Trong nghiên cứu này, phương pháp nội suy dữ liệu động học tàu thủy AIS bị mất, được đề xuất xét đến đặc tính chuyển động tàu. Phương pháp đề xuất là sự kết hợp của nội suy tuyến tính và nội suy động học. Ưu điểm của phương pháp đề xuất là tốc độ tàu, vị trí tàu được xác định đề cập đến đặc tính chuyển động tàu, mặt khác, hướng mũi tàu, hướng thực tế được xác định sử dụng nội suy tuyến tính.
TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ NỘI SUY DỮ LIỆU ĐỘNG HỌC TÀU THỦY TRÊN BẢN TIN AIS XÉT ĐẾN ĐẶC TÍNH CHUYỂN ĐỘNG TÀU INTERPOLATION OF SHIP DYNAMIC DATA ON AIS MESSAGE CONSIDERING THE CHARACTERISTICS OF SHIP MOTION NGUYỄN VĂN SƯỚNG, VŨ ĐỨC TOÀN Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: nguyenvansuong@vimaru.edu.vn Tóm tắt Trong nghiên cứu này, phương pháp nội suy liệu động học tàu thủy AIS bị mất, đề xuất xét đến đặc tính chuyển động tàu Phương pháp đề xuất kết hợp nội suy tuyến tính nội suy động học Ưu điểm phương pháp đề xuất tốc độ tàu, vị trí tàu xác định đề cập đến đặc tính chuyển động tàu, mặt khác, hướng mũi tàu, hướng thực tế xác định sử dụng nội suy tuyến tính Để đánh giá tính khả thi phương pháp, thực nghiệm thực với tàu hành trình khu vực luồng Hải Phịng Từ khóa: Phương pháp nội suy, liệu động học AIS, nội suy tuyến tính, nội suy động học, đặc tính chuyển động tàu Abstract In this research, an interpolating method for AIS datat of ship is proposed considering feature of ship motion The proposed method includes a linear interpolation and dynamic one The advantages of this proposal is to interpolate the ship’s velocity and ship position by motion feature, meanwhile the ship heading, and course over ground is interpolated by linear interpolation To verify the proposed method, one real example is conducted to ship sailing in Haiphong area Keywords: Interpolating method, Ship AIS dynamic, linear interpolation, dynamic interpolation, motion feature Đặt vấn đề Ngày với gia tăng số lượng kích cỡ tàu biển dẫn tới nhiều mối nguy tiềm ẩn tàu thuyền tham gia giao thông khu vực luồng, cảng biển Để đảm bảo an toàn hàng hải môi trường biển, hệ thống VTS xây dựng quốc gia có cảng biển, đặc biệt khu vực có SỐ 69 (01-2022) mật độ giao thông đông đúc tàu thuyền qua lại Khi tàu thuyền tham gia giao thông khu vực luồng lạch, cảng biển với giám sát hệ thống VTS, thuyền viên đưa lời khuyên điều động để tránh nguy xảy với tàu tàu thuyền khác Với việc tích hợp kết nối thiết bị như: AIS, RADAR, CAMERA, ECDIS, VHF,… cho phép sĩ quan VTS nhận dạng theo dõi hoạt động tàu thuyền hành trình khu vực quản lý trạm VTS Theo quy định, việc phát tín hiệu AIS thực tàu thuyền tuỳ thuộc vào loại AIS lắp đặt Trong thực tế vận hành hệ thống VTS, sĩ quan thấy đơi khơng thể có tín hiệu AIS từ tàu thuyền lý như: lỗi tín hiệu từ tàu phát; khu vực hành hải đơng đúc tín hiệu bị chậm trễ,… Trong tình cần có phương pháp nội suy để tìm lại liệu Cho đến nay, vài nghiên cứu liên quan đến toán nội suy liệu động học tin AIS bị khiếm khuyết công bố Trong nghiên cứu [1], phương pháp hàm vector đề cập cho tốn tìm lại liệu động học tàu thủy Trên quan điểm tiếp cận khác [2] đề xuất phương pháp tìm lại liệu AIS bị dựa phép nội suy toán học đơn thuần, phương pháp xác minh liệu phà chở khách Sewol Hàn Quốc Phát triển theo hướng tiếp cận này, nghiên cứu [3], kết hợp nội suy tuyến tính với nội suy đường cong có tính đến yếu tố điều động tàu, đó, nội suy đường cong xây dựng theo quy tắc vòng quay trở tàu để nội suy liệu động học Trong [4], phương pháp nội suy đề cập cho liệu AIS áp dụng khu vực luồng Singapore, tình hàng hải xét đến cho toán nội suy liệu AIS Gần đây, thực nghiệm liên quan đến toán nội suy liệu AIS tàu thủy thực với cảng Hải Phòng [5] TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Mặc dù nghiên cứu kể đạt kết đáng kể cho tốn nội suy tìm lại liệu AIS bị tàu, nhiên, nghiên cứu chưa đề cập đến đặc tính chuyển động tàu Trong báo này, phương pháp nội suy liệu động học tàu thủy AIS bị đề xuất cách kết hợp nội suy động học nội suy tuyến tính hình học Cụ thể phương pháp bao gồm hai phần: Dữ liệu động học tàu thủy tin AIS Trên tin AIS, liệu động học phát đến tàu thuyền khác trạm bờ VTS (Hình 1) bao gồm phần: Kinh vĩ độ (Longitude, Latitude), hướng mũi tàu (Heading), hướng thực tế (COG), tốc độ tàu (SOG) Thứ nhất: Hướng mũi tàu (Heading), hướng thực tế (COG) nội suy phép nội suy tuyến tính hình học; Thứ hai: Tốc độ tàu (SOG), vị trí tàu (Latitude, Longitude) tìm lại phép nội suy động học có tính đến chuyển động tàu Để đánh giá tính khả thi phương pháp nội suy đề xuất, thực nghiệm thực với liệu AIS tàu hành trình luồng Hải Phịng Hình Mơ tả khu vực bị liệu AIS Hình Dữ liệu động học AIS tàu phát đến trạm giám sát điều phối giao thông Hàng hải VTS Bảng Tần suất phát tin AIS loại A Trạng thái tốc độ tàu Tàu neo, tàu buộc cầu, tàu chạy với tốc độ nhỏ 3kts Tàu neo, tàu buộc cầu, tàu chạy với tốc độ lớn 3kts Tàu chạy với tốc độ khoảng 0-14 (kts) Tàu chạy với tốc độ khoảng 0-14 (kts) đổi hướng Tàu chạy với tốc độ khoảng 14-23 (kts) Tàu chạy với tốc độ khoảng 14-23 (kts)và đổi hướng Tàu chuyển động với tốc độ lớn 23 (kts) Tàu chạy với tốc độ lớn 23kts đổi hướng Khoảng thời gian phát tín hiệu (phút) 10 (giây) 10 (giây) 3,33 (giây) (giây) (giây) (giây) Tuỳ thuộc vào loại thiết bị AIS trang bị tàu mà thời gian phát tin khác Trong nghiên cứu này, xét AIS loại A Theo quy định Quốc tế tàu trang bị AIS loại A cần phải phát tin theo Bảng Theo Bảng 1, xác định số lượng liệu bị tin dựa tốc độ tàu Phương pháp nội suy liệu động học tàu thủy AIS xét đến đặc tính chuyển động tàu Trong phần này, nội dung phương pháp nội suy liệu động học tàu thủy AIS xét đến tính chuyển động tàu thủy, cụ thể nội dung phương pháp bao gồm: Thứ nhất: Bộ liệu động học AIS phân tách thành chuỗi thời gian tương ứng của: Kinh độ, vĩ độ, hướng mũi tàu, hướng thực tế, tốc độ thực tế; Thứ hai: Khoảng thời gian chứa liệu bị hay khiếm khuyết xác định thông qua Bảng 1; Thứ ba: Phép nội suy tuyến tính tốn học áp dụng với liệu động học hướng mũi tàu, hướng tàu thực tế; (giây) SỐ 69 (01-2022) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Cuối cùng: Tốc độ tàu, vị trí tàu nội suy phép nội suy động học có tính đến đặc tính chuyển động tàu Tốc độ tàu xác định theo hệ thức sau: t v(t ) = v(ti ) + a(t )dt 3.1 Nội suy tuyến tính (5) ti Gọi điểm Ai(ti, fi) Ai+1(ti+1, fi+1) điểm liệu liên thời gian liệu AIS hướng mũi tàu (Heading) hướng thật (COG), phương trình đường thẳng nối hai điểm liệu biểu diễn dạng sau: Gia tốc chuyển động tàu điểm liên tiếp mơ tả theo phương trình đây: a(t ) = v(ti +1 ) − v(ti ) ti +1 − ti (6) Thực nghiệm xác thực phương pháp f − fi Pi (t ) = f i + (t − ti ) i +1 ti +1 − ti (1) Trong đó: t thời điểm nằm khoảng thời gian từ thời điểm ti đến thời điểm ti+1 Một cách tổng quát, phương trình đường thẳng qua điểm liệu thể qua hệ thức: Trong phần này, thực nghiệm thực để xác minh tính khả thi phương pháp nội suy đề xuất Dữ liệu động học AIS tàu ghi nhận xử lý luồng Hải Phịng, tính tốn thực nghiệm thực công cụ MATLAB 2014a Chuyển động tàu luồng Hải Phịng mơ tả Hình n P(t ) = Pi (t ) (2) i =1 3.2 Nội suy động học Nội suy động học đề xuất để nội suy tốc độ tàu (SOG) kinh vĩ độ Trong phép nội suy này, phương trình chuyển động xem xét Theo học, phương trình chuyển động chất điểm viết dạng sau: t (t ) = (ti ) + v (t ) dt ti (3) t (t ) = (ti ) + v (t ) dt ti Tốc độ tàu theo hướng xác định theo hệ thức sau: v (t ) = v(ti ).c os(COG i ) v (t ) = v(ti ).sin (COG i ) (4) Hình Tàu hành trình luồng Hải Phịng Bảng Kết nội suy phương pháp đề xuất Thời gian Vĩ độ (Latitude) Kinh độ (Longitude) HDG COG SOG 10h04m52s 10h05m10s 10h05m32s 10h05m53s 10h07m19s 10h07m34s 10h07m54s 10h08m31s 200 48,78’ 20048,81’ 20048,85’ 20o48,89’ 20049,01’ 20049,03’ 20049,05’ 20049,09’ 1060 54,12’ 106054,09’ 106054,05’ 106o54,06’ 106053,84’ 106053,8’ 106053,754’ 106053,667’ 316o 315o 313o 311o 300o 298o 295o 289o 318,8o 318o 317o 315,7o 303o 300o 296o 288o 9,45kts 9,45kts 9,44kts 9,42kts 9kts 8,9kts 8,85kts 8,69kts SỐ 69 (01-2022) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 340 HDG 320 300 280 260 200 400 600 800 1000 1200 200 400 600 800 1000 1200 200 400 600 Time (s) 800 1000 1200 340 20.82 320 COG Latitude 20.815 300 20.81 280 20.805 260 20.8 200 400 600 800 1000 11 1200 106.91 10 SOG Longitude 106.9 106.89 106.88 106.87 106.86 200 400 600 Time (s) 800 1000 1200 Hình Dữ liệu vị trí tàu hành trình luồng Hải Phịng Bộ liệu động học AIS tàu hành trình luồng Hải Phòng ghi nhận từ thời điểm 10h00m02s đến thời điểm 11h00m59s Dữ liệu động học biểu diễn từ thời điểm h 10 00m02s đến thời điểm 10h19m27s, thời điểm 10h00m02s quy mốc 0s trục hoành, giá trị trục hồnh khoảng cách tính theo giây so với thời điểm 10h00m02s Hình Dữ liệu hướng mũi tàu, hướng thật tốc độ tàu dịch chuyển luồng Hải Phịng Sau có kết nội suy phương pháp, so sánh thực để xác định sai số phương pháp so với liệu thực tế, kết so sánh thể qua Bảng Từ sai số thấy hiệu phương pháp đề xuất khả thi để áp dụng cho tốn tìm lại liệu động học tàu thủy bị khu vực luồng lạch Các chuỗi liệu AIS tương ứng vị trí tàu, kinh độ, vĩ độ, hướng mũi tàu, hướng thực tế, tốc độ biểu diễn Hình Hình Trong phần này, giả sử tín hiệu AIS bị hai khoảng thời gian: Từ thời điểm 10h04m52s đến thời điểm 10h05m53s khoảng thời gian từ thời điểm 10h07m19s đến thời điểm 10h08m31s Áp dụng hệ thức phương pháp nội suy đề xuất cho liệu tương ứng, nội suy tuyến tính cho liệu hướng mũi tàu hướng tàu thực tế, đồng thời nội suy động học cho vị trí tàu tốc độ tàu, kết nội suy liệu giả sử bị thu thể qua Bảng 2, Hình 6, Hình Hình Kết nội suy kinh độ vĩ độ SỐ 69 (01-2022) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Bảng Sai số nội suy theo phương pháp đề xuất Sai số vị trí tàu (m) 14,82 97 9,26 46,3 38,2 39,9 30,4 Sai số hướng mũi tàu 10 10 20 20 -10 -10 -30 -40 Sai số hướng thực tế 001 -006 -002 10 -002 30 109 -007 Sai số tốc độ tàu 0,05kts -0,05kts -0,04kts -0,02kts 0kts 0,1kts 0,05kts -0,09kts pháp nội suy bao gồm hai phần: Nội suy tuyến tính để xác định hướng mũi tàu hướng thực tế, nội suy động học để xác định giá trị tốc độ tàu vị trí tàu Nội suy liệu AIS động học tàu thủy giúp tìm lại liệu bị mất, hỗ trợ điều tra tai nạn, số công tác nghiệp vụ quản lý hàng hải Trong nghiên cứu tiếp theo, yếu tố ảnh hưởng ngoại cảnh tính đến tốn nội suy liệu AIS động học tàu thủy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Q Hu, et al An Algorithm for Interpolating Ship Motion Vectors, International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, Vol.8, No.1, pp.35-40, 2014 [2] Van Suong Nguyen, Namkyun Im, Sang Min Lee The interpolation method for the missing AIS data of ship Journal of Navigation and Port Research, Vol.39, Issue 5, pp.377-384, 2015 Hình Kết nội suy Hướng mũi, hướng thực tế, tốc độ tàu Trong phần này, liệu AIS sử dụng để xác thực phương pháp giả sử bị khoảng thời gian ngắn, độ xác phương pháp chấp nhận Trong thực tế, khoảng thời gian liệu dài trạng thái tàu phụ thuộc vào yếu tố khác như: Mật độ tàu thuyền, độ rộng khu vực luồng, tính điều động tàu làm thay đổi tốc độ, hướng hành trình, ảnh hưởng ngoại cảnh tác động như: Sóng, gió, dịng chảy Trong nghiên cứu tiếp theo, nhóm tác giả tiếp tục phát triển hồn thiện phương pháp nội suy để tính đến yếu tố tác động kể Kết luận Trong báo này, phương pháp nội suy liệu động học tàu thủy tin AIS đề xuất tính đến đặc tính chuyển động tàu thủy Phương SỐ 69 (01-2022) [3] Ling-zhi Sang, Alan Wall, Zhe Mao, Xin-ping Yan, Jin Wang A novel method for restoring the trajectory of the inland waterway ship by using AIS data Ocean Engineering, Vol.110, pp.183-194, 2015 [4] Zhang, L.Y., Xiao, Z., Fu, X.J A novel ship trajectory reconstruction approach using AIS data Ocean Engineering Vol.159, pp.165-174, 2018 [5] KS Trần Đình Minh Nghiên cứu phương pháp phục hồi liệu AIS tàu hành trình luồng” Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 52 Trang, 2019 Ngày nhận bài: Ngày nhận sửa: Ngày duyệt đăng: 20/10/2021 19/11/2021 22/11/2021 TẠP CHÍ KHOA HỌC - CƠNG NGHỆ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP ERY RÚT GỌN KHỬ ĐỘ LỆCH RIÊNG LA BÀN TỪ HÀNG HẢI RESEARCH ON PROPOSING OF THE CONCISE ERY METHOD FOR MARINE MAGNETIC COMPASS ADJUSTMENT NGUYỄN VĂN SƯỚNG Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: nguyenvansuong@vimaru.edu.vn Tóm tắt Trong báo này, tác giả đề xuất phương pháp ERY rút gọn để khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải dựa tảng phương pháp ERY truyền thống kết hợp với kỹ thuật tính tốn giá trị độ lệch Ưu điểm phương pháp đề xuất yêu cầu khử độ lệch la bàn hướng thay hướng phương pháp ERY truyền thống qua giảm bước thực Nghiên cứu coi tham khảo hữu ích việc phát triển phương pháp hiệu để khử độ lệch la bàn từ Từ khóa: Phương pháp ERY rút gọn, Phương pháp ERY truyền thống, Khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải, kỹ thuật tính toán độ lệch la bàn Abstract In this article, the author proposes a concise ERY method to compensate the deviation of marine magnetic compass by combinating the traditional ERY method and a calculating technique of deviation components Compared to the traditional ERY method, this proposed method requires only to maneouver the ship in three directions instead of six ones to conduct marine magnetic compass adjustment Thus, the procedures for manetic compass adjustment are reduced significantly This study can be seen as a useful reference in deverloping more effective methods for marine magnetic compass adjustment Keywords: Concise ERY method, Traditional ERY method, Marine magnetic compass adjustment, Deviation calculating technique Đặt vấn đề Theo cơng ước quốc tế an tồn sinh mạng biển (SOLAS 1972), la bàn từ hàng hải yêu cầu 10 phải lắp đặt bên cạnh la bàn điện tàu thuyền vượt Đại dương Mặc dù khơng có độ xác cao loại la bàn điện la bàn từ lại có ưu điểm ngun lý hoạt động khơng phụ thuộc vào nguồn lượng điện Vì lý đó, la bàn từ hàng hải gọi la bàn chuẩn la bàn điện Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật trước vận hành khai thác tàu thuyền, la bàn từ hàng hải phải hiệu chỉnh độ lệch gây từ trường tàu sau lập bảng độ lệch cịn lại Xét lý thuyết [1], có hai phương pháp sử dụng để khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải phương pháp ERY phương pháp KOLONGA Phương pháp ERY khử độ lệch riêng la bàn từ cách cho tàu chạy hướng địa từ lực gây độ lệch lớn (bao gồm hướng N, S, E, W hướng phần tư NE, SE, SW, NW), phương pháp cho độ xác cao, dễ thực sử dụng thông dụng Ngược lại, phương pháp KOLONGA khử độ lệch hướng la bàn lực sinh độ lệch nhỏ Để thực việc khử la bàn từ theo phương pháp KOLONGA, người hiệu chỉnh la bàn phải sử dụng máy đo từ lực để xác định thành phần từ trường Do phương pháp cồng kềnh phương pháp ERY u cầu phải có máy đo từ lực Bên cạnh đó, độ xác phương pháp khơng cao phương pháp ERY [1] coi lực A’λH E’λH không Hiện với phát triển dịch vụ kỹ thuật hàng hải, giới xuất dịch vụ khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải từ xa hãng: SEA HARMONY, US MARINE SURVEY, JAPAN MARINE TECH SERVICE,… Ưu điểm dịch vụ chuyên gia khử la bàn hãng phối hợp với thuyền viên tàu để thực Đặc biệt nhiều hãng đưa phương pháp khử độ lệch cần dẫn tàu chạy hướng thay hướng phương pháp ERY, điều cho phép thực công tác khử tàu hành trình tiết kiệm thời gian khơng cần phải dẫn SỐ 69 (01-2022) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ tàu hướng ngược lại để khử lực khử thừa phương pháp ERY Với ưu điểm kể trên, thấy phương pháp khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải có bước cải tiến đáng kể Tuy nhiên, lý thuyết lại khơng chia sẻ phục vụ mục đích thương mại họ Cho đến nay, có nhiều nghiên cứu la bàn từ hàng hải như: Phát triển phương pháp xác định hệ số độ lệch la bàn từ hàng hải số trường hợp đặc biệt [2, 3, 4], hay nghiên cứu ảnh hưởng thay đổi vĩ độ đến độ lệch la bàn từ [5], nghiên cứu xác định tham số flinder tàu nghiêng [6] Mặt khác, có nghiên cứu liên quan đến việc phát triển phương pháp khử độ lệch la bàn từ như: khử độ lệch hướng đơn độc [7], hay nhận dạng khử độ lệch máy đo từ lực [8] Cả hai phương pháp [7, 8] có hạn chế định phải sử dụng máy đo từ lực để xác định thành phần từ trường Hình Các lực làm lệch tác dụng lên kim la bàn từ Như nỗ lực việc nghiên cứu cải tiến, nâng cao phương pháp ERY truyền thống (phương pháp thông dụng nhất), báo này, tác giả đề xuất phương pháp khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải gọi phương pháp ERY rút gọn dựa tảng phương pháp ERY truyền thống kỹ thuật tính tốn độ lệch Ưu điểm phương pháp đề xuất yêu cầu khử độ lệch la bàn hướng thay hướng phương pháp ERY truyền thống Phương pháp đề xuất xem tham khảo lý thuyết la bàn từ hàng hải Bên cạnh đó, xem nghiên cứu định hướng cho nghiên cứu đề xuất nhằm phát triển cải tiến lý thuyết truyền thống khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải Phương pháp ERY truyền thống khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải Trong phần này, báo nội dung tóm tắt phương pháp ERY khử độ lệch riêng la bàn từ [1] làm tảng để xây dựng phương pháp đề xuất phần Phương pháp ERY sử dụng thông dụng giới đơn giản dễ thực hiện, độ xác cao, khơng cần thiết bị đo từ trường phương pháp KOLONGA Tuy nhiên, để thực phương pháp cần thiết phải dẫn tàu hướng địa từ (bao gồm hướng hướng phần tư) Theo lý thuyết, có lực (Hình 1) gây độ lệch riêng la bàn từ lực A’λH, B’λH, C’λH, D’λH, E’λH lực sinh độ lệch tương ứng δA, δB, δC, δD, δE SỐ 69 (01-2022) Hình La bàn từ đặt mặt phẳng trục dọc tàu Trong thực tế, la bàn từ hàng hải đặt mặt phẳng trục dọc tàu (Hình 2) nên lực A’λH bị triệt tiêu lực E’λH nhỏ, nên công tác khử độ lệch riêng la bàn từ khử lực: B’λH, C’λH, D’λH Nguyên tắc chung để khử độ lệch gây lực B’λH, C’λH, D’λH khử lực sinh độ lệch hướng mà độ lệch sinh lớn nhất, quy trình khử lực sinh độ lệch tóm lược sau: Khử lực B’λH: Khi tàu chạy hướng đơng (E) (Hình 3), khơng biết độ lệch lực B’λH gây tổng độ lệch nên đưa nam châm dọc vào để khử hết toàn độ lệch hướng Sau cho tàu chạy hướng ngược lại (hướng tây (W)), điều chỉnh nam châm dọc để 11 TẠP CHÍ KHOA HỌC - CƠNG NGHỆ khử hết nửa độ lệch hướng nhằm khử lực khử thừa ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Để thực phương pháp ERY khử độ lệch, định phải dẫn tàu chạy hướng địa từ Sở dĩ phải dẫn tàu hướng ngược để khử lực ngồi lực gây độ lệch cần khử cịn có mặt hai lực (A’λH E’λH) nên độ lệch lực cần khử sinh Do vậy, phương pháp ERY truyền thống yêu cầu phải hai hướng ngược để khử hết độ lệch tổng hợp hướng thứ khử lực khử thừa hướng ngược lại Từ đặc điểm phương pháp ERY truyền thống, thấy rằng: Nếu xác định gần độ lệch lực làm lệch cần khử, ta hồn tồn khử độ lệch la bàn từ mà không cần phải cho tàu hướng ngược lại để khử lực khử thừa Hình Phương pháp ERY khử độ lệch gây lực B’λH Khử lực C’λH: Khi tàu chạy hướng bắc (N) (Hình 4), khơng biết độ lệch lực C’λH gây tổng độ lệch nên đưa nam châm ngang vào để khử hết tồn độ lệch hướng Sau cho tàu chạy hướng ngược lại (hướng nam (S)), điều chỉnh nam châm ngang để khử hết nửa độ lệch hướng nhằm khử lực khử thừa Đề xuất phương pháp ERY rút gọn khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải Trong phần này, nội dung phương pháp đề xuất trình bày cách chi tiết Ý tưởng đề xuất xác định gần giá trị độ lệch lực làm lệch tương ứng gây tạo lực khử lệch trực tiếp để khử hết độ lệch thay phải thực hai bước phương pháp ERY truyền thống Như vậy, mấu chốt phương pháp đề xuất xác định độ lệch lực gây độ lệch hướng sinh độ lệch lớn Khử lực D’λH: Khi tàu chạy hướng đơng bắc (NE) (Hình 5), khơng biết độ lệch lực D’λH gây tổng độ lệch nên đưa cầu sắt non (hoặc hộp sắt non) để khử hết độ lệch hướng Sau cho tàu chạy hướng đơng nam (SE), điều chỉnh cầu sắt non (hoặc hộp sắt non) để khử hết nửa độ lệch hướng nhằm khử lực khử thừa Hình Phương pháp ERY khử độ lệch gây lực D’λH 3.1 Kỹ thuật tính tốn độ lệch Hình Phương pháp ERY khử độ lệch gây lực C’λH 12 Trước tiên, độ lệch la bàn sinh lực A’λH, B’λH, C’λH, D’λH, E’λH xác định theo hệ thức: SỐ 69 (01-2022) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY A B C D E A B sin H d CcosH d (1) D sin 2H d Ecos2H d Trong đó: δA, δB, δC, δD, δE độ lệch tương ứng sinh lực A’λH, B’λH, C’λH, D’λH, E’λH; (A, B, C, D, E) hệ số độ lệch gần đúng; Hd hướng địa từ tàu Từ hệ thức (1), xác định cách gần độ lệch δA, δB, δC, δD, δE tương ứng lực A’λH, B’λH, C’λH, D’λH, E’λH sinh biết hệ số độ lệch gần A, B, C, D, E Các hệ số độ lệch gần đặc trưng cho lực mà chúng sinh độ lệch Cũng theo hệ thức (1), thấy hệ số A, B, C, D, E giá trị độ lệch lớn lực A’λH, B’λH, C’λH, D’λH, E’λH sinh tàu thay đổi hướng Hd từ 00 đến 3600 Mặt khác, theo tài liệu [1], lực A’λH lực E’λH nhỏ nên trường hợp độ lệch la bàn từ thay đổi lớn so với la bàn điện đến mức phải hiệu chỉnh lại la bàn từ khử lực B’λH, C’λH, D’λH Do vậy, thấy lực A’λH E’λH nhỏ nhiều so với lực B’λH, C’λH, D’λH từ trường tàu thay đổi Như vậy, hệ số độ lệch gần la bàn thể bảng độ lệch la bàn từ lần khử gần sử dụng lại với việc lấy hệ số độ lệch A E bảng để tiến hành tính tốn thao tác khử cho lần Mặt khác, không sử dụng hệ số A E bảng độ lần hiệu chỉnh gần nhất, sử dụng công thức độ lệch (2) để xác định giá trị A E: = A + BsinHd + CcosHd + Dsin2Hd + Ecos2Hd (2) Từ hệ thức (2), quan sát độ lệch hướng la bàn từ so với la bàn điện ta hồn tồn xác định hệ số gần A, B, C, D, E 3.2 Nội dung phương pháp đề xuất Như vậy, để khử độ lệch lực làm lệch B’λH, C’λH, D’λH gây ra, phương pháp đề xuất phát biểu sau: Bước 1: Lấy hệ số A E bảng độ lệch hiệu chỉnh la bàn từ lần gần nhất, từ tính toán gần giá trị độ lệch δA, δE hướng mà ta cần dẫn tàu để khử độ lệch lực B’λH, C’λH, D’λH gây lớn Nếu không sử dụng giá trị A E bảng độ lệch SỐ 69 (01-2022) trước tính tốn hệ số độ lệch gần A E la bàn từ điều kiện (la bàn có sai lệch lớn cần phải khử) cách quan sát độ lệch la bàn từ la bàn điện hướng khác áp dụng hệ thức (2) để tìm hệ số độ lệch gần Bước 2: Xác định giá trị độ lệch δB, δC, δD hướng mà lực sinh độ lệch lớn để khử Khử lực B’λH: Dẫn tàu chạy hướng đông (Hd=900), hướng lực B’λH sinh độ lệch lớn (B), đồng thời lực A’λH E’λH sinh độ lệch hướng (A-E) Quan sát độ lệch la bàn từ hướng δE, độ lệch tổng hợp xác định sau: E = A + B - E (3) Từ hệ thức (3), ta xác định giá trị độ lệch lớn B lực B’λH sinh hướng là: B = E - (A - E) (4) Vậy, để khử độ lệch lực B’λH sinh ra, ta đưa cặp nam châm dọc vào thân la bàn để khử độ lệch la bàn từ lệch góc E cịn lệch góc (A-E), điều có nghĩa ta khử xong lực gây độ lệch B’λH hướng mà lực sinh độ lệch lớn (Hd=90 0) mà không cần phải dẫn tàu chạy hướng 2700 Khử lực C’λH: Dẫn tàu chạy hướng bắc (Hd=0 0), hướng lực C’λH sinh độ lệch lớn (C), đồng thời lực A’λH E’λH sinh độ lệch hướng (A+E) Quan sát độ lệch la bàn từ hướng δN, độ lệch tổng hợp xác định sau: N = A + C + E (5) Từ hệ thức (5), ta xác định giá trị độ lệch lớn C lực C’λH sinh hướng là: C = N – (A + E) (6) Vậy, để khử độ lệch lực C’λH sinh ra, ta đưa cặp nam châm ngang vào thân la bàn để khử độ lệch la bàn từ từ lệch góc N cịn lệch góc (A+E), điều có nghĩa ta khử xong lực gây độ lệch C’λH hướng mà lực sinh độ lệch lớn (Hd=00) mà không cần phải dẫn tàu chạy hướng 1800 Khử lực D’λH: Dẫn tàu chạy hướng đông bắc (Hd=450), hướng lực D’λH sinh độ lệch lớn (D), đồng thời lực A’λH sinh độ lệch cố định (A) Quan sát độ lệch la bàn từ hướng δNE, độ lệch tổng hợp xác định sau: 13 TẠP CHÍ KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ NE = A + D JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY (7) Từ hệ thức (7), ta xác định giá trị độ lệch lớn D lực D’λH sinh hướng là: D = NE - (A ) (8) Vậy, để khử độ lệch lực D’λH sinh ra, ta đưa cặp cầu sắt non miếng sắt non vào thân la bàn để khử độ lệch la bàn từ từ lệch góc NE cịn lệch góc (A), điều có nghĩa ta khử xong lực gây độ lệch D’λH hướng mà lực sinh độ lệch lớn (Hd=450) mà không cần phải dẫn tàu chạy hướng 1350 Bước 3: Sau khử xong lực gây độ lệch, quan sát độ lệch la bàn từ la bàn điện hướng hướng áp dụng hệ thức (2) để tìm hệ số độ lệch gần (A, B, C, D, E) cho việc thành lập bảng độ lệch lại lần khử để kết thúc trình hiệu chỉnh la bàn từ hàng hải Như vậy, sở lý thuyết phương pháp đề xuất trình bày Có thể thấy rằng, nội dung phương pháp kết hợp phương pháp ERY truyền thống kỹ thuật tính tốn độ lệch lực gây ra, tác giả gọi phương pháp đề xuất phương pháp ERY rút gọn với ưu điểm cần thực khử độ lệch la bàn từ hàng hải hướng thay hướng phương pháp ERY truyền thống 3.3 Phạm vi áp dụng phương pháp đề xuất Như biết, phương pháp ERY truyền thống áp dụng với ba trường hợp cần thiết phải khử độ lệch la bàn từ hàng hải là: tàu đóng mới; tàu vừa kết thúc sửa chữa nhà máy; độ lệch thay đổi lớn sau khoảng thời gian dài khai thác Tuy nhiên, tàu hành trình sử dụng phương pháp ERY truyền thống gây thời gian tốn nhiên liệu phải dẫn tàu chạy hướng, việc làm trễ thời gian tàu đến cảng so với thời gian dự kiến Trong trường hợp vậy, áp dụng phương pháp ERY rút gọn (được đề xuất nghiên cứu này) để thực khử độ lệch la bàn hướng nhằm tiết kiệm nhiên liệu thời gian chạy tàu Ngược lại, phương pháp ERY rút gọn u cầu phải có hệ số A E gần làm sở tính tốn độ lệch lực làm lệch gây ra, trường hợp tàu đóng mới, tàu vừa kết thúc sửa chữa nhà máy, giá trị A E không cịn Điều có nghĩa phương pháp ERY rút gọn có độ xác áp 14 ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI dụng để khử độ lệch la bàn từ tàu đóng vừa sửa chữa nhà máy xong Như vậy, tàu hành trình biển nên áp dụng phương pháp ERY rút gọn để tiết kiệm thời gian nhiên liệu Cịn tàu đóng sửa chữa nên áp dụng phương pháp ERY truyền thống để có độ xác độ tin cậy cao Kết luận Trong nghiên cứu này, tác giả đề xuất phương pháp gọi phương pháp ERY rút gọn để khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải Phương pháp đề xuất kết hợp phương pháp ERY truyền thống kỹ thuật tính tốn độ lệch lực làm lệch sinh Đóng góp phương pháp đề xuất yêu cầu khử độ lệch hướng thay hướng phương pháp ERY truyền thống Do đó, giảm thiểu thời gian, bước thực hiện, tiết kiệm nhiên liệu so với việc phải dẫn tàu hướng để khử độ lệch phương pháp ERY truyền thống Hiện tại, phương pháp đề xuất nghiên cứu mặt lý thuyết mà chưa ứng dụng thực tế Do thời gian tới, tác giả làm thực nghiệm để đánh giá độ xác, độ tin cậy phương pháp đề xuất thực tế Cuối cùng, lý thuyết mà nghiên cứu đưa xem tham khảo hữu ích nhằm định hướng cho nghiên cứu để phát triển, nâng cao, cải tiến phương pháp ERY truyền thống khử độ lệch riêng la bàn từ hàng hải TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Hoà, Nguyễn Minh Đức, Lại Thế Việt La bàn từ Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 182 Tr 2013 [2] Van Suong Nguyen.Calculation of the deviation coefficients for marine magnetic compass Journal of International Maritime Safety, Enviromental Affairs and Shipping, Vol.2, Issue.2, pp.112-115, 2019 [3] Nguyễn Văn Sướng Xác định hệ số độ lệch B C la bàn từ tàu hành trình Tạp chí khoa học công nghệ Hàng hải, Số 66, Tháng 2021 [4] Nguyễn Văn Sướng Tính tốn hệ số độ lệch riêng la bàn từ Hàng hải xét đến thành phần hệ số độ lệch bậc cao Tạp chí khoa học công nghệ Hàng hải, Số 68, Tháng 11, 2021 [5] Basterretxea, I., Vila, J.A and Perez Labajos, C.A Latitude error in compass deviation Polish Maritime Research, Vol.83, pp.25-31, 2014 SỐ 69 (01-2022) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY [6] Basterretxea I., Vila J., and I Sotes Determing flinders’ bar correction by heeling the ship Journal of Maritime research, Vol.X, No.3, pp.7-12, 2013 [7] Lushnikov, E.M., Compensation of Magnetic Compass Deviation at Single Any Course., Transnav, the International Journal of Marine Navigation and Safety of sea Transportation, Vol.5, No.3, pp.303-307, 2011 SỐ 69 (01-2022) KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ [8] Meleshko V.V., S.L Lakoza, S.A.Sharov, Method of Identifying and Eliminating Magnetic Compass Deviation, 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering, 2017 Ngày nhận bài: Ngày nhận sửa: Ngày duyệt đăng: 19/12/2021 29/12/2021 02/01/2022 15 ... bị tin dựa tốc độ tàu Phương pháp nội suy liệu động học tàu thủy AIS xét đến đặc tính chuyển động tàu Trong phần này, nội dung phương pháp nội suy liệu động học tàu thủy AIS xét đến tính chuyển. .. nghiên cứu chưa đề cập đến đặc tính chuyển động tàu Trong báo này, phương pháp nội suy liệu động học tàu thủy AIS bị đề xuất cách kết hợp nội suy động học nội suy tuyến tính hình học Cụ thể phương... thiện phương pháp nội suy để tính đến yếu tố tác động kể Kết luận Trong báo này, phương pháp nội suy liệu động học tàu thủy tin AIS đề xuất tính đến đặc tính chuyển động tàu thủy Phương SỐ 69