiêu, một mục tiêu thuận  lợi cho việc đo phương vị (mục tiêu A), một mục tiêu thuận lợi cho việc đo   khoảng cách (mục tiêu B) ta cũng có thể sử dụng phương pháp này. Ta đồng  thời đo phương vị tới mục tiêu A và đo khoảng cách tới mục tiêu B.     4.5.2 Thứ tự tiến hành Vào thời điểm xác định vị trí của mục tiêu đồng thời đo khoảng cách và   phương   vị   tới   mục   tiêu   A   (trường   hợp   một   mục   tiêu)   hay   đồng   thời   đo  khoảng cách tới mục tiêu B và phương vị  mục tiêu A (trường hợp hai mục   tiêu). Để  đo phương vị  ta có thể  dùng la bàn hoặc radar nhưng để  nâng cao  độ chính xác của vị trí xác định nên sử dụng la bàn để đo phương vị tới mục   tiêu vì sai số  trong việc đo phương vị  bằng la bàn nhỏ  hơn nhiều so với  phương vị bằng radar. Để đo khoảng cách ta dùng radar,      4.5.3 Thao tác A DA F HT PTNA Hình 4.5 Đo phương vị tới A được PLA, hiệu chỉnh độ lệch la bàn ΔL ta được PTA Đo khoảng cách tới A được DA Từ A kẻ PTNA và vẽ cung tròn DA giao của hai đường cho ta vị trí tàu F  vào thời điểm T/TK 15
  16. 16
  17. Bài 5: HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 5.1 Cấu tạo của hệ thống định vị toàn cầu  Hệ thống định vị toàn cầu bao gồm 3 khâu: - Khâu vệ tinh. - Khâu điều khiển. - Khâu sử dụng.  5.1.1 Khâu vệ tinh: Gồm  28 vệ  tinh  quay xung quanh trái đất hai  lần trong ngày trong quỹ đạo rất chính xác. Hình 5.1 Phần vũ trụ  sẽ  bảo đảm cho bất kỳ  vị  trí nào trên quả  đất đều có thể  quan sát được 4 vệ tinh  ở góc trên 15 độ (nếu góc ở ngưỡng 10 độ thì có thể  quan sát được 10 vệ  tinh và  ở  góc ngưỡng 5 độ  có thể  quan sát được 12 vệ  tinh. Nhiệm vụ chủ yếu của các vệ tinh. ¡  Ghi nhận và lưu trữ các thông tin được truyền đi từ khâu điều khiển. ¡  Xử lý dữ liệu có chọn lọc trên vệ tinh. ¡  Duy trì chính xác cao của thời gian bằng các đồng hồ nguyên tử ¡  Chuyển tiếp thông tin đến người sử dụng. ¡  Thay đổi quỹ đạo bay của vệ tinh theo sự điều khiển từ mặt đất 5.1.2. Khâu điều khiển  Gồm một trạm điều khiển chính, 5 trạm thu số  liệu,  3 trạm truyền số  liệu Công nghệ  xử  lý gồm:   Tính lịch thiên văn, tính và hiệu chỉnh đồng hồ,  hiệu chỉnh quỹ   Bộ phận điều khiển trên mặt đất mô tả trên hình vẽ, các trạm giám sát   không cần người trông coi, chịu sự kiểm soát của trạm điều khiển chính, có  nhiệm vụ  thu thập thông tin từ  vệ  tinh, liên tục kiểm soát vị  trí vệ  tinh, cập  nhật thời gian và cung cấp lịch sao cho vệ tinh dùng để đảm bảo sự đồng bộ  thời gian với thời gian chuẩn và vị  trí trên trái đất. các dữ  liệu này được  truyền về trạm điều khiển chính 17
  18. Hình 5.2 Trạm điều khiển chính tiếp nhận, xử lý các thông tin, sai số dữ liệu…từ  các trạm giám sát truyền về và cập nhật, biên tập các bản tin đạo hàng, cung   cấp thời gian chuẩn, tính toán các thông số  vệ  tinh, đưa ra các lệnh điều   khiển… rồi truyền chúng đến các trạm dẫn động, định giờ  phát đến các vệ  tinh GPS 5.1.3. Khâu sử dụng gồm Khi ta di chuyển hay dừng tại chỗ, máy thu GPS nhận tín hiệu từ vệ tinh   rồi tính tóan định vị. Kết quả tính được là tọa độ hiển thị trên màn hình bộ ghi   số liệu.  Bộ ghi số liệu là máy cầm tay, có phần mềm thu thập số liệu. Bộ ghi số  liệu có thể ghi vị trí hoặc gắn thông tin thuộc tính với vị trí. Máy tính, phần mềm xử  lý số  liệu: Hệ  thống GPS có kèm theo phần   mềm xử lý số liệu. Sau khi thu thập số liệu ở thực địa, phần mềm chuyển số  liệu vị  trí và thông tin thuộc tính sang máy tính (PC), sau đó phần mềm sẽ  nâng cao độ chính xác (bằng kỹ thuật phân sai).    Phần mềm xử lý số liệu GPS còn có chức năng biên tập hoặc vẽ. Phần   mềm này cũng hỗ  trợ  thu thập các yếu tố  địa lý và thông tin thuộc tính cho  GPS hoặc các cơ sở dữ liệu khác. 5.2 Nguyên lý xác định vị trí bằng GPS   Để  giải thích một cách đơn giản, theo  như  hình 22.04, đầu tiên giả  sử  đã biết vị  trí  của hai vệ  tính trong không gian, cả  hai vệ  tinh và máy thu của người sử  dụng đều trang   bị các đồng hồ  đồng bộ với nhau. Khi vệ tinh  phát ra một tín hiệu vào thời điểm được ghi  lại trên đồng hồ  người sử  dụng và người sử  18 Hình 5.3
