intTypePromotion=1

Giáo trình Địa văn hàng hải (phần 1) - ĐH Hàng hải

Chia sẻ: Hồ Văn Mậu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:115

1
666
lượt xem
151
download

Giáo trình Địa văn hàng hải (phần 1) - ĐH Hàng hải

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

Cùng tìm hiểu nội dung kiến thức trong phần 1 của giáo trình Địa văn hàng hải thông qua các chương học sau: chương 1 Những khái niệm cơ bản, chương 2 xác định phương hướng và quãng đường tàu chạy trên biển, chương 4 dự đoán đường đi của tàu, chương 5 dự đoán đường đi của tàu bằng giải tích, chương 6 xác định vị trí tàu bằng mục tiêu nhìn thấy.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Địa văn hàng hải (phần 1) - ĐH Hàng hải

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN BỘ MÔN HÀNG HẢI HỌC ĐỊA VĂN HÀNG HẢI HẢI PHÒNG - 2009
  2. Địa văn hàng hải HÀNG HẢI ĐỊA VĂN Chương 1: Những khái niệm cơ bản §1.1: Hình dạng và kích thước Trái đất 1.1.1.Hình dạng trái đất Trái đất không phải là hình cầu mà có hình dạng mấp mô, phức tạp biến đổi theo mực nước biển gọi là Geoid. Khi không cần độ chính xác cao, coi trái đất là hình cầu. Trong các bài toàn hàng hải yêu cầu độ chính xác cao, người ta coi trái đất là hình Spheroid ( hay Elipxoid tròn xoay). 1.1.2.Kích thước trái đất + Khi coi trái đất là hình cầu, bán kính trái đất là R = 6.371.093m. + Trường hợp coi trái đất là Elipxoid, kích thước trái đất được đặc trưng bởi các thông số: PN - bán trục lớn : a - bán trục nhỏ : b a b b - Độ dẹt : f = a a2 b2 - Độ lệch tâm : e 2  a a2 1.1.3.Các hệ thống trắc đạc thế giới PS Hệ thống trắc đạc thế giới coi trái đất như một mô Hình 1.1 hình toán học để xây dựng hải đồ và giải quyết các bài toán hàng hải khác. Trong hàng hải, mô hình toán học được áp dụng là Elipxoid. Như vậy mô hình toán học Elipxoid được gọi là mốc chuẩn đo đạc. Các hệ thống trắc đạc khác nhau là các quan điểm về Elipxoid khác nhau. Thực tế, có một số mốc chuẩn cục bộ, mỗi mốc có riêng một mô hình toán học về trái đất. Mốc chuẩn cục bộ thưởng sử dụng hải đồ bao phủ tối đa là một lục địa. Các mốc chuẩn cục bộ cố gắng xây dựng mô hình toán học phù hợp với bề mặt trái đất khu vực đó nhất. + Mốc chuẩn Nga, thừa nhận năm 1946 dựa trên Elipxoid Gasopsk 1940.   a  6 . 378 . 245 m  Tr?c trái đ?t  b  6 . 356 . 863 m  1 M?c B?c M? M?c Châu Âu f  NAD-27 Postdam  244 . 9 + Mốc chuẩn Bắc Mỹ ( NAD – 27) công nhận năm Elipxoid Clarke Elipxoid qu?c t? 1927, dựa trên cơ sở Elipxoid Clarke 1886. Hình 1.2 3
  3. Địa văn hàng hải  a  6.378.206m  b  6.356.584m  1 f   244.98 + Mốc chuẩn Châu Âu khởi đầu từ Posdam (Đức) dựa trên cơ sở Elip Hayford 1910 và được công nhận là Elipxoid quốc tế năm 1924. a =6.378.388m b = 6.356.912m f = 1/247 Do có nhiều mốc chuẩn khác nhau nên khi sử dụng hải đồ ta phải hiệu chỉnh độ sai lệch vị trí do khác hệ trắc đạc. Ngày nay, người ta xây dựng các mốc chuẩn phức tạp cố gắng làm giảm đến mức thấp nhất độ sai lệch giữa Elipxoid và Geoid trên phạm vi toàn cầu để thay thế các quan điểm cục bộ. Hệ thống trắc đạc thế giới năm 1972 (WGS – 72) Hệ thống trắc đạc thế giới năm 1984 (WGS – 84) * Hệ thống định vị toàn cầu GPS sử dụng mốc chuẩn WGS – 84. §1.2. Toạ độ của một điểm trên bề mặt trái đất . 1.2.1. Những điểm, đường, mặt phẳng chính. PN V?tuy?n + Trái đất luôn quay quanh một trục được gọi là trục trái đất hay địa trục P NPS. + Địa cực : Địa trục cắt bề mặt O trái đất tại hai điểm gọi là địa cực, địa cực bắc là PN, địa cực Nam là PS Xích đ?o + Vĩ tuyến: Giao cả mặt phẳng song song với mặt phẳng xích đạo Kinh tuy?n g?c PS Kinh tuy?n và bề mặt trái đất cho ta vòng vĩ Đ? tr?c a tuyến. Hình 1.3 + Kinh tuyến: mặt phẳng chứa PN Y địa trục giao với bề mặt trái đất cho ta vòng kinh tuyến. Một nửa vòng kinh K tuyến này giới hạn bởi 2 cực PN ,PS là M kinh tuyến. y + Kinh tuyến gốc : Năm 1884 một  90+ O hội nghị quốc tế họp ở Newyork đã H X a x công nhận kinh tuyến đi qua đài thiên b văn Greenwich( London) là kinh tuyến KOH=u gốc hay kinh tuyến số “0”. MOH=’ 1.2.2. Toạ độ của một điểm trên bề mặt trái đất. PS Hình 1.4 1.2.2.1. Toạ độ địa dư 4
  4. Địa văn hàng hải a. Kinh độ địa dư: là góc nhị diện hợp bởi mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm đang xét hay giá trị cung xích đạo giới hạn bởi kinh tuyến gốc và kinh tuyến đi qua điểm đang xét. + Kinh độ tính từ kinh tuyến gốc về phía đông được gọi là kinh độ đông và ký hiệu là  E + Kinh độ tính từ kinh tuyến gốc về phía tây được gọi là kinh độ tây là ký hiệu là W + Giá trị kinh độ biến thiên từ 00-180 0. b. Vĩ độ địa dư( vĩ độ trắc địa) + Vĩ độ địa dư tại một điểm trên bề mặt trái đất là góc hợp bởi pháp tuyến với bề mặt trái đất tại điểm đó và mặt phẳng xích đạo. + Ký hiệu là  và có giá trị biến thiên từ 00-900 + Vĩ độ những điểm ở Bắc bán cầu được gọi là vĩ độ Bắc, mang tên Bắc  N và quy ước là có dấu (+). + Vĩ độ những điểm nằm ở Nam bán cầu gọi là vĩ độ Nam, mang tên Nam  S và quy ước là có dấu (-) 1.2.2.2. Toạ độ địa tâm a. Kinh độ địa tâm: như kinh độ địa dư b. Vĩ độ đia tâm + Vĩ độ địa tâm là góc hợp bởi mặt phẳng xích đạo và hướng từ tâm trái đất tới điểm đang xét. Ký hiệu là  '  MOH Giá trị và dấu của vĩ độ địa tâm giống vĩ độ địa dư. 1.2.2.3. Toạ độ quy tụ ( Tham số) a. Kinh độ quy tụ: như kinh độ địa tâm b. Vĩ độ quy tụ + Qua điểm m đang xét hạ MH vuông góc với mặt phẳng xích đạo. Kéo dài HM cắt mặt cầu tâm O, bán kính a tại K. Ta có vĩ độ quy tụ là giá trị u = KOH + Giá trị dấu tương tự vĩ độ địa tâm. 1.2.3. Mối liên hệ giữa các hệ toạ độ Ta có phương trình Elip dạng tham số : x = a.cosu y = a.sinu y x2 y 2 y2 x2 tg   với x=a.cosu, y=b.sinu,(vì 2  2  1  2  1  2  1  cos2 u  sin 2 u x a b b a  y 2  b 2 sin 2 u hay y=b.sinu) b sin u b a tg    tgu hay tgu  tg  (1) a cos u a b + Xét góc nghiêng của đường tiếp tuyến với trái đất ( hay Elip kinh tuyến) tại M là MNX =900 + dy Hệ số góc của đường tiếp tuyến MN là tg(900 + ) = dx 5
  5. Địa văn hàng hải d (b. sin u ) b. cos u.du b tg (90 0   )   cot g     cot gu , d (a. cos u )  a sin u.du a b  cot g  cot gu (2) a b2 Thay (2) vào (1)=>tg’= tgu a2 Mặt khác : a 2  b2 b2 b2 b e2  2  1  2  2  1  e2   1  e2 a a a a Vậy ta có mối liên hệ giữa 3 vĩ độ là: tg '  (1  e 2 tg   tgu  1  e 2 tg  1.2.2.4. Toạ độ vuông góc Xét mối liên hệ giữa toạ độ địa dư và toạ độ vuông góc. M(,)  M(x,y)  Y MP =dx Phương trình Elip kinh tuyến: M’P = dy x2 y 2 M’   1 (1) M a 2 b2 y P Vi phân phương trình (1): 2  X 2 xdx 2 ydy b dx 2  2 0 y   2 .x. (2) a b a dy O x Xét sự dịch chuyển MM’ vô cùng bé tương ứng với dx,dy. Hình 1.5 dy Ta có: tg   (Dấu (-) thể hiện dx & dx b2 dx  y   2 .x.  (1  e 2 ).x.( tg )  (1  e 2 ).x.tg dy nghịch biến)(2) a dy Thay vào (1): x 2 (1  e 2 ) 2 .e 2 .tg 2 x 2 (1  e 2 ) 2 .e 2 .tg 2   1 2  1 a2 b2 a (1  e 2 )a 2 a2 a 2 cos 2   x 2   1  (1  e 2 )tg 2  cos 2   (1  e 2 ) sin 2  a2 a 2 cos 2   x2   1  (1  e 2 )tg 2 1  sin 2   (1  e 2 ) sin 2  a2 a 2 cos 2  a. cos u  x2  2 2  2 2  x   (3) 1  (1  e )tg  1  e sin  1  e 2 sin 2  Thay (3) vào (1): 6
  6. Địa văn hàng hải x2 y2 y2 x2 y2 a 2 cos 2  y2 cos 2   2  1  2 =1- 2  2 =1- 2  2 =1- a2 b b a b a (1  e 2 sin 2  ) b (1  e 2 sin 2  ) y2 (1  e 2 ) sin 2  a 2 (1  e 2 ) 2 sin 2  a (1  e 2 ) sin   2   y2  y (4) a (1  e 2 ) 1  e 2 sin 2  1  e 2 sin 2  1  e 2 sin 2  Tóm lại: a cos  xr 1 (1  e 2 sin 2  ) 2 a (1  e 2 ) sin  y 1  e 2 sin 2  §1.3.Các bán kính cong chính 1.3.1. Bán kính cong vĩ tuyến Qua điểm M trên bề mặt trái đất, tồn tại duy nhất một đường vĩ tuyến qua M. + Bán kính cong vĩ tuyến tại các điểm trên cùng vòng vĩ tuyến là như nhau và bằng bán kính của vòng vĩ tuyến đó. + Ta có: bán kính cong vĩ tuyến r = x = a.cosu Y Mặt khác: 1 1 1  tg 2 u  2  cos 2 u  r cos u 1  tg 2 u y 1 cos 2  cos 2 u   1  tg 2 (1  e 2 ) cos 2   sin 2  (1  e 2 ) cos 2  cos  x X cos 2 u  2 2  cos u  1  e sin  1  e 2 sin 2  a cos  Vậy: r  1 Hình 1.6 (1  e 2 sin 2  ) 2 1.3.2. Bán kính cong kinh tuyến Bán kính cong cung kinh tuyến tại điểm A có vĩ độ ;;là M. Độ dài cung kinh tuyến; Dựa trên công thức tính bán kính cong ta có: S dS M  lim B  A  Y  d AB=dS S:Là thành phần cung kinh tuyến B A BH=dy cung AB tương ứng với số gia vô cùng r=x AH = dr H S bé củavĩ độ là . y  X Pháp tuyến với kinh tuyến tại A và B giao nhau tại C, ta cóACBd O Q d C Hình 1.7 7
  7. Địa văn hàng hải dx dr Xét ABHsin = -  (Dấu (-) thể hiện dr và dx ngược dấu) dS dS dr dr Vậy dS = -  Md  M   sin  sin d dr Tính : d a cos  r 1 ( đạo hàm r theo ) (1  e 2 sin 2  ) 2  1 1   (a cos  )(1  e sin  ) 2  a cos  (1  e sin  ) 2   2 2 2 2 dr          2  d  1 (1  e 2 sin 2  ) 2            2 2 1 2 1 2 2 1 2 2  dr   a sin  (1  e sin  )  a cos  . 2 (1  e sin  ) (2e sin  cos  )      d  (1  e 2 sin 2  )      dr   a sin   ae2 sin 3   ae2 sin  cos2      3  d  (1  e 2 sin 2  ) 2    dr   a sin   ae 2 sin   a sin  (1  e 2 )    3  3 d  (1  e 2 sin 2  ) 2  (1  e 2 sin 2  ) 2   dr a (1  e 2 ) M  M  3 d sin  (1  e 2 sin 2  ) 2 Nhận xét: a a a2 +  = 90  sin=1M90=    M max 1  e2 b2 b 1  (1  ) a2  b2  b2 +  = 0  sin = 0M0= a(1  e 2 )  a 1  (1  )   M min  a2  a Vậy bán kính cong kinh tuyến đặc trưng cho độ cong của Elip kinh tuyến. Elip kinh tuyến đặt độ cong lớn nhất ở xích đạo và giảm dần tới giá trị nhỏ nhất ở xích đạo. §1.4.Các đơn vị đo chiều dài và tốc độ trên biển. 1.4.1.Chiều dài 1 phút cung kinh tuyến. Ta có giá trị 1’ cung kinh tuyến a (1  e 2 ) dS  M .arc1  3 arc1 (1) 2 2 (1  e sin  ) 2 8
  8. Địa văn hàng hải Đặt :  e 2 sin 2  =x, -3/2=m ta được: 1 3 3  (1  e 2 sin 2  ) 2  (1  x) m (1  e 2 sin 2  ) 2 Khai triển Macloranh cho hàm f(x) = (1  x) m ta có: f (0)  (1  0) m  1 f (0)  m(1  x) m 1 m X 0 f (0)  m(m  1)(1  x) m  2  m(m  1) X 0 f (0)  m(m  1)(m  2)(1  x) m 3  m(m  1)(m  2) X 0 ................ f (n) (0)  m(m  1)(m  2)...(m  (n  1)  m(m  1)(m  2)...(m  n  1)  m! Áp dụng công thức Taylor cho hàm f(x) = (1  x) m f ( x0 )( x  x0 ) 2 f ( n ) ( x0 )( x  x0 ) n f ( x)  f ( x0 )  f ( x0 )( x  x 0 )   ...   ... 2! n! x 0 =0 ta cã: f (0) x 2 f ( n) (0) x n f ( x)  f (0)  f (0) x   ...   ... 2! n! Thay vào ta được : f ( x)  1  mx m(m  1) x 2 m(m  1)(m  2) x 3    ... m(m  1)(m  2)...(m  n  1)x n 1! 2! 3! n! Trong đó: thay m bằng số, cụ thể m=-3/2 ta tính được: 15 4 35 315 8 8 f ( X )  1  (3 / 2)(e 2 sin 2  )  e sin 4   e 6 sin 6   e sin   ... 8 16 128 1 3 15 35 315 8 8 3  1  (e 2 sin 2  )  e 4 sin 4   e 6 sin 6   e sin   ... (1  e sin 2  ) 2 2 2 8 16 128 Thay vào (1) có: 3 15  arc1(1  e 2 )(1  e 2 sin 2   e 4 sin 4   ...) 2 8 3 2 15 4 3 15  arc1(1  e sin 2   e sin 4   (e 2 )  e 4 sin 2   e 6 sin 4   ... 2 8 2 8 Bỏ qua các thành phần bậc cao( e) 4 ta có: 3  3    a.arc1(1  e 2 sin 2   e 2 )  a.arc1(1  e 2  e 2 (1  cos 2 ) 2  4  9
  9. Địa văn hàng hải 3 2 3  e2   a.arc1(1  e 2  e  cos 2 )  a.arc11  (1  3 cos 2 ) 4 4  4  Thay các giá trị của a, e theo Elip Krasopxky ta có: = (1852,28-9,355.cos2) metres * Nhận xét: + Chiều dài 1’ cung kinh tuyến phụ thuộc vào vĩ độ . Giá trị này nhỏ nhất xích đạo  0 =1982.9m và lớn nhất ở cực  ( 90 ) = 1961.7m( Giá trị trung bình tại vĩ 0 độ 450 là 1952.3m) 1.4.2.Đơn vị đo chiều dài và tốc độ trên biển. + Đơn vị đo chiều dài trên biển là hải lý. Hải lý là giá trị 1’ cung kinh tuyến. + Seamile ( hải lý) là chiều dài 1’ cung kinh tuyến ở vĩ độ vị trí. Hải lý quốc tế ( International nautical Mile) là chiều dài cố định tiêu chuẩn = 1985m. Dặm địa lý (Geographical Mile) là chiều dài 1’ cung xích đạo, giá trị này tính theo International Spheroid ( 1924) là 1855.4m. + Dặm luật định ( Statule or land Mile) được tính bằng 1760 yards hay 5280 feets và có giá trị 1609.3m. * Đơn vị đo thường dùng: - Hải lý ( Mile) - Liên ( Cable) = 1/10 mile - Sải( Fathom) = 6 feet = 1.83m - Mã- thước Anh(Yard) = 3 feet = 0.944m - Foot ( Feet) = 0.3048m - Inch= 0.254m * Đơn vị đo vận tốc: Knot = Hải lý/giờ hoặc m/s  Đơn vị đo chiều độ sâu m, fathom §1.5.Hiệu kinh độ, hiệu vĩ độ 1.5.1.Hiệu vĩ độ (H) Hiệu vĩ độ giữa hai điểm là giá trị cung kinh tuyến PN giới hạn bởi hai cung vĩ tuyến đi qua hai điểm đang xét. B + Ta có H =  B   A C H = 00 - 180 0 H O E Q + H có tên N, quy ước mang dấu (+) khi hướng M H N hành trình về phía N (điểm cuối B ở phía N so với điểm đầu A) A PS 10 Hình 1.8
  10. Địa văn hàng hải + H có tên S, quy ước mang dấu (-) khi hướng hành trình về phía S(điểm cuối B ở phía S so với điểm đầu A). 1.5.2.Hiệu kinh độ Hiệu kinh độ giữa hai điểm là giá trị cung xích đạo nhỏ hơn giới hạn bởi hai đường kinh tuyến đi qua hai điểm đang xét. + Ta có: H=  B   A Trường hợp  B   A > 1800  H=3600 –(  B   A ) + H có tên E, quy ước đấu (+) khi hành trình hướng về phía Đông. + H có tên W, quy ước dấu (-) khi hành trình hướng về phía Tây. Ví dụ:   18 0 40' S   310 15'2S Tàu chạy từ điểm A   A tới điểm B   A  A  136 0 40'6 W   A  126 0 35'8E  Tìm hiẹu vĩ độ và hiệu kinh độ giữa hai điểm A&B? Ta có:  A  310 15'2 S  A  126 0 35'8E - +   136 0 40'6W  A  180 40' S A H  12 0 35'2S H  263 016'4E + 3600 H  96 0 43'6 W §1.6.Tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy - Tầm nhìn xa mục tiêu 1.6.1.Tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy + Giả sử người quan sát đứng tại vị trí H A1 H là điểm A với độ cao AA1 = e. d + Mặt phẳng chân trời thật là mặt e r x phẳng đi qua mặt người quan sát và vuông M A M y B B góc với hướng dây dọi( HH’  A1O) + Đường chân trời hình học: Từ vị trí c R1 R mắt người quan sát kẻ tiếp tuyến với bề mặt trái đất tại M, vòng tròn nhỏ (MM’) là O đường chân trời hình học. Do hiện tượng khúc xạ khí quyển, 2r ánh sang truyền tới mắt người quan sát O R=BA1 y không đi theo đường thẳng mà theo đường Hình 1.9 cong A1zB. Người quan sát có thể nhìn xa hơn đường chân trời hình học, ta gọi đường chân trời nhìn thấy ( BB’). Hệ số khúc xạ mặt đất k = R/R1 + R : là bán kính trái đất khi coi là hình cầu + R1 : Ánh sáng truyền từ điểm B tới mắt người quan sát A1 theo cung A1zB. Coi gần đúng cung A1zB là cung tâm O’ bán kính R1. Thực tế hệ số k phụ thuộc 11
  11. Địa văn hàng hải vào các yếu tố như nhiệt độ, áp suất khí quyển, chúng ta thừa nhận giá trị trung bình k = 0.16. + Khoảng cách theo cung A1zB gọi là tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy. Coi gần đúng: * Tính D ˆ ˆ sin A1 BA sin A1 AB Xét tam giác AA1B ta có :  AA1 A1 B Trong đó: AA1 = e A1B = D ˆ 0 c A1 AB = 90 + 2 c ABx  ; A1Bx  r 2 ˆ c A1BA = ABx-A1Bx  -r 2 c c sin(  r ) sin(90 0  )  2  2 e D c c c c ( -r nhỏ  coi gần đúng sin(  r )  -r ; sin(90 0  )  sin 90 0 =1) 2 2 2 2 c r 1 2e  2  D e D c  2r Mặt khác : D  R.c  c = D/R D  R1.2r r = D/2R1 Thay vào (1): 2e 2e.R.R1 2eR 2eR D    D D D( R1  R ) R D (1  k )  D(1  ) R R1 R1 1 2eR  D2   D  2eR (1  k ) 2 1 k 1  Xét hàm (1  k ) 2 , đặt x = -k, m= -1/2 Khai triển Macloranh cho hàm f(x) = (1  x) m ta có: f ( x)  1  mx m( m  1) x 2 m( m  1)(m  2) x 3    ... m(m  1)(m  2)...(m  n  1)x n 1! 2! 3! n! Bỏ qua vô cùng bé bậc cao (từ x3 trở lên) ta có: mx m( m  1) x 2 f ( x)  1   1! 2! 1  1 1 3 (k ) 2  (1  k ) 2  1  ( )(k )  ( )( ) 2 2 2 2! Bỏ qua vô cùng bé bậc cao k2 ta được 12
  12. Địa văn hàng hải 1  2 1 K (1  k )  1  ( )(k )  1  2 2 1  K Với k = 0.16  f(x) = (1  k ) 2  1  1.08 2 1,08 2e.6371093  D  2,08163 e ( R = 6.371.093m) 1852 Đây là công thức tính tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy chỉ xét đến các yếu tố độ cong của bề mặt trái đất, khúc xạ mặt đất và độ cao mắt người quan sát gọi là tầm nhìn xa địa lý ( Gẻogaphical Range). D(Hải lý) = 2.08 e m D(Hải lý) = 1.145 e ft Bảng toán Norie’s Table sử dụng công thức D(Hải lý) = 2.096 e m Tài liệu “ Admiralty List of Light and Fog Signal” sử dụng công thức: D(Hải lý) = 2.03 e m D(Hải lý) = 1.12 e ft + Tầm nhìn xa hình học d = e m do khúc xạ khí quyển nên tăng khoảng 8%, ta có tầm nhìn xa địa lý 2.08 e m . Các tài liệu sẽ có lượng điều chỉnh độ tăng tầm nhìn xa do khúc xạ khí quyển khác nhau. 1.6.2.Tầm nhìn xa mục tiêu Theo hình vẽ ta có: D = De + Dh D(Hải lý) = 2.08( e m + h m ) D(Hải lý) = 1.145( e ft + h ft H Dh De H?i đăng h e MHWS Hình 1.10 Trong đó: + e là độ cao mắt người quan sát + h là độ cao mục tiêu, có 2 mốc tính độ cao, ghi trên hải đồ. 13
  13. Địa văn hàng hải - Giá trị trung bình của nước lớn trong thời kỳ sócvọng( MHWS- Mean High Water Spring) - Giá trị trung bình của mực nước lớn lớn hơn( MHHW- Mean Higher High Water) + D: Tầm nhìn xa địa lý tới mục tiêu + De : Tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy của người quan sát. + Hh : Tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy của mục tiêu.  Tầm nhìn xa địa lý là khoảng cách lớn nhất mà người quan sát có thể nhìn được Hải đăng chỉ xét đến các yếu tố là độ cao mắt người quan sát(e), độ cao đèn(h), dộ cong bề mặt trái đất và khúc xạ khí quyển. Giá trị này được xác định trong bảng toán hàng hải Norie’s Table hoặc “ Admiralty List of Light and Fog Signal”  Tầm nhìn xa quang học là khoảng cách lớn nhất mà có thể nhìn được đèn mà chỉ xét đến cường độ phát sáng của đèn và tầm nhìn xa khí tượng. Giá trị này không tính đến độ cao mắt người quan sát, độ cao mục tiêu và độ cong bề mặt trái đất.  Tầm nhìn xa giả định là tầm nhìn xa quang học với giả thiết tầm nhìn xa khí tượng là 10 hải lý.  Trước năm 1972 giá trị tầm nhìn xa của đèn cho trên hải đồ là tầm nhìn xa địa lý tương ứng với độ cao mắt người quan sát giả định là 5m hoặc 15 feet trừ khi tầm nhìn xa quang học nhỏ hơn. Từ 31/3/1972 hải đồ mới hầu hết cho tầm nhìn xa của đèn là tầm nhìn xa giả định. Các quốc gia sửdụng tầm nhìn xa quang học thường dùng tầm nhìn xa khí tượng giả định là 20hải lý. Loại tầm nhìn xa sử dụng cho đèn được cho trong tài liệu “ Admiralty List of Light and Fog Signal” , phần “ Special Remark” Tầm nhìn xa mục tiêu thực tế sẽ là giá trị nhỏ hơn của tầm nhìn xa địa lý và tầm nhìn xa quang học tại thời điểm quan sát. NOMILAL RANGE IN SEA MILE A Per feet Visibility B C 15 Miles 10Miles 20 Miles 5 Miles 2 Miles INTENSITY IN CANDELAS 14
  14. Địa văn hàng hải §1.7.Các hệ thống phân chia đường chân trời. 1.7.1.Một số khái niệm + Mặt phẳng chân trời thật (P) vuông góc A1O + Mặt phẳng chứa đường thẳng đứng A1O gọi là mặt phẳng thẳng đứng. Mặt phẳng thẳng đứng chứa trục PNPS gọi là mặt phẳng kinh tuyến người quan sát(R) + Người quan sát ở A độ cao mắt e = AA1 W + Mặt phẳng kinh tuyến thật A’ giao với bề mặt trái đất cho ta S N P đường kinh tuyến thật người quan sát ( chứa vị trí người quan E A e sát là A) z PN + mặt phẳng kinh tuyến thật giao với mặt phẳng chân trời thật W cho ta giao tuyến là đường Tý - S Ngọ (NS). Trên đường Tý - Ngọ, O N E hướng ngắm từ A1 về phía cực PN của trái đất cho ta điểm bắc N trên đường chân trời thật. PS + Quy ước : Trên mặt phẳng chân trời thật, quay mặt về phía R bắc (N) thì bên phải là hướng Đông (E) và bên trái là hướng Tây(W) 1.7.2.Các hệ thống phân chia đường chân trời 1.7.2.1.Hệ ca + Hệ ca có mốc tính là hướng N. Toàn bộ đường chân trời chia làm 32 ca, mỗi ca tương ứng với 11025’. + Bốn hướng chính N,S,E, W + Bốn hướng ¼ là NE, SE, NW, SW. + Tám hướng phụ là NNE, N E ENE, SSE, ESE... NNW N t NW NNE - Cách đọc tên hướng phụ: => NE Hướng phụ chia đôi góc giữa hướng chính và hướng ¼ . Tên của hướng WWN ENE phụ phép bởi tên hướng chính, tiếp E đến là hướng ¼ . W Ví dụ : NNE - N: Hướng chính, NE : hướng phụ WSW ESE + 16 hướng trung gian N tE, SW SE NEtN, NEtE, EtN... SSE S SSW NtW 15 H×nh 2.2
  15. Địa văn hàng hải - Cách đọc tên hướng trung gian: => hướng trung gian chia đôi góc hợp bởi : (1) Hướng chính và hướng phụ => tên sẽ là tên hướng chính đó, thêm chữ t ( có nghĩa là về phía – ghé), tiếp theo là hướng chính khác gần nhất. Ví dụ: giữa ( N – NNE) => NtE (2) Hướng ¼ và hướng phụ => tên là hướng ¼ , thêm chữ t , tiếp theo là hướng chíh gần nhất. Ví dụ: giữa (SE – ESE) =>SEtE * Hệ ca dùng để định hướng từ thời thuyền buồm xa xưa, ngày nay chỉ còn sử dụng cho việc xác định hướng gió, hải lưu. 1.7.2.2. Hệ nguyên vòng (A) N + Hướng chính là hướng N, giá trị theo hướng nguyen vòng tính từ hướng N theo chiều kim đồng hồ từ 00 - 3600 Ví dụ: A = 1600 1.7.2.3.Hệ bán vòng ( A1/2) W E + Mốc tính là điểm N nếu người quan sát ở Bắc bán cầu và là điểm S nếu người quan sát ở Nam bán cầu về phía Đông(E) hoặc phía Tây(W) giá trị biến thiên 00 – 180 0. + Tên gọi : Ví dụ => A1/2 = N1600E S H×nh 2.2 Chữ thứ nhất (N) cùng tên vĩ độ người quan sát, chữ thứ hai theo hướng tính giá trị bán vòng) 1.7.2.4.Hệ ¼ vòng ( A1/4) + Mốc tính là điểm N hoặc S về phía Đông hoặc Tây, giá trị biến thiên từ 00 - 0 90 +Tên gọi: Ví dụ => A1/4 = 200SE ( chữ thứ nhất là mốc tính, chữ thứ hai theo hướng giá trị ¼ vòng)  Quy đổi giá trị giữa các hệ : Hệ ca A A1/2 A1/4 0 0 NE 45 N45 E ( S 450NE 135 0 E) 0 SW 225 S450 W 450SE (N1350 W) 16
  16. Bài giảng địa văn: Chương2 CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG VÀ QUÃNG ĐƯỜNG TÀU CHẠY TRÊN BIỂN §2.1. Địa từ trường - Độ lệch địa từ 2.1.1. Khái niệm địa từ trường Qua các thí nghiệm, ngườI ta xác định được các yếu tố từ trường trên bề mặt trái đất. Thực tế, từ trường trái đất rất phức tạp, phụ thuộc vào vị trí địa lý và thay W S A’ P N E A e z PN W S N E O PS R H×nh 2.1 đổi theo thời gian. Để đơn giản, chúng ta coi từ trường trái đất như một nam châm khổng lồ có từ cực N gần địa cực S địa lý và từ cực S gần địa cực Bác địa lý. + Khảo sát năm 1980 ta có vị trí cực từ Bắc(N) là (700S;560E) cực từ Nam(S) là(700S; 1560E) + Vị trí các cực từ chỉ có tính chất tương đối và luôn thay đổi. 2.1.2. Độ lệch địa từ(d) 2.1.2.1.Khái niệm + Độ lệch địa từ là độ chênh lệch giữa hướng Bắc thật và hướng Bắc địa từ. - Hướng Bắc thật là hướng Bắc của kinh tuyến thật người quan sát. - Hướng Bắc địa từ là hướng của kinh tuyến địa từ. Quy ước: + Hướng Bắc địa từ lệch về phía Đông so với hướng Bắc thật thì độ lệch địa từ mang tên Đông(dE) và quy ước có dấu (+) Bộ môn Hàng hải học 17
  17. Bài giảng địa văn: Chương2 + Hướng Bắc địa từ lệch về phía Tây so với hướng Bắc thật thì độ lệch địa từ mang tên Tây(dw) và quy ước có dấu (-) 2.1.2.2. Cách xác định độ lệch địa từ(d) a. Dựa vào hoa địa từ trên hải đồ. Chọn hoa địa từ gần vị trí tàu, trên đó có các thông tin về độ lệch địa từ. Ví dụ 1: 6035’W 1991(1’W) Ý nghĩa: Độ lệch địa từ khảo sát năm 1991 tại khu vực quanh hoa địa từ là 6035’W, thay đổi hàng năm 1’W Công thức tính: d hh = dks  (nhh-nks).d (1) dhh : Độ lệch địa từ năm hàng hải dks: độ lệch địa từ năm khảo sát ( lấy giá trị tuyệt đối cho công thức (1)) d : là sự thay đổi hàng năm ( lấy giá trị tuyệt đối cho công thức (1)) nhh : năm hàng hải nks : năm khảo sát Trong công thức (1): - Lấy dấu (+) khi d mang tên E hay Đông(increasing) - Lấy dấu (-) khi d mang tên W hay Tây ( decreasing) + Kết quả dhh > 0, lấy tên dhh cùng tên d ks D hh< 0, lấy tên dhh khác tên dks  Ví dụ 1: D 2006 = 6035’-(2006-1991).1’=6020’N  Ví dụ 2: Var. 0015’E ( 1986) decreasing about 2’ annually. Ta có: d2006 = 0015’ – ( 2006-1986).2’=-0025’d2006 = 0025’W. b. Đường cong đẳng độ lệch địa từ. Trên các hải đồ tỷ lệ xích nhỏ, độ lệch địa từ cho dưới dạng đường cong đẳng độ lệch địa từ. Trên đó ghi các giá trị độ lệch địa từ năm khảo sát và thay đổi hàng năm. Năm khảo sát và có thể có một số thông tin chi tiết thêm cho trên đề mục hải đồ. Cách xác định độ lệch địa từ năm hàng hải tương tự khi sửdụng hoa địa từ. Khi vị trí tàu không nằm trên đường cong đẳng độ lệch địa từ ta phải tiến hành nội suy. 2.1.3. Sai số la bàn. + Hướng Bắc la bàn là hướng chỉ điểm Bắc(N) của kim la bàn. + Độ lệch riêng la bàn từ là độ chênh lệch giữa hướng Bắc địa từ và hướng Bắc la bàn từ. Ký hiệu là  và giá trị được cho trong “bảng độ lệch riêng la bàn từ” trên tàu (hoặc tự xác định) 18 Bộ môn Hàng hải học
  18. Bài giảng địa văn: Chương2 + Sai số la bàn là độ chênh lệch giữa hướng Bắc la bàn và hướng Bắc thật. Ta có: - Sai số la bàn từ: L = d+ - Sai số la bàn con quay : Lq được xác định bằng các phương pháp khác nhau trên tàu. §2.2. Hướng đi – Phương vị - Góc mạn 2.2.1. Hướng đi + Hướng thật (HT) là góc hợp bởi hướng Bắc thật và hướng mũi tàu. Giá trị tính từ hướng Bắc thật(Nt) theo chiều kim đồng hồ từ 00 – 3600. + Hướng Bắc la bàn (HL) là góc bởi hướng Bắc la bàn và hướng mũi tàu. Giá trị tính từ hướng Bắc la bàn (NL) theo chiều kim đồng hồ từ 00 – 3600 . 2.2.2. Phương vị tới mục tiêu. + Phương vị thật (PT) là góc hợp bởi hướng Bắc thật và hướng từ tàu tới mục tiêu. Giá trị tính từ hướng Bắc thật(Nt) theo chiều kim đồng hồ biến thiên từ 00 – 3600 . + Phương vị địa từ (Pd) làgóc hợp bởi hướng Bắc địa từ và hướng từ tàu tới mục tiêu. Giá trị tính từ hướng Bắc địa từ theo chiều kim đồng hồ biến thiên từ 00 – 3600. + Phương vị la bàn(PL) là góc hợp bởi hướng Bắc la bàn và hướng từ tàu tới mục tiêu. Giá trị được tính từ hướng Bắc la bàn vòng theo chiều kim đồng hồ biến thiên từ 00 – 3600. 2.2.3.Góc mạn tới mục tiêu + Góc mạn tới mục tiêu là góc hợp bởi hướng mũi tàu và hướng từ tàu tới mục tiêu. Góc mạn nguyên vòng (G) là giá trị góc mạn tính từ hướng mũi tàu theo chiều kim đồng hồ biến thiên từ 00 – 360 0. + Góc mạn tính từ hướng mũi tàu về bên phải gọi là góc mạn phải(Gp) biến thiên từ 00 – 1800 quy ước mang dấu (+) + Góc mạn tính từ hướng mũi tàu về bên trái gọi là góc mạn trái (G t) biến thiên từ 00 – 1800 quy ước mang dấu (-). Chú ý : Khi đo góc mạn trên Radar và để ở chế độ Head-up góc mạn điện tử thể hiện trên màn ảnh chỉ thị luôn là góc mạn nguyên vòng biến thiên từ 00 – 3600 ( gọi là góc mạn điện tử) Bộ môn Hàng hải học 19
  19. Bài giảng địa văn: Chương2 2.2.4. Mối liên hệ HT = Hd+d = HL+ d + = HL + L PT = HT + G = HT  GTP §2.3. Lý luận chập tiêu. 2.3.1. Nguyên lý chập tiêu 2.3.1.1. Định nghĩa Chập tiêu là một hệ thống gồm 2 hay nhiêù mục tiêu được bố trí cùng nằm trên một đường phương vị thật. - Đường tim chập là đường thẳng nối các chập tiêu. - Chập tiêu thường gồm 2 mục tiêu, mục tiêu sau cao hơn mục tiêu trước. - Trên đường tim chập, ghi loại mục tiêu và giá trị phương vị ngắm chập. 2.3.1.2. Độ nhạy tuyến tính của chập tiêu. + Xét chập tiêu có hai mục tiêu là A1,A2. Khi không có tác động của các yếu tố ngoại cảnh thì chỉ khi vị trí tàu nằm trên đường tim chập A2A1 thì mới ngắm được 2 mục tiêu A1, A2 của chập cùng trên một hướng ngắm. Thực tế, do khả năng phân giải của mắt, khi vị trí tàu lệch khỏi tim chập một khoảng cách là  vẫn nhìn thấy 2 mục tiêu của chập cùng nằm trên hướng ngắm chập M1A1A2 hay M2A1A2 . Vậy độ nhạy tuyến tính của chập tiêu tại khoảng cách nào đó tới chập là dộ lệch lớn nhất tới đường tim chập mà ta vẫn ngắm được 2 mục tiêu của chập tiêu cùng nằm trên một đường phương vị ngắm. * Tính độ nhạy chập tiêu  Xét A1A2M ta có:  = +  =  -  (1)   tg    nhỏ, coi gần đúng   D D   tg    nhỏ, coi gần đúng   dD Dd Thay vào (1):   d  (D  d )D          D D   D(D  d ) d 20 Bộ môn Hàng hải học
  20. Bài giảng địa văn: Chương2 Thừa nhận khả năng phân giải bình thường của mắt là =1’ (D  d )D  arc1' ( arc1’ = 1/3438) d Nhận xét; + Khoảng cách tới chập D tăng dẫn đến  tăng là cho độ chính xác khi quan sát chập tiêu giảm, tính chất này giúp ta chọn khoảng cách tới chập tiêu thích hợp để nâng cao độ chính xác của phương vị ngắm chập. + Khoảng cách giữa 2 mục tiêu của chập là d tăng làm cho . Tính chất này giúp ta lựa chọn khoảng cách d nâng cao độ chính xác của phương vị ngắm. 2.3.2. Phân loại chập tiêu 2.3.2.1. Phân loại theo tính chất + Chập tiêu nhân tạo + Chập tiêu tự nhiên 2.3.2.2. Phân loại theo công dụng(ứng dụng) + Chập tiêu chuyển hướng + chập tiêu dẫn đường +Chập tiêu đặc biệt ( dùng để xác định vận tốc tàu, khử độ lệch riêng la bàn từ,...) §2.4. Xác định độ lệch riêng la bàn từ() 2.4.1. Khái niệm Ứng dụng từ trường trái đất, người ta chế tạo la bàn từ có tác dụng chỉ hướng. Kim nam châm la bàn chỉ hướng Bắc địa từ(Nd) khi chỉ có duy nhất tác động của từ trường trái đất. Bản thân tàu có cấu tạo bằng sắt thép, trong từ trường trái đất các thành phần sắt thép của tàu sẽ bị từ hoá tạo thành các nam châm thứ cấp. Vậy khi la bàn từ đặt trên tàu sẽ bị ảnh hưởng của từ trường thứ cấp tổng hợp làm cho kim nam châm chỉ hướng Bắc la bàn(NL), lệch so với hướng Bắc địa từ một giá trị gọi là độ lệch riêng la bàn từ () - Hướng Bắc la bàn N L lệch về bên phải so với hướng Bắc địa từ Nd ta có E mang dấu (+) - Hướng Bắc la bàn NL lệch về bên trái so với hướng Bắc địa từ Nd ta có w mang dấu (-) Ta có:  = f(HT) Giá trị độ lệch riêng la bàn  phải được khử và lập thành bảng độ lệch còn lại để sử dụng trên tàu. 2.4.2. Các phương pháp địa văn xác định độ lệch riêng la bàn từ . Công thức tính:  = L-d=(PT-PL) – d Bộ môn Hàng hải học 21
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2