  19. dụng thu nhận được tín hiệu đó sau 1 giây, thời lượng sóng truyền lan từ vệ  tinh đến người sử dụng là c.t (trong đó c là tốc độ sóng radio trong không gian  bằng 300.000 km/s). Vị  trí của người quan sát nằm trên một quả  cầu tưởng  tượng có bán kính R = c.t. Vị trí người quan sát vừa nằm trên quả cầu tưởng   tượng vừa nằm trên trái đất, cho nên vị trí đó chắc chắn nằm trên đường giao  nhau của mặt quả  cầu và mặt trái đất, đó là đường vị  trí thứ  nhất A. Cùng   cách như vậy, đồng thời đo khoảng cách đến một vệ tinh khác ta có đường vị  trí thứ hai B. hai điểm P là vị trí của người quan sát. Hai đường vị trí này cắt  nhau tại hai điểm, trong đó điểm P là vị  trí của người quan sát. Hai điểm đó   thường cách nhau rất xa nên không thể nhầm lẫn được Để thực hiện việc đo khoảng cách, có 3 vấn đề cần giải quyết: 1. Xác định mối quan hệ  giữa đồng hồ  máy thu GPS của người dùng với  đồng hồ trên vệ tinh 2. phương pháp đo thời gian với độ  chính xác cao, sai số  thời gian 10­7s  tương với sai số đo khoảng cách là cxt = 3x108x10­7  = 30 mét 3. thông báo cho người sử dụng thời gian chính xác mà vệ tinh phát tín hiệu 5.3 Độ chính xác của hệ thống GPS - Sai số do hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh không chính xác Khoảng cách tính toán từ vệ tinh đến máy thu phụ thuộc vào khoảng thời   gian truyền tín hiệu ∆T mà máy thu đo được. Mặt khác khoảng thời gian ∆T  lại phụ thuộc rất lớn vào đồng hồ của vệ tinh và của máy thu GPS. Trên mỗi  vệ tinh người ta trang bị đồng hồ nguyên tử có độ chính xác rất cao, nó có sai   số  không quá 2.10 ­3 s trong 1 ngày. Tuy nhiên đồng hồ  nguyên tử vệ tinh lại   lệch so với giờ chuẩn  10 ­3 s và tuy độ  lệch này luôn được hiệu chỉnh, song  số hiệu chỉnh này vẫn có sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của vị trí tàu. Sai   số này khoảng 15m - Sai số do lập lịch vệ tinh không chính xác Trên cơ sở quan sát vệ tinh, khâu điều khiển dự đoán, tính toán quỹ đạo,  vị trí của vệ tinh trong tương lai để cung cấp cho máy thu tính toán xác định vị  trí. Tuy nhiên, quỹ đạo của vệ tinh lại chịu  ảnh hưởng của lực hấp dẫn của   nhiều thành phần như: trái đất, mặt trời và các thiên thể…có độ  lớn khó tính   toán trước được nên việc lập lịch vệ  tinh dễ  có sai số. Tất cả  các nguyên   nhân này gây sai số đối với vị trí xác định khoảng 8.4m - Sai số do tầng khí quyển Khi sóng truyền từ vệ tinh xuống mặt đất phải xuyên qua lớp khí quyển   bao quanh nên nó làm cho sóng truyền thay đổi tốc độ và bị khúc xạ đặc biệt  là khi xuyên qua tầng ion. Sai số do tầng ion tác động lên vị  trí xác định vào  19
  20. khoảng 20­30m vào ban ngày và 3­6m vào ban đêm, sai số này không thể hiệu  chỉnh và khử hết nên nó vẫn tồn tại khoảng 2m - Sai số lựa chọn Với mục đích bảo mật, sai số này khoảng 39 m. đối với máy thu GPS thì  sai số này được biết trước và loại trừ được - Sai số do nhiễu máy thu, do phản xạ, do người quan sát di chuyển Tổng hợp sai số này khoảng 6m - Độ suy giảm mức chính xác  ­sai số DOP Đặc tính hình học của vệ tinh được thể hiện bằng thông số DOP, thông  số đặc tính hình học này biểu thị độ chính xác của vị trí tàu. Về mặt hình học,  có thể coi như nếu các vệ tinh càng phân bố rộng trên không gian thì độ chính   xác càng tăng, giống như trường hợp góc kẹp giữa các đường vị  trí càng gần  900 trong hàng hải địa văn thì độ chính xác càng cao Tổng hợp trung bình các loại sai số trên được thống kê theo bảng sau: Nguyên nhân gây sai số Sai số Sai số do đồng hồ vệ tinh 15m Sai  số   tầng ion  và  độ  trễ   ở   tầng  khí  5.5m quyển Sai số do phản xạ 6m Sai số do đồng hồ máy thu 3m Sai số lựa chọn SA 30m Sai số do lịch vệ tinh khơng chính xác 8.4m Cc sai số khác 20m CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 Câu 1: Trình bày những khái niệm cơ bản về quả đất? Câu 2: Trình bày các phép chiếu trên hải đồ? Câu 3: Trình bày các sai số trong hệ thống GPS? Câu 4: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 2 đường khoảng cách? Câu 5: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 3 đường khoảng cách? Câu 5: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 2 phương vị? Câu 6: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 3 phương vị? Câu 7: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 1 phương vị và 1 khoảng cách? 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản