Bài giảng chi tiết đại cương hàng hải

Những khái niệm cơ bản

Trái đất - tọa độ của một điểm trên trái đất

1.1.1 Hình dạng và kích thước trái đất

Trái đất có hình dạng phức tạp và có thể được mô tả bằng nhiều hình dáng gần đúng khác nhau, tùy thuộc vào tính chất và mục đích của bài toán cụ thể.

- 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

Trái đất được coi như một hình cầu, thường được gọi là Địa cầu Năm 1924, thế giới đã đồng thuận xác định hình dáng của trái đất là hình Spheroid, được biết đến với tên gọi International Spheroid (1924).

Hình 1.1: trái đất dạng Geoid

Khi cắt trái đất hình spheroid bằng một mặt phẳng đi qua trục PnPs, ta nhận được một kinh tuyến dạng elip với hai bán trục lớn (a) và nhỏ (b) Độ dẹt của elip này được tính bằng công thức: f = (a - b) / a = 1 - (b / a).

Hình 1.2 Trái đất hình Spheroid Độ lệch tâm của elip kinh tuyến (e)

Nếu coi trái đất là hình cầu thì bán kính cầu bằng:

1.1.2 Tọa Độ Của Một Điểm Trên Mặt Đất

Trục địa dư, hay còn gọi là địa trục, là trục quay của Trái đất hình spheroid quanh trục nhỏ của elip kinh tuyến Trục này không cố định mà có sự thay đổi nhỏ theo không gian và thời gian, thể hiện qua dao động và tịnh tiến Giao điểm giữa trục địa dư và bề mặt spheroid của Trái đất được gọi là địa cực, bao gồm cực Bắc (Pn) và cực Nam (Ps).

Mặt phẳng xích đạo, vuông góc với trục địa dư và đi qua tâm trái đất, tạo ra giao tuyến với mặt Spheroid của trái đất, được gọi là đường xích đạo Đường xích đạo phân chia trái đất thành 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

Kinh tuyến địa dư được xác định là một nửa giao tuyến của mặt phẳng đi qua điểm PnPs với mặt Spheroid, tính từ Pn đến Ps Năm 1884, tại cuộc họp quốc tế ở New York, kinh tuyến đi qua đài thiên văn Greenwich (Anh) được công nhận là kinh tuyến số "0", hay còn gọi là kinh tuyến gốc Kinh tuyến đi qua vị trí của người quan sát 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 ()

Kinh độ địa dư (), hay còn gọi là Longitude (viết tắt: Long), là giá trị góc giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt phẳng đi qua kinh tuyến địa dư bất kỳ Nó cũng có thể được xác định thông qua giá trị góc cầu ở cực giữa hai kinh tuyến đó, hoặc trên cung xích đạo tính từ kinh tuyến gốc đến kinh tuyến địa dư.

Kinh độ địa dư được tính từ kinh tuyến gốc, với kinh độ đông ( E) biến thiên từ 0 đến 180 độ, quy ước dấu “+”, trong khi kinh độ tây ( W) được tính với dấu “-” Vĩ độ () cũng là một yếu tố quan trọng trong hệ tọa độ địa lý.

Khi nhận thức về hình dạng của trái đất thay đổi, kinh độ sẽ không bị ảnh hưởng, trong khi vĩ độ sẽ thay đổi tùy thuộc vào quan niệm đó Hiện có nhiều loại vĩ độ khác nhau.

- 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, hay còn gọi là vĩ độ quy chuyển, xuất hiện khi chúng ta chuyển hình dáng của Trái Đất từ dạng spheroid sang dạng cầu, tương ứng với góc U trong hình vẽ.

Vĩ độ được ký hiệu là N với dấu (+) khi điểm khảo sát nằm ở Bắc bán cầu và là S với dấu (-) khi điểm khảo sát ở Nam bán cầu, với giá trị biến thiên từ 0 đến 90 độ.

Hình 1.4 Kinh độ, vĩđộ của một điểm trên bề mặt trái đất

Vậy một điểm trên bề mặt trái đất được xác định bằng kinh độđịa dư và vĩ độ địa dư của nó, ví dụ điểm M có tọa độ: M(50 o 48’2N ; 14 o 31’5E)

1.1.2.3 Hiệu kinh độ và hiệu vĩ độ a Hiệu vĩ độ

Hiệu vĩ độ (H hoặc ) giữa hai điểm trên bề mặt trái đất là giá trị phần cung nhỏ của kinh tuyến nằm giữa hai vĩ tuyến của hai 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

Hình 1.5 Hiệu vĩ độ, 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.

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

Ví dụ: Tìm hiệu vĩ độ và hiệu kinh độ giữa 2 điểm F và T: lat F 50 o 48’N long F 1 o 07’W lat T 40 o 40’N long T 74 o 00W d.lat 10 o 08’S d.long 72 o 53’ W

Đơn vị chiều dài dùng trong hàng hải

Trên hình cầu, các đơn vị đo góc như độ và phút góc được sử dụng, nhưng trong hàng hải, để đo khoảng cách trên mặt đất, cần sử dụng các đơn vị chiều dài Hải lý được định nghĩa là chiều dài của một phút cung kinh tuyến, trở thành đơn vị đo lường quan trọng trong ngành hàng hải.

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 , 31 cos 2 

Từ công thức trên ta thấy giá trị 1 phút cung kinh tuyến thay đổi liên tục, tăng dần từxích đạo đến cực

Dựa vào bảng, chúng ta nhận thấy rằng ở mỗi vĩ tuyến khác nhau, giá trị độ dài 1 phút cung kinh tuyến cũng khác nhau Do đó, việc lựa chọn đơn vị đo sẽ gặp phải nhiều 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)

Một số quốc gia trên thế giới đã áp dụng đơn vị hải lý hàng hải theo quy định riêng, dựa vào vĩ độ trung bình của vùng biển hoặc tham khảo từ các nước khác Cụ thể, Pháp xác định 1 hải lý bằng 1852 m, trong khi Nhật Bản và Anh chọn 1 hải lý là 1853,18 m, còn Bồ Đào Nha quy định 1 hải lý là 1850 m.

Ngày nay, giá trị quy tròn chiều dài 1 phút cung kinh tuyến tại vĩ độ 45 độ được sử dụng làm đơn vị đo trong hàng hải, được 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

- 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 chỉ là một khái niệm tưởng tượng, phản ánh mặt phẳng pháp tuyến của trái đất tại vị trí của người quan sát Khi ở trên biển trong những ngày trời quang đãng, người ta nhận thấy một đường giới hạn giữa mặt nước và bầu trời, được gọi là Đường chân trời nhìn thấy (hay chân trời biểu kiến) BB’ Sự xuất hiện của đường chân trời này là do hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong khí quyển, khiến cho tia sáng không di chuyển thẳng mà theo một đường cong với bán kính cong R1.

Góc nghiêng chân trời nhìn thấy (d) là góc kẹp giữa mặt phẳng chân trời thật và tiếp tuyến của cung cầu tia sáng từ mắt người quan sát tới chân trời.

Tầm nhìn xa chân trời của người quan sát được xác định bởi cung vòng cầu của tia sáng từ mắt tới chân trời, được ký hiệu là D (D tương ứng với cung AB trong hình 1.4 bên dưới).

Hình 1.7 Tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy

Giá trị D được tính bằng công thức sau:

(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), phản ánh khả năng nhìn thấy các mục tiêu ở khoảng cách lớn Ký hiệu Dh đại diện cho tầm nhìn xa chân trời, được quan sát từ đỉnh mục tiêu BB’.

AB = AE + BE  Dm = De + Dh

Hình 1.8 Tầm nhìn xa mục tiêu d 90  -C/2 B

Trên cơ sở của công thức tính De ta viết được:

- Trong hải đồ Anh: độ cao h tính bằng feet, để có Dm tính bằng hải lý ta có công thức:

Trong hải đồ Việt Nam và Liên Xô cũ, các hải đăng được ghi với độ cao e = 5 mét, tương ứng với De = 4,7 hải lý; trong khi đó, trong hải đồ Anh, độ cao là e = 15 feet Do đó, khi độ cao e khác 5 mét, cần phải thực hiện hiệu chỉnh một lượng Δ.

Tầm nhìn xa của hải đăng khi độ cao là 5 mét được gọi là tầm nhìn xa địa dư Vào ban đêm, tầm nhìn xa này còn phụ thuộc vào cường độ và màu sắc của nguồn sáng, được gọi là tầm nhìn xa quang học, và được xác định thông qua các 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 được xác định dựa trên điều kiện Mực nước lớn sóc vọng trung bình (MHWS) hoặc mực trung bình của các con nước lớn cao hơn (MHHW) Do đó, nếu thủy triều tại thời điểm cụ thể khác với các điều kiện này, cần tính toán tầm nhìn xa của hải đăng bằng công thức phù hợp.

Hình 1.9: Các mực nước thuỷ triều

Khi thời tiết trong sáng và có điều kiện khúc xạ tốt, tầm nhìn xa của hải đăng sẽ được cải thiện, cho phép phát hiện sớm hơn so với bình thường Ngược lại, trong điều kiện thời tiết xấu, khả năng nhìn xa của hải đăng sẽ bị hạn chế.

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)

Mặt phẳng chân trời thật là mặt phẳng nằm ngang đi qua mắt người quan sát Mặt phẳng kinh tuyến chứa trục trái đất, và khi nó đi qua người quan sát, được gọi là mặt phẳng kinh tuyến người quan sát Mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với mặt phẳng kinh tuyến người quan sát được gọi là mặt phẳng đông tây (R) 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

Giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến của người quan sát và mặt phẳng chân trời thật tạo thành đường Bắc-Nam Đường thẳng nằm trên mặt phẳng chân trời thật và vuông góc với đường Bắc-Nam được gọi 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 từtrước đi qua vịtrí 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

Hình 1.11: Hệ nguyên vòng b Hệ bán vòng

Vòng chân trời thật được phân chia thành hai phần bởi đường kinh tuyến Bắc-Nam Điểm mốc được xác định là điểm Bắc hoặc Nam, và giá trị góc được tính từ 0 độ đến 180 độ theo hai hướng Đông và Tây.

Khi viết phương vị bán vòng, người ta quy định như sau:

- 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 45 o , 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

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 thống vũng được thực hiện bằng cách ghi tên đầu trục với tên điểm gốc, theo sau là chữ E hoặc W, với giá trị chỉ giới hạn trong vòng 45 độ Ví dụ, cách ghi này có thể được thể hiện như sau:

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, hệ ca được sử dụng để chia vòng nguyên thành 32 phần bằng nhau, mỗi phần tương ứng với 11,25° Tuy nhiên, trong thực hành hàng hải, hệ thống này ít được áp dụng.

Hiện nay, trong cuộc sống và hàng hải, hệ giờ được sử dụng phổ biến, với việc chia hệ nguyên vòng thành 12 múi giờ, tương tự như cách đồng hồ hoạt động trong đời sống hàng ngày.

1.3.3 Hướng trên biển a Khái niệm các hướng

Trong hàng hải, có nhiều khái niệm về hướng như hướng gió, hướng dòng chảy, và hướng chạy tàu Hướng chạy tàu còn được chia thành các khái niệm như hướng la bàn, hướng địa từ, hướng thật và hướng thực tế.

Hướng bắc thật (True north), viết tắt là P hoặc N T, là hướng chỉ về điểm chính Bắc của kinh tuyến mà người quan sát đang đứng Phương hướng này thường được xác định từ phần bắc của kinh tuyến.

Hướng hành trình, hay còn gọi là True Course (viết tắt là C), là hướng đi theo phương ngang từ một điểm đến một điểm khác mà tàu sẽ di chuyển Hướng này được tính từ hướng Bắc thật theo chiều kim đồng hồ Ví dụ, nếu tàu được định hướng từ điểm A đến điểm B với góc 150 độ, ta sẽ ghi chú là C150 trong quá trình thao tác.

Hướng mũi tàu (Ship Heading), viết tắt là Hdg, là góc giữa hướng Bắc thật và trục dọc của tàu hướng về phía mũi tại một thời điểm cụ thể Giá trị của Hdg được đo theo chiều kim đồng hồ, dao động từ 000° đến 360°.

Chúng ta còn có các khái niệm sau:

- Hướng la bàn: Compass Heading - ký hiệu Hdg C : là hướng mũi tàu so với kinh tuyến la bàn Giá trị tính từ 0-360 độ

- Hướng địa từ: Magnetic Heading – ký hiệu Hdg M : là hướng mũi tàu so với kinh tuyến địa từ Giá trị tính từ 0-360 độ

Hướng thực tế, viết tắt là CMG (Course Made Good), hay còn gọi là HTT, đề cập đến hướng di chuyển của tàu so với đáy biển Đây là hướng thực tế mà con tàu di chuyển khi chịu tác động từ các yếu tố bên ngoài như gió, dòng nước và các yếu tố khác.

(Intended course to steer) (Actual track)

Phương vị thật (B T), hay còn gọi là PT, là góc giữa hướng Bắc của kinh tuyến người quan sát và đường thẳng nối từ vị trí người quan sát đến mục tiêu Giá trị của phương vị thật được tính theo chiều kim đồng hồ, dao động từ 0° đến 360°.

Phương vị la bàn B C (Compass Bearing) là giá trị phương vị được đo bằng la bàn mà chưa qua hiệu chỉnh sai số Nó được xác định bởi góc giữa kinh tuyến la bàn và đường nối từ vị trí la bàn đến điểm đo mục tiêu c, phản ánh góc mạn của mục tiêu.

H ải đồ

Hải đồ là tài liệu quan trọng trong ngành hàng hải, giúp dẫn tàu an toàn và hiệu quả kinh tế Chất lượng hải đồ ảnh hưởng lớn đến việc điều hướng tàu từ điểm này đến điểm khác Trên hải đồ, chúng ta có thể vẽ các hướng đi, đánh dấu vị trí tàu, nhận biết chướng ngại vật, luồng giao thông và thiết bị an toàn cần thiết cho chuyến đi.

Việc triển khai mặt đất lên mặt phẳng có thể tạo ra những biến dạng nhất định, tuy nhiên với độ chính xác cho phép, phương pháp này vẫn có thể được sử dụng hiệu quả để thiết lập các hải đồ.

Phép chiếu bản đồ là quá trình chuyển đổi mặt đất lên mặt phẳng theo một quy luật biến dạng nhất định Hình chiếu của các kinh tuyến và vĩ tuyến trên bản đồ được gọi là mạng lưới kinh vĩ.

Ta có hai phép chiếu hải đồ phổ biến trong ngành hàng hải là phép chiếu Mercator và phép chiếu Gnomonic

1.4.1.2 Tỉ lệ xích trên bản đồ Định nghĩa: tỉ lệ xích là mức độ thu nhỏkích thước trên thực địa được diễn tả ở trên bản đồ

Có các loại tỉ lệxích như sau: a Tỉ lệ riêng

Tỉ lệ riêng tại điểm I theo hướng đã định được xác định bằng tỉ số giữa đoạn vô cùng bé (dli) gần điểm I và khoảng cách tương ứng (dlo) ngoài thực địa.

Tỉ lệ số là một phân số với tử số là một đơn vị và mẫu số là số đơn vị độ dài tương ứng ngoài thực địa Ví dụ, tỉ lệ 1/50.000 có nghĩa là mỗi đơn vị trên bản đồ tương ứng với 50.000 đơn vị ngoài thực địa Thước tỉ lệ, hay còn gọi là tỉ lệ thẳng, giúp người dùng dễ dàng hiểu và áp dụng tỉ lệ này trong thực tế.

Tỉ lệ thẳng trên bản đồ thể hiện mối quan hệ giữa chiều dài trên bản đồ và chiều dài thực tế ngoài đời, ví dụ như tỉ lệ 1/2.000.000 có nghĩa là 1mm trên bản đồ tương ứng với 2 km ngoài thực địa Tỉ lệ diện tích (Pi) cũng cần được xem xét để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa diện tích trên bản đồ và diện tích thực tế.

Là tỉ số giữa diện tích VCB tại một điểm nào đó tương ứng với diện tích tại điểm đó ngoài thực địa

1.4.2.1 Định nghĩa đường Locxô Đường Lốc xô: trên địa cầu luôn cắt các kinh tuyến dưới những góc có giá trị không thay đổi Nếu chúng ta dẫn tàu theo đường lốc xô thì sẽ rất tiện lợi vì hướng chạy tàu được giữ nguyên, như vậy không phải bẻ lái liên tục để thay đổi hướng trong quá trình hành hải Chính vì lí do đó, đường locxo được sử dụng để chạy tàu phổ biến hiện nay

Tên tiếng Anh là Rhumb line

Hình 1.19 Đường Lốc xô trên địa cầu

Để thực hiện phép chiếu trên hải đồ đi biển, cần đảm bảo rằng các giá trị góc kẹp giữa thực địa và hải đồ phải tương đương, nhằm bảo đảm tính đẳng giác của phép chiếu Tàu cần theo đường Loc xo để tránh việc đổi hướng liên tục, và trên địa cầu, Loc xo được thể hiện dưới dạng đường xoắn ốc Do đó, phép chiếu cần đảm bảo rằng đường Loc xo trên hải đồ là đường thẳng Cuối cùng, độ biến dạng của hải đồ phải nằm trong giới hạn cho phép, giúp người dùng dễ dàng sử dụng các đơn vị đo mà không làm ảnh hưởng đến độ chính xác cần thiết.

Người ta thấy rằng sử dụng phép chiếu hình trụ pháp tuyến đẳng giác do nhà bác học Mercator đềxướng thỏa mãn được các yêu cầu nói trên

1.4.2.2 Cơ sở của phép chiếu Mercator

Cho một hình trụbao quanh trái đất hình Spheroid, tiếp xúc tại xích đạo, tâm chiếu đặt tại tâm trái đất

Hình 1.20 cơ sở phép chiếu Mercator

Khi trải mặt trụ trên mặt phẳng theo điều kiện đẳng giác, các kinh tuyến sẽ trở thành những đường thẳng song song, trong khi các vĩ tuyến cũng song song và vuông góc với các đường kinh tuyến Điều này đảm bảo tính chính xác của phép chiếu trong không gian.

Chiếu khu vực giới hạn bởi abcd trên địa cầu (AD dọc theo phương kinh tuyến, AB dọc vĩ tuyến) ta được hình chiếu ABCD

- Độ tăng tỉ lệ xích dọc theo kinh tuyến: m = AD/AD

- Độ tăng dọc theo vĩ tuyến: n = AB/AB Điều kiện đẳng giác là m = n

Vĩ độ ti ế n Ở trên hải đồ Mercator, khoảng cách tính từ xích đạo tới một vĩ tuyến nào đó (D) được gọi là vĩ độ tiến

1.4.2.3 Đường Oc tô Đường ngắn nhất nối 2 điểm trên địa cầu gọi là đường Oc tô Nếu coi trái đất có dạng Spheroid thì đường đó gọi là đường trắc địa, còn nếu coi trái đất là hình cầu thì đó chính là một cung vòng lớn Trên hải đồ Mercator hình chiếu của đường Oc to là một đường cong có bề lồi quay về cực

Hình 1.22 Hình chiếu đường Oc tô trên hải đồ Mercator

1.4.3 Đo khoảng cách trên hải đồ Mercator

Trên mỗi hải đồ, khung ngang thể hiện giá trị kinh độ với các kinh tuyến được phân bổ đều và chia đến phút Khung dọc ghi giá trị vĩ độ, cũng được chia thành từng phút, tương ứng với mỗi phút là một hải lý Mercator Đặc biệt, trên hải đồ Việt Nam, mép trong đo hải lý trong khi mép ngoài ghi giá trị hệ mét (kilomet).

Hải đồ Mercator có đặc điểm biến dạng khiến giá trị độ dài 1 phút cung kinh tuyến thay đổi dọc theo kinh tuyến, dẫn đến sai số lớn khi đo khoảng cách giữa hai vị trí xa nhau Để khắc phục vấn đề này, một số phương pháp đã được đề xuất để đảm bảo độ chính xác trong việc đo đạc khoảng cách trên hải đồ.

Để đo khoảng cách đoạn Loc xô, ta xoay đoạn thẳng song song với kinh tuyến và gióng hai đầu mút lên khung dọc hải đồ Trong thực tế, có thể sử dụng compa để đo trực tiếp trên đoạn thẳng, sau đó đặt lên khung dọc hải đồ tại vị trí gần tương xứng với hai đầu mút của đoạn thẳng đó.

Phương pháp 2: Để đo đoạn thẳng cắt kinh tuyến ở góc lớn, ta gióng điểm giữa của đoạn đo sang khung hải đồ và sử dụng đơn vị hải lý tại đó làm đơn vị đo cho toàn bộ đoạn Đây là phương pháp phổ biến trong lĩnh vực hàng hải.

- Phương pháp 3: lấy đơn vị đo ở vĩ độ trung bình của đoạn đo để làm đơn vị đo

(phương pháp1) (phương pháp 2) (phương pháp 3)

Hình 1.23 Đo khoảng cách trên hải đồ Mercator

1.4.4 Phép chiếu Gromonic Ở các vùng có vĩ độ cao, nếu sử dụng phép chiếu Mercator để biểu diễn mặt đất thì độ biến dạng rất lớn Mặt khác, hình chiếu của các cung vòng lớn, đường Oc tô trên hải đồ Mercator là những đường cong, việc thao tác nó rất khó khăn Trong lúc chúng ta cần chúng là những đường thẳng để thao tác được đơn giản hơn

Phép chiếu phương vị phối cảnh Gnomonic giải quyết được những thiếu sót trên của phép chiếu Mercator

Cơ sở của phép chiếu Gnomonic

Thủy triều

Thủy triều là hiện tượng mực nước biển thay đổi do lực tạo triều, chủ yếu từ sức hút của Mặt Trăng và Mặt Trời lên nước trên bề mặt trái đất, kết hợp với lực ly tâm của hành tinh Các thiên thể khác cũng tạo ra lực tạo triều, nhưng mức độ ảnh hưởng rất nhỏ.

Hình 1.25 sức hút của mặt trăng lên lớp nước trên bề mặt trái đất

Mặt trăng, do khoảng cách gần với trái đất, có sức hút lớn hơn Mặt trời, dẫn đến tác động mạnh mẽ hơn đến thủy triều Những vị trí trên trái đất gần Mặt trăng và phía đối diện chịu ảnh hưởng lớn nhất, làm cho mực nước ở đây dâng cao, trong khi mực nước ở khu vực chính giữa hạ thấp, tạo ra hiện tượng nước ròng.

- Nước lớn (High Water): thủy triều dâng lên cao nhất trong một chu kỳ dâng lên hạ xuống.

- Nước ròng (Low Water): thủy triều hạ xuống thấp nhất trong một chu kỳ dâng lên hạ xuống

- Số 0 hải đồ (Chart datum): là mực nước cơ sở để tính độ cao thủy triều hải đồ

- Biên độ triều (tide range): hiệu số giữa độ cao nước lớn và độ cao nước ròng

- Triều cường (Spring Tide): Nghiên cứu thủy triều trong một tháng âm lịch

Mặt trăng hoàn thành một vòng quanh trái đất, dẫn đến hiện tượng triều cường vào những ngày trăng non (mùng 1 âm lịch) và trăng tròn (15 âm lịch), khi thủy triều đạt mức cao nhất và thấp nhất Hiện tượng này, còn được gọi là triều sóc-vọng, xảy ra do lực tạo triều mạnh nhất trong chu kỳ, khi trái đất, Mặt trăng và Mặt trời nằm trên một đường thẳng.

Triều kiệt (Neap Tide) là hiện tượng thủy triều có biên độ nhỏ nhất, xảy ra vào ngày mùng 8 và 23 âm lịch Trong thời gian này, lực tạo triều đạt mức thấp nhất do Mặt trăng và Mặt trời nằm vuông góc với trái đất, dẫn đến sự dâng và hạ của nước biển với mức độ ít biến động.

Hình 1.26 biên độ triều 1.5.2 Phân loại thủy triều

1.5.2.1 Bán nhật triều (Semi-diurnal tide)

Trong khoảng 24 giờ 50 phút, tại vị trí A, có hiện tượng hai lần nước lớn và hai lần nước ròng Hiện tượng này thường xảy ra khi Mặt Trăng ở trên mặt phẳng xích đạo của Trái Đất.

Trong khoảng thời gian 24 giờ 50 phút, tại một số vị trí trên trái đất, hiện tượng có một lần nước lớn và một lần nước ròng xảy ra Hiện tượng này thường xuất hiện khi Mặt trăng ở vị trí xa nhất so với mặt phẳng xích đạo của trái đất.

1.5.2.3 Triều hỗn hợp (Mixed tide)

Trong khoảng 24 giờ 50 phút, một vị trí trên trái đất trải qua hai lần thủy triều lớn và hai lần thủy triều ròng, nhưng độ cao của chúng lại khác nhau Hiện tượng này thường xảy ra ở một số khu vực (vị trí B) khi Mặt trăng nằm xa mặt phẳng xích đạo của trái đất.

Hình 1.27 phân loại thủy triều

1.5.3.1 Ảnh hưởng của thủy triều đến hoạt động hành hải

Lịch thuỷ triều là tài liệu quan trọng để dự đoán thủy triều, bao gồm các bảng số liệu dự đoán trong vòng một năm tại nhiều cảng Ngoài ra, lịch thủy triều còn cung cấp các chỉ dẫn và bài toán mẫu giúp người dùng hiểu rõ hơn về phương pháp dự đoán thủy triều.

Hiện nay trong ngành hàng hải sử dụng lịch thủy triều địa phương và lịch thủy triều Anh là chủ yếu

Hình 1.28 Giới hạn bao phủ của lịch thủy triều Anh

1.5.3.3 Các bài toán dự đoán thủy triều

Gồm có hai bài toán chính:

 Tìm độ cao thủy triều tại một thời điểm cho trước ở một cảng nào đó

 Tìm thời điểm để có độ cao thủy triều cho trước ở một cảng nào đó

Dẫ n tàu

Hành hải suy tính

Quá trình hành hải của tàu từ điểm xuất phát đến đích là một chuỗi dự đoán liên tục, bao gồm việc xác định đường đi và quãng đường tàu có thể chạy Việc xác định vị trí tàu không chỉ giúp kiểm tra các dự đoán trước đó mà còn phục vụ cho các dự đoán tiếp theo, đảm bảo hành trình của tàu diễn ra an toàn và hiệu quả.

2.1.1 Vị trí dựđoán– sai số tích luỹ của vị trí dựđoán

Vị trí dự đoán là điểm gần đúng trên hành trình tàu tại một thời điểm cụ thể, được xác định dựa trên các yếu tố tính toán Trong trường hợp không có biện pháp kiểm tra, việc dự đoán vị trí tàu là cần thiết Tùy thuộc vào các yếu tố được sử dụng trong tính toán, có hai loại vị trí dự đoán.

Khi chỉ dựa vào các yếu tố như hướng đi, tốc độ hiện tại và thời gian hành trình đã qua, vị trí dự đoán đạt được sẽ nằm trên hướng dự định hành trình của tàu, được gọi là True course Trong tiếng Anh, vị trí này được gọi là Dead Reckoning position (DR).

Khi tính toán vị trí dự đoán của tàu, việc đưa vào các yếu tố ảnh hưởng bên ngoài như góc dạt do gió và dòng chảy là rất quan trọng Điều này giúp xác định vị trí dự đoán chính xác hơn, nằm trên hướng dự đoán thực tế của tàu, được gọi là "Course Made Good" trong tiếng Anh, và thường được nhắc đến là Estimate Position.

2.1.1.2 Sai số tích luỹ trong vị trí dự đoán

Vị trí dự đoán có thể coi là gần đúng, và độ chính xác của nó phụ thuộc hoàn toàn vào các giá trị đầu vào trong quá trình tính toán, đồng thời có tính chất tích lũy theo thời gian.

Tại thời điểm t1, tàu đang ở vị trí A với vận tốc V Sau khoảng thời gian T, tàu di chuyển một quãng đường S và sẽ đến vị trí dự đoán B.

Hình 2.1 Sai sốtích lũy của vị trí dựđoán

Thực tế do có sai số ở hướng đi (±C) và sai số quãng đường (±S) Giá trị S sẽ lớn dần khi thời gian tính toán từA đến B càng lớn

Do có sai số trong các đại lượng dự đoán, vị trí tàu không còn là một điểm mà được phân bố trong diện tích abcd Vì diện tích này chỉ gần đúng, người ta có thể sử dụng một vòng tròn với tâm là điểm B và bán kính là δ để tính toán dễ hơn, hoặc sử dụng một elip với bán trục dài theo hướng chạy tàu (a = ΔS) và bán trục ngắn (b = S.εo / 60).

Lưu ý rằng không sử dụng vị trí hoặc diện tích vị trí dự đoán để dẫn tàu trong các khu vực có nhiều chướng ngại hàng hải

2.1.2 Dựđoán vị trí tàu khi có ảnh hưởng của gió và hải lưu

2.1.2.1 Khái niệm về dạt gió

Khi con tàu di chuyển trên biển, nó sẽ chịu tác động của gió tổng hợp, bao gồm gió tự nhiên và gió do chuyển động của tàu Cấu trúc hứng gió của thân tàu nổi trên mặt nước sẽ nhận lực từ gió, và mức độ tác động này phụ thuộc vào tốc độ, hướng gió và diện tích hứng gió hiệu dụng Những yếu tố này sẽ gây ra các hiện tượng khác nhau trên tàu.

- Làm tăng tốc độ di chuyển của tàu (gió xuôi hoặc chếch)

- Làm giảm tốc độ tàu (gió ngược hoặc vát)

- Làm lệch hướng chuyển động của tàu (Gió ngang, chếch hoặc vát) Trọng tâm tàu lúc này sẽ di chuyển trên hướng lệch với hướng định lái (hướng thật)

Góc lệch giữa hướng thật và hướng di chuyển của trọng tâm tàu khi bị gió tác động gọi là Góc dạt gió (Leeway), ký hiệu là α

Hình 2.2 Các loại gió gọi theo góc thổi vào tàu

Gió vát phảiGió chêch trái

2.1.2.2 Khái niệm về hải lưu

Hải lưu là sự dịch chuyển tịnh tiến của khối nước biển theo phương ngang, chịu tác động từ các yếu tố bên ngoài như gió, lực tạo triều và chênh lệch áp suất giữa các vùng Hải lưu được đặc trưng bởi hai yếu tố chính: tốc độ dòng chảy và hướng của dòng chảy.

Trong hàng hải, tốc độ dòng chảy được đo từ tâm la bàn ra biên, theo hệ nguyên vòng hoặc hệ ca, tương ứng với tên chân trời mà hải lưu chảy tới, và thường được tính ngược với hướng gió.

Trong khu vực hàng hải có hải lưu tác động, góc dạt nước (Drift angle) được xác định bởi góc giữa hướng thật (khi không có gió) hoặc hướng thực tế do gió (khi có gió) và hướng dịch chuyển thực tế của tàu.

Các vector tốc độ sau sẽ tạo nên một Tam giác tốc độ:

- Tốc độ tàu chỉ trên tốc độ kế (đây là gía trị tốc độ tương đối của con tàu so với mặt nước) - Vlog

- Tốc độ thực tế của trọng tâm tàu do hải lưu tác động –VMG

- Tốc độ hải lưu Vdrift

Hình 2.3 Ảnh hưởng của hải lưu

2.1.2.3 Góc dạt tổng hợp a Định nghĩa

Khi tàu di chuyển trên biển, nó sẽ chịu ảnh hưởng từ gió và hải lưu, dẫn đến việc chuyển động lệch khỏi hướng đã định Góc giữa hai hướng này được gọi là góc dạt tổng hợp, ký hiệu là γ = ± α ± β Hướng thực tế của tàu trong tình huống này sẽ được xác định dựa trên góc dạt tổng hợp.

CMG = C ± γ = C ± α ± β b Thao tác khi có dạt tổng hợp

Khi có dạt tổng hợp, chúng ta có thể giải quyết các bài toán thuận nghịch để xác định các yếu tố chưa biết Phương pháp giải quyết trong trường hợp này tương tự như cách xử lý dạt nước đã được giới thiệu.

Giá trị tốc độ Vlog và Slog luôn được xác định dựa trên hướng thực tế do gió (CMG), đặc biệt khi sử dụng các loại tốc kế chỉ tốc độ tương đối.

Bài toán thuận liên quan đến việc xác định hướng đi của tàu (Hdg), vận tốc tương đối của tàu (vlog), góc dạt gió (α), cùng với hướng và vận tốc hải lưu Để giải quyết vấn đề này, chúng ta cần tính toán hướng dịch chuyển thực tế (CMG) và vận tốc thực tế của tàu (VMG).

Hình 2.4 Bài toán thuận khi có dạt tổng hợp

Lập kế hoạch hành trình

Ý nghĩa của việc lập kế hoạch hành trình

Theo thống kê, khoảng 80% tai nạn hàng hải xảy ra do yếu tố con người, trong đó 75% vụ mắc cạn của tàu là do lỗi của các sỹ quan hàng hải và kế hoạch hành trình không đầy đủ Vì vậy, Kế hoạch hành trình (Passage Plan) là nội dung quan trọng thường được kiểm tra tại cảng biển, theo quy định của bộ luật Quản lý an toàn (ISM Code).

Kế hoạch hành trình là một quy trình quan trọng cần được tổ chức tốt và lập cẩn thận trước khi tàu rời bến Quy trình này kéo dài từ khi tàu khởi hành cho đến khi cập bến, bao gồm ba bước chính.

- Thực hiện và kiểm tra kế hoạch

2.2.1 Thu nhận thông tin Đây là một bước quan trọng trong qúa trình lập kế hoạch hành trình Dựa vào những thông tin thu được để vạch đường đi sơ bộ, sau đó sỹ quan hàng hải phải ghi lại các số liệu và tài liệu đã sử dụng, cùng với những lưu ý khác… vào mẫu quy định (Passage Plan) của phòng quản lý an toàn công ty Trong mỗi chuyến đi, kế hoạch hành trình để ở buồng lái và được các sỹ quan trực ca ký xác nhận đã hiểu rõ nội dung của kế hoạch

Các nguồn thông tin sẵn có bao gồm:

- Kế hoạch khai thác của công ty, đó chính là cảng đi, cảng đến, tình trạng tàu

Các thông báo hàng hải, bao gồm thông báo dành cho người đi biển (ANM), thông báo địa phương và thông báo qua mạng lưới VTĐ, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hải đồ và các ấn phẩm hàng hải Những thông báo này hỗ trợ việc lập kế hoạch phòng tránh, đảm bảo an toàn cho người đi biển.

Các ấn phẩm hàng hải là nguồn thông tin quan trọng, giúp tham khảo và tính toán một tuyến đường an toàn, đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế trong việc vận chuyển.

Các ấn phẩm hàng hải bao gồm:

Người ta chia các ấn phẩm ra làm 2 loại: a Những ấn phẩm hàng hải được Cục thủy văn Anh cung cấp (có ký hiệu là NP) Gồm có:

Các tập Hàng hải chỉ nam (Admiralty Sailing Directions) từ NP 1 đến NP 72 là tài liệu tham khảo thiết yếu cho việc thao tác hải đồ và lập kế hoạch hành trình.

Cẩm nang của người đi biển (The Mariner’s Handbook) – NP 100 là quyển sách cung cấp thông tin hữu ích cho những người đi biển, đồng thời bổ sung cho Hàng hải chỉ nam.

- Các tuyến đường trên đại dương thế giới (Ocean Passages for the World)

NP 136 là ấn phẩm quan trọng cho việc lập kế hoạch hành trình trên các tuyến đường ngoài đại dương Ấn phẩm này cung cấp những lời khuyên hữu ích khi chọn tuyến hành trình và thông tin về khoảng cách giữa các cảng chính.

37 các thông tin về các yếu tố ảnh hưởng như gió, dòng chảy, các vùng băng nguy hiểm có thể gặp phải

Bảng khoảng cách (Admiralty Distance Tables) – NP 350 cung cấp thông tin về khoảng cách hành trình ngắn nhất tính bằng hải lý giữa các cảng chính trên toàn cầu.

- Danh mục các hải đăng và tín hiệu sa mù (Amiralty List of Lights and Fog

Bộ tín hiệu NP 74 đến NP 84 bao gồm 11 tập, cung cấp danh mục chi tiết về các trạm hải đăng và đèn biển quan trọng cho hàng hải, cùng với các trạm tín hiệu sa mù.

- Danh mục các trạm phát VTĐ (Admiralty List of Radio Signals)

- Các xuất bản về thủy triều Lịch thủy triều – ATT, gồm có 4 tập (xem phần

Dự tính thủy triều bằng lịch thủy triều Anh)

- Các ấn phẩm vềthiên văn b Các sách tham khảo, sổ tay, các sách giáo trình… được các phòng cung ứng cung cấp (ký hiệu CBs, BRs, S )

Sau khi nghiên cứu hải đồ, sỹ quan hàng hải sẽ quyết định tuyến đường cho tàu Việc lựa chọn đường đi phải đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế An toàn luôn là yếu tố hàng đầu, tiếp theo là sự chú ý đến hiệu quả kinh tế trong hành trình.

2.2.2.2 Thực hành thao tác trên hải đồ

Sau khi chuẩn bị đầy đủ các hải đồ và đảm bảo chúng đã được chỉnh sửa cẩn thận, sỹ quan hàng hải sẽ tiến hành các công việc cần thiết, nắm vững các thông tin quan trọng đã được nêu.

Vạch đường đi cho tàu là thao tác quan trọng trong hải đồ, giúp xác định lộ trình dự kiến mà tàu sẽ di chuyển Quá trình này cần tính toán kỹ lưỡng các yếu tố ngoại cảnh như thời tiết, hải lưu, địa hình và an ninh để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hành trình.

- Xây dựng các đường giới hạn đối với những khu vực cần tránh

- Đánh dấu những mục tiêu hay sử dụng để xác định vị trí tàu

- Xác định khoảng cách trên từng đoạn đường (giữa các điểm chuyển hướng)

- Dự tính các điểm neo chờ ở hai đầu bến hoặc nơi ẩn nấp khi gặp các tình huống xấu vì thời tiết, vì sự cố…

- Ghi chép các nội dung đã thao tác, các ấn phẩm đã sử dụng, thông số thuỷ triều, hải lưu ở hai đầu bến, vùng luồng hẹp… vào Passage Plan

Kiểm tra toàn bộ các công việc đã thực hiện bằng cách sử dụng các bản Danh mục kiểm tra buồng lái (Bridge Check lists) có sẵn trên tàu để đảm bảo mọi quy trình đều được tuân thủ.

38 xếp lại toàn bộ hải đồ đã thao tác theo thứ tự hướng hành trình để tiện sử dụng

2.2.3 Thực hiện và kiểm soát kế hoạch

Kế hoạch hành trình đã được lựa chọn và phê duyệt bởi thuyền trưởng, do đó các sỹ quan trực ca buồng lái phải thực hiện một cách nghiêm túc, không ai có quyền thay đổi kế hoạch này.

Một số phương pháp xác định vị trí tàu bằng địa văn

2.3.1 Khái niệm vềxác định vị trí tàu

Quá trình dẫn dắt con tàu theo tuyến đường đã vạch là một quá trình dự đoán liên tục, nhưng do nhiều nguyên nhân, việc dự đoán này thường có sai số Những sai số này có thể tích lũy theo thời gian nếu không được kiểm tra và đánh giá thường xuyên Khi xác định được vị trí của tàu, chúng ta có thể đánh giá độ chính xác của vị trí dự đoán, loại trừ sai số tích lũy và kiểm tra việc thực hiện kế hoạch chuyến đi, từ đó nâng cao hiệu quả công việc dẫn tàu.

Việc xác định vị trí tàu là quá trình tìm mối liên hệ giữa vị trí các mục tiêu và vị trí tàu thông qua các dụng cụ hàng hải Điều này bao gồm việc xác định các đường đẳng trị, tức là các đường chứa vị trí tàu Sau khi xác định được các đường này, ta sẽ thao tác trên hải đồ để tìm giao điểm của chúng, từ đó xác định vị trí tàu tại thời điểm cụ thể.

2.3.2 Khái niệm đường đẳng trịvà đường vị trí

Đường đẳng trị là quĩ tích của tất cả các điểm có cùng một trị số của một đại lượng đo, được sử dụng trong quá trình xác định vị trí tàu.

Trong trường hợp các đường đẳng trị có hình dạng phức tạp khó vẽ trên hải đồ, người ta thay thế đoạn đường đẳng trị gần vị trí tàu bằng các đoạn thẳng tiếp tuyến Điều này giúp xác định vị trí tàu nhanh chóng mà vẫn đảm bảo độ chính xác trong giới hạn cho phép Những đoạn thẳng này được gọi là đường vị trí.

2.3.3 Một sốphương pháp xác định vị trí tàu bằng địa văn

Phương pháp xác định vị trí tàu bằng địa văn dựa vào các mục tiêu trên mặt đất có thể nhìn thấy bằng mắt thường hoặc bằng dụng cụ hàng hải, được ghi rõ trên hải đồ Việc tìm mối tương quan giữa các mục tiêu này và vị trí tàu là rất quan trọng Các dụng cụ thường được sử dụng để quan trắc bao gồm

- La bàn (la bàn từ hoặc la bàn con quay): dùng để xác định phương vị của mục tiêu

- Sextan: dùng để đo góc kẹp giữa hai mục tiêu hoặc độ cao của mục tiêu

- Radar hàng hải: dùng để đo phương vị và khoảng cách tới mục tiêu (xem phần “máy móc điện hàng hải”)

2.3.3.1 Phương pháp 2 hoặc 3 đường phương vị

Hình 2.7 xác định vị trí tàu bằng 2 và 3 đường phương vị

2.3.3.2.Phương pháp 2 hoặc 3 khoảng cách

Hình 2.8 xác định vị trí tàu bằng 2 và 3 đường khoảng cách

2.3.3.3 Phương pháp 1 phương vị và 1 khoảng cách

Hình 2.9 xác định vị trí tàu bằng 1 đường phương vị, 1 đường khoảng cách

2.3.3.4 Phương pháp 2 góc kẹp ngang

Hình 2.10 xác định vị trí tàu bằng 3 góc kẹp ngang

Thiên c ầ u – các h ệ to ạ độ trên thiên c ầ u

Khái niệm thiên cầu

Trong hàng hải học, việc xác định vị trí tàu thông qua quan trắc các mục tiêu địa văn yêu cầu phải biết vị trí của chúng trên hải đồ Tương tự, trong thiên văn hàng hải, cần xác định vị trí của các mục tiêu trên bầu trời Để đơn giản hóa việc giải quyết các bài toán thực tế và rút ra các nguyên tắc lý thuyết, khái niệm thiên cầu được đưa ra nhằm biểu diễn sự chuyển động của các thiên thể.

Thiên cầu là một quả cầu phụ trợ có bán kính tùy ý, với tâm là một điểm bất kỳ trong không gian Trên bề mặt của thiên cầu, người ta biểu diễn vị trí của các thiên thể cùng với những điểm đặc biệt trong lĩnh vực thiên văn học.

Các đường, điểm và vòng tròn chính trên thiên cầu :

Thiên cầu (Celestial Sphere) được hình dung với tâm là mắt người quan sát trên Trái Đất, nơi Trái Đất được xem như một hình cầu nhỏ bên trong Người quan sát đứng tại điểm O trên bề mặt Trái Đất, với vĩ độ là .

Hình 3.2 các đường điểm và vòng tròn chính trên thiên cầu

- P n P s là thiên tr ụ c (song song với trục trái đất), các điểm P n , P s là thiên c ự c

Thiên Xích đạo là một vòng tròn lớn có mặt phẳng vuông góc với thiên trục, chia thiên cầu thành hai nửa: bán cầu Bắc và bán cầu Nam.

Thiên cực Bắc) và bán cầu Nam (chứa Thiên cực Nam)

- Vòng tròn lớn đi qua thiên đỉnh và thiên đế là vòng th ẳng đứ ng

- Đường Z-n ( Zenith-Nadir) là đường dây dọi ( đường thẳng đứng ) đi qua vị trí người quan sát Điểm Z là thiên đỉnh và điểm n là thiên đế

Nửa vòng tròn lớn nối liền các điểm PN và PS được gọi là thiên kinh tuyền (Celestial Meridian) Thiên kinh tuyến đi qua thiên đỉnh được gọi là thiên kinh tuyến thượng (kinh tuyến ngày) PN-Z-PS, trong khi phần chứa thiên đế được gọi là thiên kinh tuyến hạ (kinh tuyến đêm) PN-n-PS.

Mặt phẳng chân trời thật là mặt phẳng vuông góc với đường dây dọi tại mắt người quan sát, cắt thiên kinh tuyến tại hai điểm N (Bắc) và S (Nam), giúp xác định phương hướng tương tự như trong địa văn.

- Chúng ta có mối liên hệ quan trọng như sau: góc NOPN = 

Người ta sử dụng sự biểu diễn thiên cầu như vậy để nghiên cứu sự chuyển động của các thiên thể và giải một số bài toán

Khái niệm thiên cầu cho phép chúng ta thay thế hướng tới các thiên thể bằng các điểm trên mặt cầu, chuyển đổi các mặt phẳng thành các vòng tròn và thay thế các góc bằng các cung.

Các h ệ t ọ a độ c ủ a thiên th ể

Trong thiên văn hàng hải, có ba hệ tọa độ chính được sử dụng, bao gồm hệ tọa độ chân trời, hệ tọa độ xích đạo loại 1 và hệ tọa độ xích đạo loại 2 Trong số này, hai loại tọa độ đầu tiên thường được áp dụng nhiều nhất.

3.2.1 Hệ tọa độ chân trời

Trong hệ tọa độ thiên cầu, hướng chính của đường thẳng đứng được coi là hướng chính, trong khi chân trời thật và kinh tuyến của người quan sát là những vòng tròn chính Vị trí của bất kỳ điểm nào trên thiên cầu được xác định bằng hai tọa độ chân trời: phương vị và độ cao Phương vị (A) của thiên thể là góc cầu tại thiên đỉnh, được xác định bởi kinh tuyến của người quan sát và vòng thẳng đứng của thiên thể Phương vị cũng được đo bằng một cung tương ứng trên vòng chân trời thật, bắt đầu từ kinh tuyến người quan sát và kết thúc tại vòng thẳng đứng đi qua thiên thể.

Hình 3.3: hệ tọa độ chân trời

- Phương vị nguyên vòng A: được đo bằng cung trên vòng chân trời thật từ điểm N về phía E đến vòng thẳng đứng chứa thiên thể Độ lớn từ 0 o - 360 o

- Phương vị bán vòng (A 1/ 2 ): được đo từ kinh tuyến người quan sát từ điểm

Phương vị bán vòng được xác định theo hướng Bắc (N) hoặc Nam (S), từ đó hướng về phía Đông (E) hoặc Tây (W) đến vòng thẳng đứng của thiên thể Độ lớn của phương vị này dao động từ 0° đến 180° và có thể được biểu diễn như sau: ví dụ A 1 / 2 = N 105° E hoặc A 1 / 2 = 105° NE.

- Phương vị 1/ 4 (A 1/ 4 ): được đo bằng cung trên đường chân trời từ các điểm

N hay S về phía E hay W đến vòng thẳng đứng chứa thiên thể, có trị số từ 0 o

Độ cao (h) của thiên thể là góc tại tâm thiên cầu, được xác định giữa mặt phẳng chân trời thật và hướng tới thiên thể Cách biểu diễn này tương tự như trong phương vị 1/2 và độ cao còn có thể được đo bằng cung tương ứng.

44 trên vòng thẳng đứng của thiên thể từ chân trời đến vị trí của thiên thể Độ cao có thể có giá trị từ - 90 o đến 90 o

1.2.2.1 Hệ tọa độ xích đạo loại I

Trong hệ tọa độ thiên văn, hướng chính thể hiện hướng thiên trục, trong khi các vòng chính đại diện cho thiên xích đạo và kinh tuyến của người quan sát Vị trí của bất kỳ điểm nào trên thiên cầu được xác định thông qua hai tọa độ: góc giờ và xích vĩ Góc giờ của thiên thể (t) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí của nó trên bầu trời.

Là cung của thiên xích đạo tính từ kinh tuyến thượng người quan sát về phía

W đến kinh tuyến của thiên thể, có giá trị từ 0 o - 360 o và được gọi là góc giờ Tây (hoặc gọi là giờ qui ước)

Góc giờ thực dụng được tính từ kinh tuyến thượng về phía Đông hoặc Tây đến kinh tuyến qua thiên thể, với giá trị từ 0 đến 180 độ, thường được sử dụng trong các bài toán thiên văn Đối với mỗi người quan sát cụ thể trên Trái Đất, góc giờ được tính từ kinh tuyến của chính người đó, được gọi là góc giờ địa phương (tL) Ngược lại, góc giờ thế giới (tG) là góc giờ địa phương của người quan sát đứng trên kinh tuyến Greenwich.

Xích vĩ là góc tại tâm thiên cầu, nằm giữa mặt phẳng thiên xích đạo và hướng tới thiên thể Nó được đo bằng cung tương ứng trên kinh tuyến của thiên thể, từ xích đạo đến vị trí của thiên thể.

- Nếu thiên thể nằm ở bán cầu Bắc, xích vĩ của nó mang tên N

- Nếu thiên thể nằm ở bán cầu Nam, xích vĩ của nó mang tên S

Hình 3.4 hệ tọa độxích đạo loại I

3.2.2.2 Hệ tọa độ xích đạo loại II

Trong hệ tọa độ thiên văn, các vòng cơ bản bao gồm thiên xích đạo và kinh tuyến của điểm xuân phân, được gọi là điểm Aries (ký hiệu ) Điểm Aries có vị trí quan trọng vì nó liên quan đến chuyển động hằng năm của mặt trời.

Trong hệ tọa độ này, vị trí của thiên thể trên thiên cầu được đặc trưng bởi 2 tọa độ: xích kinh (  ) và xích vĩ (  ) a Xích kinh ()

Góc cầu tại cực của thiên cầu được xác định bởi các kinh tuyến của điểm xuân phân và thiên thể Góc  có thể được đo bằng cung trên xích đạo từ điểm  đến kinh tuyến của thiên thể, theo hướng ngược với cách tính góc giờ Tây Độ lớn của góc  dao động từ 0° đến 360° và không có tên cụ thể Để hiểu rõ hơn, cần xem lại phần hệ tọa độ xích đạo loại 1.

Hình 3.5 hệ tọa độxích đạo loại II

3.2.2.3 Tam giác cầu vị trí của thiên thể và các yếu tố của nó

Sau khi xây dựng thiên cầu theo vĩ độ đã cho và xác định vòng thẳng đứng cùng kinh tuyến của thiên thể C, chúng ta tạo ra tam giác cầu PNZC với các đỉnh là thiên cực PN, thiên đỉnh Z và vị trí của thiên thể C Tam giác này được gọi là tam giác thị sai của thiên thể.

Các yếu tố của tam giác thị sai là:

- Góc ởthiên đỉnh chính là phương vị trong cách tính bán vòng A 1/ 2

- Góc ở thiên cực chính là góc giờ thực dụng tính từ kinh tuyến người quan sát, tức là góc giờ địa phương

- Góc ở thiên thể gọi là góc thị sai (q) và ít khi được sử dụng trong Thiên văn hàng hải

- Cạnh P NC = 90 o -  hay là cực cự 

- Cạnh ZC = 90 o - h hay là đỉnh cự z

Tam giác thị sai kết nối các tọa độ thiên văn h, A, δ và t với tọa độ địa lý của người quan sát Trong đó, vĩ độ φ được đưa trực tiếp vào tam giác thị sai, trong khi kinh độ được tính qua công thức λ = tL - tG.

Ta có công thức quan trọng của tam giác thị sai:

Sin(h) = sin(  )sin(  ) + cos(  )cos(  )cos(t L )

Giải tam giác thị sai theo công thức tam giác cầu trong thiên văn thực hành cho phép xác định tọa độ của người quan sát hoặc vị trí trên hải đồ Từ tam giác thị sai, chúng ta cũng có thể tính phương vị để áp dụng vào việc hiệu chỉnh la bàn Vì vậy, tất cả các bài toán cơ bản trong thiên văn hàng hải đều có thể được giải quyết thông qua việc sử dụng tam giác thị sai.

Thiên kinh tuyến người quan sát

chuyển động của thiên thể trên thiên cầu

Đặc điểm chuyển động của trái đất

4.1.1 Các định luật của Keppler về qui luật chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời

Gồm có 3 định luật chính như sau:

- Các quĩ đạo của các hành tinh (trong đó có Trái đất) là những hình elip mà mặt trời là 1 trong 2 tiêu điểm của nó

Diện tích mà các bán kính vectơ của hành tinh quét được trong những khoảng thời gian bằng nhau là bằng nhau, điều này giải thích sự chuyển động không đều của các hành tinh trên quỹ đạo Cụ thể, khi gần mặt trời, các hành tinh di chuyển nhanh hơn, trong khi khi ở xa mặt trời, tốc độ di chuyển của chúng sẽ chậm hơn.

Bình phương thời gian hoàn thành một vòng quay của hành tinh quanh mặt trời (chu kỳ sao) tỷ lệ thuận với lập phương khoảng cách trung bình của hành tinh đó đến mặt trời.

- S1, S2: những chu kỳ sao của 2 hành tinh nào đó

Theo định luật a1, a2, khoảng cách trung bình của các hành tinh so với mặt trời ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động của chúng Cụ thể, những hành tinh gần mặt trời sẽ có tốc độ chuyển động nhanh hơn so với những hành tinh ở xa.

4.1.2 Chuyển động của trái đất theo quĩ đạo quanh mặt trời

Trái đất không chỉ quay quanh trục của mình mà còn chuyển động quanh mặt trời theo định luật Kepler Trong quá trình này, trục chính của trái đất (địa trục) giữ một hướng không đổi trong không gian và nghiêng với mặt phẳng quỹ đạo elip một góc 66 độ 30 phút Thêm vào đó, địa trục còn có sự dao động riêng gọi là tính tiến động.

Chuyển động nhìn thấy ngày đêm của các thiên thể

Tất cả các thiên thể di chuyển trên bầu trời theo một chu kỳ hàng ngày, và vào cùng một giờ mỗi ngày, chúng ta lại thấy các ngôi sao ở vị trí tương tự Hầu hết các thiên thể di chuyển từ đông sang tây, nhưng một số thiên thể, như mặt trăng, có thể di chuyển từ tây sang đông trong một khoảng thời gian nhất định.

Hiện tượng thiên cầu quay quanh trục của nó là do sự quay của trái đất Trong thiên văn hàng hải, các hiện tượng thiên cầu được nghiên cứu từ góc nhìn của người quan sát Người quan sát cảm nhận rằng thiên cầu cùng với tất cả các thiên thể trên đó quay quanh trục của thiên cầu, và sự chuyển động này được gọi là "chuyển độ ng nhìn thấy ngày đêm của thiên cầu" Nếu chúng ta tưởng tượng đứng ngoài thiên cầu nhìn vào thiên cực Bắc PN, sẽ thấy rõ hơn về hiện tượng này.

Thiên cầu chuyển động theo chiều kim đồng hồ, tạo nên hiện tượng ngày và đêm, nhưng thực chất là do chuyển động quay của Trái Đất gây ra sự chuyển động ảo của các thiên thể.

Hiện tượng mọc-lặn và không mọc-không lặn của thiên thể

Hình vẽ dưới đây thể hiện thiên cầu được chiếu lên mặt phẳng kinh tuyến của người quan sát Hình chiếu này được tạo ra khi nhìn thiên cầu trực tiếp từ điểm E.

Khi quan sát, các mặt phẳng chân trời thật, thiên xích đạo và xích vĩ được thể hiện dưới dạng những đường thẳng Xích vĩ của thiên thể A có một phần nằm trên đường chân trời và một phần nằm dưới Từ thiên thể này, chúng ta có thể rút ra những kết luận quan trọng.

- Điều kiện để thiên thể cắt đường chân trời hay có hiện tượng mọc lặn là:

- Điều kiện để thiên thể không cắt đường chân trời hay không có hiện tượng mọc lặn là:

Hình 4.1 điều kiện mọc lặn của thiên thể

Như vậy, khi // > 90 o - // và  cùng tên với  thì thiên thể không lặn (thiên thể

B), còn khác tên với  thì thiên thể không mọc (thiên thể C)

Chuy ển độ ng nhìn th ấ y c ủ a m ặ t tr ờ i, m ặt trăng

Chuyển động nhìn thấy của mặt trời và các hiện tượng liên quan

5.1.1 Chuyển động nhìn thấy hằng năm

Nếu như quan sát mặt trời trong một thời gian dài, ta có thể nhận thấy những điểm sau đây trong chuyển động nhìn thấy ngày đêm của nó:

- Các điểm mọc, lặn của mặt trời di chuyển theo đường chân trời từ ngày này sang ngày khác

Độ cao kinh tuyến của mặt trời, tức là độ cao của mặt trời khi đi qua thiên kinh tuyến của người quan sát, thay đổi một cách có hệ thống theo mùa Vào mùa hè, mặt trời xuất hiện cao hơn trên bầu trời, trong khi vào mùa đông, độ cao của mặt trời giảm xuống.

- Khoảng thời gian mặt trời ở trên chân trời và ở dưới chân trời thay đổi liên tục trong 1 năm

- Đều đặn hằng năm, tất cả các hiện tượng liên quan đến mặt trời đều được lặp lại cả về thời gian lẫn độ lớn

Mặt trời không chỉ chuyển động hàng ngày mà còn có chuyển động hàng năm trên thiên cầu, được gọi là "chuyển động nhìn thấy hằng năm của mặt trời".

Hoàng đạo là đường đi của mặt trời trên thiên cầu, được xác định bởi xích vĩ và xích kinh của mặt trời trong mỗi ngày Khi theo dõi vị trí của mặt trời trong suốt một năm, ta thấy tất cả các vị trí này tạo thành một vòng tròn lớn, nghiêng với mặt phẳng xích đạo một góc cố định là 23 độ 5 phút Mặt trời di chuyển trên hoàng đạo khoảng 1 độ mỗi ngày, tuy nhiên, tốc độ này không đồng đều Do đó, hoàng đạo chính là hình chiếu của quỹ đạo trái đất trên thiên cầu.

Hình 5.1 hoàng đạo và các phân điểm, chí điểm

Giao điểm của Hoàng đạo với xích đạo được gọi là các phân điểm Điểm xuân phân, nằm trong cung Bạch Dương (Aries), đánh dấu thời điểm mặt trời di chuyển từ Nam bán cầu lên Bắc bán cầu.

(21 - 3) và điểm Thu phân  (Libra) là điểm mặt trời di chuyển từ Bắc bán cầu xuống Nam bán cầu (23 - 9)

Các điểm trên Hoàng đạo cách nhau 90 độ được gọi là chí điểm, trong đó hạ chí là điểm L ở Bắc bán cầu và đông chí là điểm L ở Nam bán cầu Mặt trời đi qua điểm Hạ chí vào mùa hè (22 tháng 6) và điểm Đông chí vào mùa đông (22 tháng 12).

5.1.2 Các hiện tượng liên quan đến chuyển động nhìn thấy của mặt trời a Các đới khí hậu

Nhiệt lượng từ mặt trời đến các khu vực trên trái đất phụ thuộc vào góc chiếu của tia sáng Trong thiên văn, các vùng khí hậu được xác định dựa vào chuyển động hàng ngày của mặt trời trong một năm, thể hiện qua các dấu hiệu đặc trưng.

Vùng nhiệt đới là khu vực trên Trái Đất nơi mặt trời đi qua thiên đỉnh hai lần trong một năm Ở ranh giới của vùng này, mặt trời chỉ đi qua thiên đỉnh một lần vào giữa trưa Vùng nhiệt đới được giới hạn bởi hai vĩ tuyến 23°5' Bắc và 23°5' Nam.

Vùng ôn đới là khu vực mà mặt trời không bao giờ đạt đến thiên đỉnh, với sự xuất hiện của mặt trời mỗi ngày qua các lần mọc và lặn Có hai vùng ôn đới nằm ở hai bán cầu, được giới hạn bởi các vĩ tuyến 23 độ 5 phút Bắc và Nam đến 66 độ 5 phút Bắc và Nam.

Vùng hàn đới là những khu vực nơi mặt trời có những ngày hoàn toàn không mọc và những ngày hoàn toàn không lặn Có hai khu vực hàn đới nằm ở hai bán cầu, được giới hạn bởi các vĩ tuyến 66°5'N và 66°5'S gần hai cực Mùa trong năm tại những vùng này phụ thuộc vào độ cao của mặt trời khi đi qua kinh tuyến tại một địa điểm cụ thể.

Trong một năm, sự biến đổi nhiệt độ trên Trái Đất tạo ra các mùa khác nhau Lượng nhiệt nhận được tại một điểm cụ thể thay đổi theo thời gian, dẫn đến sự hình thành bốn mùa Mối quan hệ giữa vĩ độ mặt trời và vĩ độ địa phương được coi là dấu hiệu thiên văn cho sự bắt đầu và kết thúc của các mùa Khi độ nghiêng của mặt trời và vĩ độ địa phương cùng tên, đó là thời gian của mùa xuân và mùa hè; ngược lại, khi khác tên, chúng ta sẽ trải qua mùa thu và mùa đông.

Trên cơ sởđó, ngưới ta phân chia thành 4 mùa như sau:

- Mùa xuân: Từ 21 - 3 đến 22 - 6 và kéo dài trong 92, 9 ngày đêm

- Mùa hè: Từ 22 - 6 đến 23 - 9 và kéo dàitrong 93, 6 ngày đêm

- Mùa thu: Từ 23 - 9 đến 22 - 12 và kéo dài trong 89, 8 ngày đêm

Mùa đông diễn ra từ ngày 22 tháng 12 đến ngày 21 tháng 3 năm sau, kéo dài trong 89 ngày đêm Ở vùng nhiệt đới, sự thay đổi mùa có ý nghĩa khác so với các vùng vĩ độ trung bình hoặc cao, nơi mà độ cao của mặt trời thay đổi ít Do đó, vùng nhiệt đới chỉ có hai mùa chính: mùa khô và mùa mưa.

Chuy ển độ ng nhìn th ấ y c ủ a m ặ t trăng và các hi ện tượ ng liên quan

Bằng cách quan sát hàng ngày để xác định xích kinh và xích vĩ của Mặt Trăng, chúng ta có thể thao tác trên thiên cầu và tạo ra một vòng tròn lớn gần Hoàng đạo, nghiêng với Hoàng đạo một góc trung bình khoảng 5 độ 08 phút Vòng tròn này chính là quỹ đạo nhìn thấy của Mặt Trăng, được gọi là đường Bạch đạo.

Chu kỳ chuyển động nhìn thấy trên thiên cầu đối với các vì sao của mặt trăng là

27 ngày 7giờ 43 phút gọi là tháng sao, còn đối với mặt trời là 29 ngày 12 giờ 44 phút gọi là tháng âm lịch

5.2.2 Tuần (pha) và tuổi trăng

Mặt trăng, giống như các hành tinh khác, là một thiên thể tối tăm, được chiếu sáng nhờ việc phản xạ ánh sáng mặt trời Khi ở những vị trí tương đối khác nhau so với trái đất và mặt trời, hình dạng của mặt trăng sẽ thay đổi đối với người quan sát trên trái đất, thường được gọi là các pha của mặt trăng trong hàng hải.

Tuổi trăng là khoảng thời gian tính từ lúc trăng non đến một pha nào đó, dao động từ 1 ngày đến 29,5 ngày, gần 30 ngày Trong thiên văn học, tuổi trăng được xác định chính xác đến 0,1 ngày.

Một số pha trăng có các tên đặc biệt như sau :

Trong giai đoạn trăng non, người quan sát trên trái đất không thể nhìn thấy mặt trăng do ánh sáng mặt trời chiếu sáng phía đối diện Thời điểm này, tuổi của mặt trăng được tính là 0 hoặc 29 ngày.

- Thượng huyền, phần chiếu sáng của mặt trăng có hình bán nguyệt, cung tròn quay về phía tây Tuổi trăng bằng 7, 5 ngày

- Trăng tròn, người quan sát thấy toàn bộ đĩa mặt trăng được mặt trời chiếu sáng Tuổi trăng bằng 15 hay 16 ngày

- Hạ huyền, trăng có hình bán nguyệt, cung tròn quay về phía đông Tuổi trăng bằng 22, 5 ngày

Các pha trăng non và trăng tròn, được gọi là kỳ sóc vọng, cùng với các pha thượng huyền và hạ huyền, được biết đến như kỳ trực thế, là những thuật ngữ quan trọng trong lĩnh vực thủy triều.

Đo thời gian

Cơ sở đo thời gian

Vật chất tồn tại trong không gian ba chiều, trong khi thời gian chỉ tiến triển theo một chiều từ quá khứ đến tương lai Các đại lượng vật lý biến đổi theo dòng thời gian, như vị trí của thiên thể trên thiên cầu Điều này dẫn đến nhu cầu xây dựng các phương pháp đo thời gian Để đo một đại lượng vật lý, trước tiên cần chọn đơn vị đo phù hợp, đảm bảo tính thực tiễn và bất biến.

Khoảng thời gian một vòng quay của Trái đất quanh trục của nó được công nhận là đơn vị cơ bản của thời gian, tức là một ngày đêm, với điểm khởi đầu tính thời gian được xác định tại điểm xuân phân hoặc khi mặt trời cắt qua mặt phẳng kinh tuyến của người quan sát Sử dụng điểm xuân phân cho phép đo "thời gian sao", trong khi sử dụng mặt trời cho phép đo "thời gian Mặt trời" Do đó, thời gian trong mỗi hệ thống sẽ phụ thuộc vào kinh tuyến được chọn làm điểm khởi đầu, như kinh tuyến Greenwich, kinh tuyến địa phương, hoặc bất kỳ kinh tuyến nào khác.

Ngày sao – giờ sao

Là khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp điểm xuân phân đi qua kinh tuyến thượng của kinh tuyến người quan sát đã cho.

Ngày sao được chia thành các đơn vị nhỏ hơn là: giờ sao (bằng 1/ 24 phần của ngày sao), phút sao (hay 1/ 60 giờ sao) và giây sao (hay 1/ 60 phút sao)

Số đơn vị sao được tính từ thời điểm điểm xuân phân đi qua kinh tuyến thượng đến thời gian đã cho Thời gian sao được ký hiệu là S Ví dụ minh họa cho cách viết thời gian sao như sau:

Thời gian sao không được sử dụng để đo các khoảng thời gian lớn hơn của cuộc sống thường nhật vì nó không có ngày tháng lịch.

Ngày mặt trời thật - ngày mặt trời trung bình - giờ mặt trời trung bình

Cuộc sống hàng ngày của con người trên Trái Đất phụ thuộc vào chu kỳ ánh sáng và nhiệt độ do mặt trời mang lại Sự chuyển động của điểm xuân phân trên thiên cầu không giống với mặt trời, dẫn đến việc thời gian sao sẽ làm cho sự bắt đầu của ngày diễn ra vào những thời điểm khác nhau trong ngày và đêm.

Việc áp dụng hệ thống đo thời gian sao vào cuộc sống hàng ngày là không khả thi Do đó, thời gian sao chỉ phù hợp cho những vấn đề lý thuyết.

53 thuyết và tính toán của thiên văn, còn trong đời sống hằng ngày ta tính thời gian theo mặt trời

“Ngày đêm mặt trời thật là khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp tâm mặt trời đi qua kinh tuyến thượng trên cùng một kinh tuyến”

- Ngày đêm mặt trời thật dài hơn ngày đêm sao một lượng tương ứng với khoảng dịch chuyển của kinh tuyến mặt trời theo xích đạo là  = 1 o hay gần

- Sự biến thiên trong 1 ngày đêm của xích kinh mặt trời, theo các định luật của Kepler không cố định trong thời gian một năm

Chúng ta không thể coi một đại lượng biến thiên làm đơn vị để tính thời gian một cách chính xác Do đó, việc sử dụng ngày đêm hay chuyển động của mặt trời để đo thời gian là không khả thi.

6.3.2 Ngày trung bình - Giờ trung bình

Để có một đơn vị thời gian ổn định, cần thay thế Mặt trời thật bằng một điểm tưởng tượng trên thiên cầu, gọi là mặt trời trung bình (ký hiệu là ) Điểm này có chuyển động hằng năm tương tự như Mặt trời, giúp tạo ra một hệ thống đo thời gian chính xác hơn.

Chuyển động trung bình của mặt trời được qui ước là chuyển động đều trên xích đạo, theo cùng chiều và chu kỳ giống như chuyển động thực tế của mặt trời Để phục vụ cho cuộc sống hàng ngày, con người đã xây dựng một đơn vị thời gian dựa trên chuyển động này.

“Ngày đêm trung bình là khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mặt trời trung bình đi qua kinh tuyến hạ”

- Một ngày đêm trung bình được chia ra thành 24 giờ trung bình, 1 giờ được chia thành 60 phút, 1 phút thành 60 giây trung bình

Thời gian trung bình (T) được định nghĩa là tổng số giờ, phút và giây trung bình đã trôi qua kể từ khi mặt trời trung bình đi qua kinh tuyến hạ cho đến thời điểm cụ thể được đề cập.

- Thời gian trung bình đi kèm ngày tháng lịch, điều này khác với thời gian sao là không có ngày tháng

Thời gian trung bình đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống, khoa học và kỹ thuật, đồng thời được ứng dụng rộng rãi trong thiên văn hàng hải Các dụng cụ đo thời gian trên tàu đều cung cấp thông tin về giờ, phút và giây trung bình, giúp đảm bảo sự chính xác trong việc xác định thời gian.

Gi ờ múi, gi ờ lu ậ t, gi ờ mùa hè, gi ờ tàu, quan h ệ c ủ a chúng

Sử dụng giờ trung bình địa phương trong cuộc sống hàng ngày gây bất tiện, đặc biệt trên các phương tiện di chuyển như tàu biển và máy bay, vì cần phải điều chỉnh đồng hồ liên tục khi di chuyển về phía Đông hoặc phía Tây Do đó, vào năm 1884, việc tính toán thời gian theo múi giờ đã được thiết lập để giải quyết vấn đề này.

Trái đất được chia thành 24 múi giờ, mỗi múi kéo dài 15 độ kinh độ, bao gồm 12 múi giờ phía Đông (E) và 12 múi giờ phía Tây (W) Các kinh tuyến 0°, 15°, 30° cho đến 180° là trung tâm của từng múi giờ, trong khi các kinh tuyến 7°30’, 22°30’ và các bội số của 7°30’ xác định giới hạn của các múi Giờ múi được định nghĩa dựa trên các kinh tuyến này.

Giờ múi là giờ địa phương của kinh tuyến trung tâm, được công nhận là giờ chung cho toàn bộ phần lãnh thổ của múi Ký hiệu của giờ múi là Tm, và trong tiếng Anh, nó được gọi là Zone Time.

Múi giờ có kinh tuyến trung tâm là kinh tuyến Greenwich được xem là múi giờ gốc, hay múi số 0 Từ múi giờ này, các múi giờ khác được đánh số theo hướng Đông hoặc Tây, kéo dài đến múi số 12.

Để xác định số múi của một điểm hoặc con tàu, ta chia kinh độ của điểm đó hoặc của tàu cho 15 độ Thương số của phép chia sẽ cho biết số thứ tự của múi, trong đó nếu số dư nhỏ hơn 7 độ 30 phút thì giữ nguyên số thứ tự; nếu số dư lớn hơn 7 độ 30 phút, ta cần tăng số thứ tự lên một đơn vị.

30 thì ta cộng thêm 1 vào thương số sẽ được số múi giờ

Giờ luật là giờ được áp dụng theo sắc lệnh của chính phủ một nước nào đó nhằm phục vụ cho công việc và sinh hoạt của nước đó

Giờ mùa hè là một khái niệm phổ biến ở nhiều quốc gia thuộc vùng ôn đới và hàn đới, nơi mà thời gian ban ngày kéo dài trong mùa hè Để tận dụng ánh sáng tự nhiên, đồng hồ được điều chỉnh thêm 1 hoặc 2 giờ so với giờ luật, chỉ áp dụng trong mùa hè Trong suốt phần còn lại của năm, các quốc gia này quay lại sử dụng giờ luật bình thường.

Giờ tàu là giờ mà các đồng hồ của tàu lấy theo giờ múi hay giờ luật, tại một thời điểm đã cho.

6.4.4 Quan hệ giữa giờđịa phương - giờ múi - giờ thế giới

Trong thiên văn hàng hải, việc xác định giờ trung bình Greenwich (GMT) theo giờ múi hoặc chuyển đổi từ giờ địa phương sang giờ tàu là rất quan trọng Để thực hiện điều này, cần nắm vững công thức chuyển đổi giữa giờ thế giới và giờ địa phương.

TL = TG  NW E (N là số múi)

Vào lúc 3h ngày 6 tháng 4 trên kinh tuyến Greenwich, thời gian trên kinh tuyến 180 độ sẽ là 15h ngày 6 tháng 4 nếu coi đây là kinh tuyến Đông, hoặc 15h ngày 5 tháng 4 nếu coi là kinh tuyến Tây.

Đường đổi ngày được xác định theo kinh tuyến 180 độ, nơi mà việc chuyển đổi ngày diễn ra Tuy nhiên, ở một số khu vực, đường này có sự lệch nhỏ so với kinh tuyến 180 độ.

PHẦN C THIẾT BỊ HỖ TRỢ HÀNG HẢI

Các h ệ th ố ng vô tuy ế n d ẫn đườ ng

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System)

7.1.1 Cấu tạo hệ thống GPS

Hệ GPS bao gồm 3 khâu chính: vệ tinh, hệ thống điều khiển và người sử dụng

Hình 7.1 mô phỏng hệ thống GPS

Hệ thống bao gồm 24 vệ tinh được phân bố trên 6 mặt phẳng quỹ đạo nghiêng 55 độ so với mặt xích đạo, cùng với một số vệ tinh dự trữ Mỗi vệ tinh phát ra hai tần số vô tuyến cho mục đích định vị: L1 ở tần số 1575.42 MHz và L2 ở tần số 1227.6 MHz Tất cả các vệ tinh hoạt động dưới sự giám sát của khâu điều khiển.

Hình 7.2 khâu vệ tinh hệ thống GPS

Bao gồm các trạm giám sát ở Diego Grarreia Đảo Ascension, Kwajalein và Hawaii, ngoài ra còn một trạm điều khiển chính tại trung tâm điều hành không

Khâu điều khiển Khâu sử dụng

Tại Colorado Springs, tiểu bang Colorado, Hoa Kỳ, có 56 gian thống nhất phục vụ cho việc điều khiển vệ tinh Mục tiêu chính của hệ thống này là theo dõi hoạt động của các vệ tinh, xác định quỹ đạo của chúng, xử lý thông tin từ các đồng hồ nguyên tử và truyền tải các thông điệp quan trọng đến các vệ tinh.

Bộ phận người sử dụng GPS bao gồm cả quân sự và dân sự, với các máy thu được trang bị máy tính điện tử để theo dõi mã sóng mang Những máy thu này không chỉ tiếp nhận thông điệp từ vệ tinh mà còn xử lý tín hiệu để cung cấp các thông số cần thiết.

7.1.2 Nguyên lý xác định vị trí của hệ thống Để đơn giản trước tiên ta giả sử rằng vị trí vệtinh đã biết và vệtinh cùng người quan sát được trang bị đồng hồ điện tử đồng bộ với nhau Người sử dụng biết thời điểm vệ tinh phát tín hiệu theo đồng hồ của mình và nhận được tín hiệu t giây sau đó

Hình 7.3 nguyên lý cơ bản xác định vị trí tàu bằng GPS

Thời gian truyền sóng được xác định là t, và quãng đường đi được là D=C.t, từ đó vị trí người quan sát trên mặt cầu có bán kính R=C.t, với tâm là vị trí vệ tinh tại thời điểm phát tín hiệu Giao điểm giữa mặt cầu và mặt đất tạo thành một đường tròn, có tâm là giao điểm của đường nối giữa tâm trái đất và vệ tinh với bề mặt trái đất Khi thực hiện tương tự với một vệ tinh thứ hai, ta sẽ có thêm một đường tròn vị trí khác Hai đường tròn này sẽ giao nhau tại hai điểm, trong đó một điểm là vị trí của người quan sát Thông thường, hai điểm này cách xa nhau, do đó dễ dàng xác định vị trí tàu chính là điểm gần nhất với vị trí dự đoán.

Để xác định kinh vĩ độ một cách chính xác, cần ít nhất hai vệ tinh Tuy nhiên, để khắc phục sai số giữa đồng hồ của người quan sát và đồng hồ của vệ tinh, việc sử dụng ba vệ tinh là cần thiết.

Trong ngành hàng không, việc xác định độ cao so với mặt đất là rất quan trọng, khác với tàu biển luôn xác định độ cao so với mặt biển Để đảm bảo tính chính xác trong việc xác định vị trí, cần có ít nhất 4 vệ tinh hoạt động.

Máy thu GPS trong hàng hải hiện nay không chỉ cung cấp vị trí tàu với độ chính xác cao thông qua kinh độ và vĩ độ, mà còn hiển thị các thông số hàng hải quan trọng như hướng đi, vận tốc và thông tin về tuyến hành trình đã được cài đặt Vì vậy, máy thu GPS trở thành một trong những thiết bị hàng hải quan trọng nhất trên tàu.

Hệ thống định vị Galileo

7.2.1 Giới thiệu về hệ thống Định vị vệ tinh đang trở thành một bộ phận ngày càng quan trọng của máy bay, tàu bè và ôtô Châu Âu rất lo ngại về việc phải phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống của Mỹ Tuy nhiên, trong nhiều năm qua, các quốc gia thành viên của Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) lại bất đồng về tính cần thiết và chi phí phát triển Galileo Cuối cùng thì những bất đồng đó đã được giải quyết

Chi phí chế tạo và phóng hệ thống vệ tinh Galileo lên tới 2,1 tỷ euro, nhưng do sự trì hoãn, con số này đã tăng gần 4 tỷ euro tính đến năm 2014 Toàn bộ chi phí vận hành được khu vực tư nhân chịu trách nhiệm Hệ thống bao gồm 30 vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo cách trái đất 23.600 km, trong đó có 27 vệ tinh chính và 3 vệ tinh dự phòng ở 3 quỹ đạo khác nhau Các đồng hồ cảm biến trên vệ tinh được đồng bộ hóa qua 20 trạm cảm biến trên mặt đất, 2 trung tâm chỉ huy và 15 trạm liên kết, cho phép thiết bị dưới mặt đất sử dụng tín hiệu thời gian từ vệ tinh để xác định vị trí chính xác.

Hệ thống Galileo là một hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) do Liên minh châu Âu phát triển Khác với GPS của Hoa Kỳ và GLONASS của Nga, Galileo cung cấp độ chính xác cao hơn và khả năng phục vụ toàn cầu Hệ thống này được thiết kế để cải thiện khả năng định vị và hỗ trợ các ứng dụng đa dạng trong đời sống hàng ngày.

Hệ thống định vị Sputnikovaya Sistema của Liên bang Nga được điều hành bởi các tổ chức dân sự, phi quân sự Dự kiến, hệ thống Galileo sẽ chính thức hoạt động vào năm 2014-2015, chậm hơn 7-8 năm so với kế hoạch ban đầu.

7.2.2 Thông số của hệ thống a Vệ tinh

- 30 vệ tinh (27 vệ tinh hoạt động chính và 3 vệ tinh dự phòng)

- Độ cao quỹđạo: 23.222 km (quỹđạo tầm trung)

- Phân bố trên 3 mặt chính, góc nghiêng 56 độ

- Tuổi thọ thiết kế của vệ tinh: > 12 năm

- Trọng lượng vệ tinh: 675 kg

- Năng lượng từ pin mặt trời: 1500 W (tại thời điểm tuổi thọ thiết kế)

Hình 7.4 khâu vệ tinh hệ thống Galileo b Dịch vụ cung cấp: 04 dịch vụ

Dịch vụ mở (open service) hoàn toàn miễn phí cho tất cả người dùng, cho phép sử dụng hai tần số L1 và E5A Đối với máy thu sử dụng hai tần số, độ chính xác đạt 4 mét theo phương ngang và 8 mét theo chiều thẳng đứng Trong khi đó, máy thu chỉ sử dụng một tần số (L1) có độ chính xác là 15 mét cho phương ngang và 35 mét cho chiều thẳng đứng, tương đương với độ chính xác của GPS hiện tại.

Dịch vụ trả tiền (commercial service) cung cấp độ chính xác dưới 1 mét cho những đối tượng có nhu cầu, với một khoản phí nhất định Dịch vụ này được cung cấp thông qua tần số thứ 3 (E6).

- Dịch vụ cứu hộ (safety of life service): giành riêng cho cứu hộ, độ bảo mật cao, chống gây nhiễu sóng

Dịch vụ công cộng là dịch vụ được quy định riêng cho chính phủ và quân đội của các quốc gia trong Liên minh châu Âu, với đặc điểm nổi bật là tính bảo mật và độ tin cậy cao.

7.2.3 Các giai đoạn của dự án a Lên kế hoạch và thử nghiệm

Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã đầu tư khoảng 100 triệu euro cho việc lập kế hoạch và triển khai dự án Tổng chi phí cho việc phóng và đưa vào hoạt động thử nghiệm hai vệ tinh cùng với trạm thu đạt khoảng 1,5 tỉ euro từ EU và ESA, với mục tiêu hoàn thành và đưa vào hoạt động vào năm 2006.

Theo kế hoạch, đến năm 2010, hệ thống vệ tinh sẽ hoàn thành với 27 vệ tinh hoạt động chính thức, 3 vệ tinh dự phòng và hai trung tâm điều khiển tại Oberpfaffenhofen (Đức) và Fucino (Ý), với tổng chi phí khoảng 3 tỷ euro Tuy nhiên, do suy thoái kinh tế, đến năm 2014, chỉ có 4 vệ tinh được phóng trong tổng số 27 vệ tinh dự kiến.

Ngoài các nước thuộc khối Liên minh châu Âu (EU), còn có sự tham gia của các nước khác như Ấn Độ, Israel, Na Uy, Brasil, Chile, Úc

Máy điện hàng hải

Radar hàng hải

Radar là thiết bị vô tuyến điện giúp phát hiện và xác định vị trí của mục tiêu so với trạm radar Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực quân sự và giao thông, đặc biệt là trong ngành hàng hải và hàng không.

Thuật ngữ RADAR là viết tắc của Radio Detection And Ranging , tức là dùng sóng vô tuyến để xác định phươngvị và khoảng cách tới mục tiêu

Kể từ khi ra đời, radar đã trải qua nhiều cải tiến và hoàn thiện, nhờ vào sự phát triển của các ngành khoa học và ứng dụng công nghệ tự động hóa, kỹ thuật điện, cùng với sự tiến bộ trong lĩnh vực vô tuyến điện tử Các tính năng kỹ thuật và khả năng hoạt động của radar ngày càng được nâng cao, dẫn đến việc tất cả các loại tàu hàng hải hiện nay đều được trang bị radar Sự ưu việt của radar đã giúp nó ngày càng trở thành một phần quan trọng trong cuộc sống.

Đối với cán bộ hàng hải, việc xác định chính xác vị trí tàu và sự chuyển động của nó so với các mục tiêu trên biển là rất quan trọng để đảm bảo an toàn khi dẫn tàu Radar cung cấp thông tin nhanh chóng và chính xác, giúp xác định vị trí tàu và tránh va chạm, với một số thiết bị còn có chức năng tự động đồ giải tránh va (ARPA) Chính vì vậy, radar đã trở thành công cụ dẫn đường chủ yếu, đặc biệt trong những điều kiện khó khăn như khu vực có mật độ tàu thuyền cao, hành hải ven bờ, trong sương mù, băng giá, hay ban đêm khi tầm nhìn bị hạn chế.

Hình 8.1 thiết bị radar hàng hải

La bàn con quay

La bàn con quay là thiết bị chỉ hướng hoạt động dựa trên nguyên lý của con quay tự do, giúp xác định hướng Bắc thật Thiết bị này rất hữu ích trong việc dẫn tàu và xác định vị trí tàu theo phương vị mục tiêu Chính vì vậy, hầu hết các tàu hiện đại đều được trang bị la bàn con quay để hỗ trợ cho quá trình hành hải.

Nhờ vào sự phát triển của khoa học và công nghệ, con người hiện nay đang nghiên cứu và chế tạo nhiều loại la bàn mới với nguyên lý hoạt động đa dạng, dễ sử dụng và đạt độ chính xác cao.

Hình 8.2: Gyro Compass Tokyo Keiki GM - 20

Máy lái t ự độ ng

Sự chuyển động của con tàu bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố thay đổi, do đó cần điều khiển bánh lái liên tục để duy trì hướng đi đã định Việc điều khiển có thể thực hiện bằng tay hoặc qua máy lái tự động, thiết bị này hoạt động cùng với la bàn Khi mũi tàu lệch khỏi hướng cài đặt, cảm biến của máy lái sẽ phát hiện sự thay đổi và gửi tín hiệu tương ứng để điều chỉnh bánh lái, giúp tàu quay trở lại hướng đã định.

Hình 8.3 Auto Pilot Tokyo Keiki

Tốc độ kế

Gồm có các loại tốc độ kế sau:

- Tốc độ kế thủy lực: xác định vận tốc tương đối của tàu so với nước Hoạt động theo nguyên lý của động lực học thủy tĩnh

- Tốc độ kế cảm ứng điện từ: xác định vận tốc tương đối của tàu so với nước Hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ

- Tốc độ kế vòng quay chân vị: xác định vận tốc tương đối của tàu so với nước

- Tốc độ kế Doppler: xác định vận tốc thật của tàu Hoạt động theo nguyên lý của hiệu ứng Doppler

- Ngoài ra, máy thu GPS cũng cho ta vận tốc thật của tàu rất chính xác

Hình 8.4 speed log Furuno DS-80

Máy đo sâu

Ngày nay, hầu hết các tàu đều được trang bị máy đo sâu hồi âm, hoạt động dựa trên nguyên lý lan truyền và phản hồi của sóng siêu âm Nguyên lý đo độ sâu được thực hiện bằng cách đo thời gian từ khi xung siêu âm phát ra từ màng phát ở đáy tàu cho đến khi xung phản xạ từ mục tiêu (đáy biển) trở về màng thu ở đáy tàu Độ sâu được xác định theo công thức tương ứng.

D=C trong đó: - D: khoảng cách từ màng thu-phát đến mục tiêu

- C: tốc độ truyền sóng siêu âm (trong nước biển C  1500m/s)

- t: thời gian truyền sóng (đi và phản xạ trở về)

Thiết bị thông tin liên lạc và truyền dữ liệu

Theo Công ước SOLAS, tàu phải được trang bị đầy đủ thiết bị thông tin liên lạc theo quy định của hệ thống GMDSS (Global Maritime Distress And Safety System), tùy thuộc vào cấp tàu và vùng biển hoạt động Các thiết bị này bao gồm các công cụ liên lạc và truyền dữ liệu cần thiết để đảm bảo an toàn trên biển.

- Máy liên lạc vô tuyến VHF/MF/HF-DSC

- Máy thu trực canh VHF/MF/HF –DSC

- Máy NAVTEX (thu các tin tức về an toàn hàng hải)

- Máy liên lạc vệ tinh hàng hải INMARSAT A/B/C/M/E

- Phao tiêu định vị cứu nạn vô tuyến EPIRB (Emergency Position Indicating Radio Beacon)

- Thiết bị phản hồi tín hiệu radar (Radar Transponder) dùng trong hoạt động tìm kiếm cứu nạn (còn gọi là SART – Search And Rescue Radar Transponder)

- Máy thu bản tin thời tiết (Weather Facsimile Receiver)

- Các thiết bị phát tín hiệu bằng âm thanh/ánh sáng

Hình 8.5 các trang thiết bị của hệ thống GMDSS trên tàu

Các thiết bị bảo đảm an toàn hành hải

Hải đăng

Hải đăng là thiết bị quan trọng giúp quan sát vào ban đêm, thường được đặt ở bờ biển, trong nội địa, và các khu vực giao thông hàng hải nguy hiểm Chức năng chính của hải đăng là cảnh báo và hướng dẫn tàu thuyền vào luồng an toàn Để tìm hiểu chi tiết về hải đăng, người ta có thể tham khảo hải đồ hàng hải, danh mục hải đăng, và tín hiệu sa mù.

9.1.1 Các đặc tính của hải đăng Để có thể phân biệt chính xác một hải đăng nào đó thì cần phải biết đặc tính của nó Đặc tính chủ yếu của một hải đăng là tối, sáng và màu sắc của ánh sáng

- Loại cốđịnh: là loại sáng liên tục trên cột hải đăng

- Loại chớp một cách đều đặn: là những hải đăng có khoảng tối và khoảng sáng nối tiếp nhau đều đặn (Flash, Quick flash)

Hải đăng quay được thiết kế với cấu trúc tạo ra sự không đều giữa các chu kỳ sáng và tối, hình thành nên các khoảng thời gian chớp sáng và bóng tối khác nhau, được gọi là chu kỳ sáng (period) và pha (phase).

Thông tin của hải đăng được cho trong Admiralty List of Lights and Fog Signals

9.1.3 Các hải đăng đặt trên thuyền, trên phao biển

- Thuyền đèn (Light Vessel) là những chiếc thuyền được neo chặt và trưng đèn giống như hải đăng khác nhưng không phân ra thành các cung chiếu sáng

Phao đèn (Lanby) là những phao lớn, có kích thước vượt trội so với phao thông thường, được đặt tại các vị trí quan trọng trong hàng hải Chúng có khả năng chịu tải lên đến 140 tấn và có đường kính hoặc chiều cao lên tới 12 mét.

Hải đăng có thể được đặt trên các cấu trúc như thuyền nhỏ (Light – float) tại những vùng nước có dòng hải lưu hoặc triều chảy mạnh Kích thước của hải đăng này thường nhỏ hơn so với Light-vessel hay Lanby Để tìm kiếm các loại đèn này, có thể tham khảo danh sách các loại đèn (List of Lights), miễn là chiều cao của chúng vượt quá 8m.

9.1.4 Hải đăng trên các dàn khoan, dàn thăm dò…

Những hải đăng này có thể được tìm thấy trong danh sách đèn, nhưng thông tin thường không đầy đủ trong các ấn phẩm hàng năm của ANM.

Phao và tiêu hàng hải

Phao là các cấu trúc nổi được gắn chặt xuống đáy sông hoặc biển, có vai trò quan trọng trong việc đánh dấu luồng lạch, bãi cạn, đá ngầm, vị trí tàu chìm và các vật nguy hiểm khác, giúp đảm bảo an toàn cho tàu thuyền khi di chuyển trên mặt nước.

Phao được phân loại dựa trên màu sắc, hình dáng và số hiệu Trên đỉnh phao thường có các dấu hiệu và đèn để thể hiện các mục đích quan trọng, giúp thu hút sự chú ý của tàu thuyền.

Trên phao còn có thể gắn thêm các vật phản xạ radar, các thiết bị phát âm thanh như còi, chuông…

Phao có kích thước đa dạng, được thiết kế để phù hợp với điều kiện môi trường và nhu cầu sử dụng Những phao nhỏ nhất thường được đặt ở những khu vực có khí tượng và dòng chảy đã được lựa chọn cẩn thận.

Có năm loại phao chính được sử dụng trong hàng hải: 1 Phao đánh dấu bên luồng, 2 Phao để đánh dấu những nguy hiểm hàng hải, 3 Phao đánh dấu vùng nước an toàn, 4 Phao làm các dấu hiệu đặc biệt, và 5 Phao làm các dấu hiệu thông báo.

Hình 9.2 hệ thống phao luồng cảnh báo khu vực nguy hiểm

Tiêu hàng hải là một dấu hiệu có cấu trúc bằng gỗ, kim loại, bê tông, nhựa tổng hợp,…hoặc là chúng kết hợp với nhau

Tiêu hàng hải được xác định qua dấu hiệu ở đỉnh, có thể phân biệt bằng màu sắc hoặc đèn giống như phao Các tiêu không có đèn thường được gọi là tiêu ban ngày (daymarks) và có thể được trang bị thêm vật phản xạ radar Dạng đơn giản nhất của tiêu hàng hải là cọc bê tông được sơn màu và có thể có số hiệu.

Hi ệ p h ộ i h ải đăng quố c t ế

IALA là tổ chức phi chính phủ đại diện cho các cơ quan quản lý thiết bị bảo đảm an toàn hàng hải toàn cầu, với mục tiêu trao đổi thông tin và giới thiệu các tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực an toàn hàng hải.

Hệ thống phao tiêu hàng hải toàn cầu được phân chia thành hai khu vực A và B, dựa trên thực tiễn sử dụng lâu dài ở các quốc gia Để tìm hiểu chi tiết, có thể tham khảo IALA Maritime Buoyage System Đặc biệt, phao hai bên luồng chỉ khác nhau về màu sắc.

- Region A: Phao bên trái màu đỏ, đèn đỏ; bên phải màu xanh (theo hướng của hệ thống phao) Hệ thống phao tiêu ở Việt nam thuộc khu vực A

- Region B: Phao bên phải màu đỏ, trái màu xanh

Hình dạng của các dấu hiệu luồng thì giống nhau ở 2 khu vực: dấu hiệu hình trụ nằm bên trái, hình nón nằm bên phải

Hình 9.4 H ệ th ố ng IALA khu v ự c A

PHẦN D ĐIỀU ĐỘNG TÀU VÀ AN TOÀN HÀNG HẢI

Khái niệm và các đặc tính điều động tàu

Khái niệm điều động tàu…

Điều động tàu là quá trình điều chỉnh hướng và tốc độ của tàu thông qua các thiết bị đẩy như chân vịt và bẻ lái Mục tiêu của việc này là hướng dẫn tàu di chuyển đến đích một cách an toàn và hiệu quả, đồng thời thực hiện các nhiệm vụ cần thiết.

Các đặc tính điều động tàu

Vòng quay trở là quỹ đạo chuyển động của tâm xoay tàu (Pivot point) khi ta tiến hành bẻ lái một góc nào đó

Vòng quay trở của tàu có hai đặc trưng quan trọng là đường kính và thời gian quay trở Đường kính quay trở được chia thành hai loại: đường kính giai đoạn đầu (DT), từ khi tàu bắt đầu quay cho đến khi đạt 180 độ, và đường kính ổn định (Df) khi tàu đã vào trạng thái quay trở Quỹ đạo ở giai đoạn đầu có hình xoắn ốc, trong khi giai đoạn sau có hình tròn đều Hiểu rõ đường kính vòng quay trở giúp người điều khiển tàu tránh va chạm, chướng ngại vật và chuyển hướng an toàn Kích thước đường kính này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như góc bẻ lái, tốc độ, loại tàu, độ sâu dưới ky tàu và trạng thái của tàu.

Hình 10.1 vòng quay trở của tàu

Con tàu, với tính chất là một vật thể chuyển động, phải tuân theo các định luật chuyển động, bao gồm định luật quán tính, tức là khả năng duy trì trạng thái đứng yên hoặc chuyển động khi có hoặc không có lực tác dụng lên nó.

Trong hàng hải, sự duy trì chuyển động khi ta dừng máy được gọi là trớn tàu

Sức đẩy của chân vịt là lực chính giúp con tàu chuyển động, khi máy chính hoạt động, chân vịt quay và tạo ra phản lực đẩy tàu đi Quán tính của tàu cho phép nó tiếp tục di chuyển khi thay đổi chế độ làm việc của máy Máy tàu được thiết kế để điều chỉnh số vòng quay của chân vịt, từ đó thay đổi lực tác động, giúp tàu có khả năng chạy nhanh, chậm, dừng lại hoặc chạy lùi Các chế độ làm việc của máy bao gồm: tới hết máy, tới trung bình, tới chậm, tới thật chậm, dừng máy, lùi hết máy, lùi trung bình, lùi chậm và lùi thật chậm, được điều khiển thông qua chuông lệnh từ buồng lái xuống buồng máy.

Xác định quán tính của tàu là xác định quãng đường và thời gian con tàu tiếp tục chuyển động cho tới khi dừng hẳn lại ở các trạng thái:

- Từ khi đang tới hết máy ta cho dừng máy

- Đang tới hết máy - dừng máy - chạy lùi hết máy

Trong quá trình hoạt động của máy tàu, quán tính có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố như trọng tải của tàu, trạng thái chở hàng, hình dạng tuyến đường, tình trạng vỏ tàu, độ mặn của nước biển và độ sâu dưới đáy tàu Điều này ảnh hưởng đến khả năng dừng máy và chạy lùi trong cùng một chế độ hoạt động.

Quán tính tàu được xác định ở hai trạng thái chính: khi tàu chở đầy hàng và khi không chở hàng Thông tin về quán tính giúp người điều khiển lên kế hoạch điều động tàu một cách an toàn, tránh va chạm, và ước lượng khoảng cách cần thiết để cập cầu hoặc neo tàu.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính điều khiển tàu

Bánh lái đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật điều khiển tàu, giúp duy trì hướng đi cố định hoặc thay đổi hướng di chuyển theo ý muốn của người điều khiển.

Tác d ụ ng c ủa bánh lái đến điều độ ng tàu:

Bánh lái được đặt ở đuôi tàu và trong mặt phẳng trục dọc của thiết bị đẩy, giúp điều khiển hướng đi của tàu Khi tàu di chuyển hoặc chịu tác động của thiết bị đẩy, dòng nước tác động lên bánh lái tạo ra lực, khiến đuôi tàu quay theo hướng của lực đó Kết quả là mũi tàu sẽ quay về phía ngược lại, từ đó thay đổi hướng đi của tàu Độ lớn của lực tác động phụ thuộc vào góc bẻ của bánh lái và vận tốc dòng nước.

Hiện nay có ba dạng bánh lái phổ biến, đó là bánh cân bằng, bánh lái bù trừ và bánh lái bán bù trừ

Hình 10.2 bánh lái tàu thủy

Chân vịt là bộ phận quan trọng chuyển đổi công suất của máy thành lực đẩy, giúp tàu di chuyển Nó cũng ảnh hưởng đến khả năng quay trở của tàu, vì vậy người điều khiển cần hiểu rõ đặc điểm này trong quá trình điều động tàu.

Hình 10.3 chân vịt tàu thủy

Tác dụng của chân vịt đến điều động tàu

Chân vịt chiều phải là loại chân vịt quay theo chiều kim đồng hồ khi nhìn từ phía sau đuôi tàu, giúp tàu di chuyển về phía trước Khi tàu chạy tới, chân vịt chiều phải có xu hướng làm mũi tàu ngã về phía phải, trong khi khi tàu lùi, mũi tàu sẽ ngã về phía trái, ngay cả khi góc bẻ bánh lái bằng 0 Khi tàu đứng yên, tác dụng của chân vịt chiều phải sẽ ngược lại, nhưng hiệu ứng này rất nhỏ.

- Tác dụng của chân vịt chiều trái: ngược lại với chân vịt chiều phải

Đối với tàu có từ hai chân vịt trở lên, hiệu quả điều động của chúng phụ thuộc vào vị trí và hướng lực đẩy mà chúng tạo ra đối với con tàu.

Hình 10.4: chân vịt và bánh lái trên tàu 10.3.3 Một số các yếu tố khác

Kích thước và hình dạng của con tàu ảnh hưởng đáng kể đến khả năng điều khiển của nó Những con tàu có chiều dài lớn và bề ngang hẹp thường gặp khó khăn trong việc quay trở Bên cạnh đó, sự phân bố thượng tầng kiến trúc cũng đóng vai trò quan trọng, với mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào cường độ và hướng gió.

- Mớn nước của tàu: tàu có mớn nước càng lớn thì khả năng quay trở càng kém

- Tốc độ chạy tàu: tốc độ tàu càng lớn khả năng quay trở càng nhanh, tuy nhiên đường kính quay trở sẽ càng lớn

- Sự nghiêng chúi trục dọc tàu: tàu chúi mũi khả năng quay trở tốt hơn khi tàu chúi lái

- Sự nghiêng ngang: khi bị nghiêng ngang tàu có xu thế quay về phía mạn cao dù bánh lái ở vị trí 0

- Dòng chảy: tàu đi ngược dòng sẽ quay trở tốt hơn khi xuôi dòng.

Gió có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng điều khiển tàu, với mức độ tác động phụ thuộc vào hướng và cường độ của gió, cũng như cấu trúc thượng tầng của con tàu.

Công tác điều động tàu cập và rời bến

Gi ớ i thi ệ u công tác neo tàu

Mọi con tàu, dù lớn hay nhỏ, đều cần được trang bị thiết bị neo để đảm bảo an toàn khi đậu trên mặt nước Thiết bị neo không chỉ giúp tàu giữ vững vị trí mà còn hỗ trợ trong việc ra vào cầu an toàn, hãm tàu trong những tình huống khẩn cấp và giúp tàu ra cạn.

- Phải có lực giữ tốt, bám đáy nhanh nhưng phải dễ dàng bật khỏi đáy khi thu neo

- Đủ độ bền, dễ chế tạo và rẻ tiền

- Cấu tạo gọn gàng, thuận tiện cho việc vận chuyển và cố định trong lỗ nống neo

Bố trí neo trên tàu thường được thực hiện ở mũi và lái, và đôi khi cũng được đặt ở hai mạn tàu, với số lượng phụ thuộc vào yêu cầu của từng loại tàu Ngoài ra, tàu còn có neo dự trữ để sử dụng khi cần thiết.

Hình 11.1: mô hình neo Hall b Lỉn neo

Lỉn neo là bộ phận kết nối giữa neo và tàu, có thể được làm từ dây thừng, dây cáp hoặc dây xích Loại lỉn neo được sử dụng phụ thuộc vào loại tàu, trọng tải và yêu cầu công việc cụ thể.

Lỉn cần có lực kéo đứt lớn, độ bền cao và dễ dàng trong việc xông hoặc thu Hiện nay, hầu hết các tàu sử dụng lỉn neo là dây xích, do nó có nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại dây khác Máy tời cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ quá trình này.

Máy tời là thiết bị thiết yếu cho việc xông và thu neo, dây buộc tàu, với yêu cầu phải hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện.

Hình 11.2: máy tời, lỉn, dây buộc tàu d Thiết bị hãm-khóa lỉn

Yêu cầu đối với thiết bị hãm-khóa là phải đảm bảo lỉn được cố định chắc chắn trong mọi điều kiện khi được sử dụng

11.1.2 Điều động neo tàu a Công vi ệ c chu ẩ n b ị

Khi chọn vị trí neo cho tàu, cần đảm bảo khu vực đủ rộng để tàu có thể xoay trở quanh neo mà không bị cản trở Đáy biển phải có độ bám tốt và độ sâu phù hợp, đồng thời cần xem xét các yếu tố ngoại cảnh như gió và dòng chảy để tránh tình trạng tàu bị trôi dạt Ngoài ra, khu vực neo cũng cần có các mục tiêu rõ ràng để xác định vị trí neo một cách chính xác.

Thuyền trưởng lập kế hoạch neo tàu, xác định vị trí neo và lộ trình di chuyển đến đó, đồng thời phân công nhiệm vụ cho thuyền viên và các bộ phận trên tàu Trước khi tiến hành neo, cần chuẩn bị đầy đủ thiết bị neo và cho neo ra khỏi lỗ nống neo một khoảng cách thích hợp Sau đó, tiến hành thực hiện quy trình neo tàu.

Tùy thuộc vào phương pháp neo tàu, việc dẫn tàu đến vị trí neo và thả neo cần được thực hiện một cách chính xác Sau khi neo đã bám chắc vào đáy và đủ số đường lỉn đã được thả, sĩ quan sẽ tiến hành xác định vị trí neo để hoàn tất công việc.

Việc neo tàu là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho con tàu Phương pháp neo một neo thường được sử dụng, nhưng trong điều kiện khó khăn như thời tiết xấu hoặc dòng chảy mạnh, cần áp dụng phương pháp hai hoặc ba neo để tăng cường độ an toàn.

Công tác điều động neo một neo là quá trình dẫn tàu đến vị trí neo sao cho tàu dừng lại với mũi tàu hướng ngược lại gió và dòng chảy Khi tàu bắt đầu có trớn lùi do tác động của gió, dòng chảy hoặc khi máy chạy lùi, cần thả neo theo chiều dài đường lỉn cần thiết để đảm bảo an toàn và ổn định cho tàu.

11.1.3 Công việc thu neo a Chu ẩ n b ị : khi có kế hoạch thu neo thì công tác chuẩn bị bao gồm:

- Lập kế hoạch dẫn tàu ra khỏi khu vực neo

- Thông báo và phân công nhiệm vụ cho thuyền viên

- Chuẩn bị máy chính, thiết bị hàng hải và điều động

- Chuẩn bị sẵn sàng máy tời và các công việc cần thiết để thu neo b Công tác thu neo

- Khi được lệnh thu neo thì cho máy tời hoạt động, đóng ly hợp, mở khóa-hãm lỉn và thu lỉn

- Phân công thủy thủ xếp lỉn trong hầm chứa lỉn

- Quan sát hướng lỉn và số đường lỉn thu vào

- Có thể điều động tàu hỗ trợ cho việc thu lỉn và nhỗ neo khỏi đáy

- Khi neo đã vào lỗ nóng hoàn toàn thì khóa-hãm lỉn chắc chắn, tách ly hợp và kết thúc công việc.

Giới thiệu công tác cập rời cầu

11.2.1 Các thiết bị buộc tàu

- Dây buộc tàu: dây buộc tàu có thể là dây thừng, cáp hoặc dây xích Tùy theo từng con tàu mà sử dụng loại dây thích hợp

- Tùy theo vị trí của các dây khi buộc tàu mà chúng có tác dụng cũng như tên gọi khác nhau

Hình 11.3: sơ đồ bố trí dây

1: dây dọc lái 4: dây chéo mũi 2: dây ngang lái 5: dây ngang mũi

3: dây chéo lái 6: dây dọc mũi Ngoài các dây trên tùy theo yêu cầu mà ta còn sử dụng thêm các dây phụ

- Cọc bích: thiết bị dùng để cô chặt dây buộc tàu vào chúng, bố trí cả trên tàu và cầu cảng

- Thiết bị dẫn dây buộc tàu: dùng để dẫn hướng cũng như làm giảm ma sát giữa dây buộc và tàu

- Trống quấn dây: trên một số tàu ngày nay, trống quấn dây còn được dùng như cọc bích trên tàu

Để đảm bảo việc cập cầu tàu an toàn, công tác chuẩn bị là rất quan trọng và cần được thực hiện một cách chu đáo.

- Xác định vị trí cập cầu

- Kiểm tra lại máy móc, thiết bị hàng hải, máy lái, neo, thiết bị truyền lệnh và hệ thống thông tin trên tàu

- Phân công các thủy thủ, sĩ quan phụ trách các bộ phận ở các vị trí qui định khi cập cầu

- Chuẩn bị sẵn sàng các trang thiết bị buộc, đệm tránh va trên boong

- Tìm hiểu kỹđặc tính điều động của con tàu và các yếu tốảnh hưởng tới điều động ở vị trí cập cầu

Để đảm bảo hiệu quả trong việc sử dụng tàu lai, cần chuẩn bị sẵn các dây kết nối cho tàu lai và thiết lập phương pháp liên lạc cũng như điều động thống nhất giữa tàu lai và tàu chính.

Nếu tàu có hoa tiêu, việc điều động sẽ do hoa tiêu thực hiện, nhưng thuyền trưởng vẫn là người chịu trách nhiệm chính Nguyên tắc chung trong việc điều động tàu cập cầu cần được tuân thủ để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

- Khi điều động tàu tiếp cận cầu phải chọn hướng tiếp cận thích hợp Nếu có tàu lai hỗ trợ thì việc tiếp cận cầu được dễdàng hơn.

Nguyên tắc cơ bản khi điều khiển tàu là di chuyển ngược dòng nước và gió, đồng thời hướng tiếp cận cần phù hợp với điều kiện môi trường xung quanh Nếu có thể, hãy tạo một góc nhỏ nhất với cầu để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

- Khi dẫn tàu trên hướng tiếp cận phải đảm bảo tốc độ và khoảng cách dừng máy như thếnào để cho tàu tiếp cận cầu thì hết trớn

Khi tàu tiếp cận cầu ở khoảng cách an toàn, cần nhanh chóng nâng các dây buộc lên cầu và đặt các quả đệm Sau đó, thu dây buộc tàu để tàu từ từ áp sát vào cầu một cách an toàn.

- Khi tàu đã áp sát cầu thì điều chỉnh các dây buộc để tàu nằm đúng vị trí qui định

- Tùy theo điều kiện ngoại cảnh mà sử dụng loại dây và số lượng dây thích hợp

- Điều chỉnh lực giữ các dây cho đều và cô chặt Kết thúc công việc điều động cập cầu

11.2.3 Giới thiệu công tác điều động tàu rời cầu a Chuẩn bị: điều động tàu rời cầu là thực hiện một quá trình ngược lại với cập cầu Công tác chuẩn bị bao gồm:

- Lập kế hoạch hành trình và chuẩn bị các thủ tục cho tàu rời cầu

- Kiểm tra lại máy móc, thiết bị hàng hải, máy lái, neo, thiết bị truyền lệnh và hệ thống thông tin trên tàu

- Phân công các thủy thủ, sĩ quan phụ trách các bộ phận ở các vị trí qui định khi rời cầu

- Tìm hiểu kỹ đặc tính điều động của con tàu và các yếu tố ảnh hưởng tới điều động ở vị trí rời cầu

Để đảm bảo sự hỗ trợ hiệu quả từ tàu lai, cần chuẩn bị sẵn sàng các dây kết nối cho tàu lai và thống nhất phương pháp liên lạc cũng như điều động giữa tàu lai và tàu chính.

Khi tàu có hoa tiêu, hoa tiêu sẽ thực hiện việc điều động, nhưng thuyền trưởng vẫn là người chịu trách nhiệm chính Nguyên tắc chung trong việc điều động tàu rời cầu cần được tuân thủ để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình di chuyển.

Sau khi hoàn tất công tác chuẩn bị, thuyền trưởng hoặc hoa tiêu sẽ lựa chọn phương pháp rời cầu phù hợp với điều kiện thực tế Nếu có sự hỗ trợ của tàu lai, quá trình rời cầu sẽ trở nên thuận lợi hơn.

Trong điều kiện gió và nước không ảnh hưởng nhiều, tàu có thể di chuyển ra cầu với khoảng cách từ mũi tàu hoặc lái tàu đều được.

Phương pháp tách đưa lái ra trước thường được áp dụng trong việc điều động tàu Trong quá trình này, tất cả các dây được tháo và chỉ còn lại một dây chéo mũi Tàu sẽ từ từ tách ra khỏi cầu bằng cách bẻ lái về phía cầu và cho máy tới Khi đạt đến một góc thích hợp, tàu sẽ chạy lùi để ra xa cầu, đồng thời tháo và thu dây chéo mũi Sau khi đã rời cầu một khoảng cách an toàn, tàu sẽ được điều động theo lộ trình đã định.

Khi có ảnh hưởng của gió và dòng nước, nếu gió và dòng chảy tác động từ mũi về lái, cần áp dụng phương pháp đưa mũi ra trước để mũi tàu từ từ tách khỏi cầu Ngược lại, nếu dòng chảy hướng từ lái về mũi, nên đưa lái ra trước Cần lưu ý rằng gió thổi từ cầu ra sẽ hỗ trợ việc rời cầu, trong khi gió thổi từ ngoài vào cầu sẽ làm cho việc này trở nên khó khăn, trong trường hợp đó cần sử dụng tàu lai.

Giới thiệu công tác cập rời phao

Công việc chuẩn bị cho tàu cập rời phao giống như cập rời cầu, nhưng cần có xuồng và người để buộc dây tàu lên phao.

11.3.2 Công tác điều động buộc phao a Buộc vào một phao Đưa tàu tiếp cận phao theo nguyên tắc chung là mũi tàu luôn ngược với hướng tác động của gió-nước, trớn yếu, đảm bảo việc điều động sao cho khi tàu tiếp cận phao thì dừng hẳn Khi tàu tiếp cận phao thì nhanh chóng đưa dây buộc lên phao, sử dụng loại dây và số lượng tùy thuộc vào con tàu Dưới tác động của gió-dòng hoặc cho tàu lùi nhẹ ra xa phao một khoảng cách thích hợp thì cô chặt dây, chú ý đảm bảo tất cả các dây căng đều b Buộc vào hai phao

Công tác buộc tàu vào hai phao được thực hiện theo trình tự buộc từng phao một, với nguyên tắc buộc phao phía trên trước, hướng theo tác động của gió và dòng nước Sau khi buộc các dây mũi vào phao trên, xuồng sẽ được sử dụng để đưa các dây lái lên phao còn lại Việc điều chỉnh các dây lái và mũi được thực hiện và cố định chặt chẽ Thông thường, mũi tàu được để cách phao một khoảng xa hơn nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều động tàu rời khỏi phao.

11.3.3 Công tác điều động rời phao

Công tác điều động tàu rời phao diễn ra tương đối dễ dàng Đối với tàu buộc vào một phao, chỉ cần xông dây buộc cho chùng, tháo dây ra khỏi phao và cho tàu rời xa phao một khoảng cách an toàn trước khi điều động tàu hành trình Đối với tàu buộc vào hai phao, cần cởi dây ở phía không chịu tác động của gió-dòng trước, sau đó tháo dây còn lại như khi buộc một phao Lưu ý điều động tàu tránh va chạm với phao đã cởi dây trước và hướng tàu rời phao về phía đường hành trình.

Công ước quốc tế và an toàn hàng hải

Một số công ước quốc tế quan trọng về hàng hải

Hiện nay Việt Nam chính thức trở thành thành viên của một số công ước quốc tế về hàng hải, sau đây là một số công ước tiêu biểu:

- Công ước quốc tế về luật Biển 1982 N gày có hiệu lực đối với Việt Nam: 23/06/1994

- Công ước về tổ chức hàng hải quốc tế, 1948 N gày có hiệu lực đối với Việt Nam 1984

Công ước quốc tế về dấu chuyên chở (International Convention on Load Line – LOAD LINE 66) đã chính thức có hiệu lực tại Việt Nam từ ngày 18/12/1990 Ngoài ra, nghị định thư sửa đổi, bổ sung năm 1988 cũng đã được áp dụng tại Việt Nam kể từ ngày 27/05/2002.

The International Convention on Regulations for Preventing Collision at Sea (COLREG 72) is a crucial maritime treaty that came into effect in Vietnam on December 18, 1990 This convention establishes essential rules to ensure safe navigation and prevent maritime collisions, promoting safety at sea for all vessels.

- Công ước quốc tế về phòng chống ô nhiễm biển (International Convention on Marine Pollution - MARPOL 73) và nghị định thư sửa đổi bổ sung năm

1978 Ngày có hiệu lực đối với Việt Nam: 18 – 03 - 1991 (chỉ tham gia Phụ lục I&IIđang đang đề xuất tham gia các phụ lục III, IV, V, VI)

- Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng trên biển (International Convention on Safety Of Life At Sea – SOLAS 74) Ngày có hiệu lực đối với Việt Nam: 18-3-1991

Công ước quốc tế về tiêu chuẩn huấn luyện, cấp giấy chứng nhận và trực ca cho thuyền viên (STCW 78/95) cùng với nghị định thư sửa đổi, bổ sung năm 2010 đã chính thức có hiệu lực tại Việt Nam từ ngày 01/02/1997.

- Công ước về trách nhiệm dân sựđối với thiệt hại do ô nhiễm dầu năm 1969, sửa đổi, bổ sung năm 1992 Ngày có hiệu lực đối với Việt Nam: 17-6-2004

Công ước quốc tế về bồi thường trách nhiệm dân sự đối với thiệt hại từ ô nhiễm dầu nhiên liệu tàu biển năm 2001, hay còn gọi là Bunker Convention, đã chính thức có hiệu lực tại Việt Nam từ ngày 18 tháng 9 năm 2010.

- Công ước lao động hàng hải (Maritime Labour Convention-MLC) năm 2006 Ngày có hiệu lực đối với Việt Nam 01.04.2014

P hòng chống cháy trên tàu

12.2.1 Các trang thiết bị phòng chống cháy trên tàu a Hệ thống báo động cháy: gồm có các thiết bị cảm biến tự động báo cháy, các nút nhấn báo động, hệ thống truyền tín hiệu báo cháy và các thiết bị báo động âm thanh, ánh sáng… b Hệ thống chữa cháy:

Hệ thống cố định chữa cháy bao gồm nhiều loại như hệ thống chữa cháy bằng nước, hệ thống CO2, Halon, và hệ thống phun bọt chữa cháy Ngoài ra, còn có hệ thống phun bọt hòa chất khô, bơm chữa cháy, cùng với các mặt bích quốc tế, tất cả đều đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ an toàn cho các công trình.

Hệ thống di động trong phòng cháy chữa cháy bao gồm vòi rồng, đầu phun và bình cứu hỏa xách tay với các loại như CO2, bọt và bột Ngoài ra, thiết bị an toàn cá nhân rất quan trọng, bao gồm bộ quần áo, mũ, găng tay, giày chống cháy, rìu, đèn pin, dây an toàn, bộ đồ thở và dụng cụ hô hấp, giúp bảo vệ người sử dụng trong các tình huống khẩn cấp.

Tất cả các thiết bị phòng chống cháy phải được kiểm tra và bảo dưỡng theo đúng yêu cầu

12.2.2 Công tác phòng chống cháy trên tàu a Tam giác cháy Điều kiện để phát sinh và duy trì một đám cháy là sự kết hợp của cả ba yếu tố: nhiệt độ, nhiên liệu và oxy.

Hình 12.3 tam giác cháy b Phân loại đám cháy và chất dập lửa tương ứng

Nhóm A bao gồm các vật liệu như thảm, đệm lót và các vật liệu bằng gỗ Để dập tắt đám cháy từ nhóm này, phương pháp hiệu quả nhất là sử dụng nước hoặc các dung dịch dập lửa có thành phần chủ yếu là nước, chẳng hạn như bọt chữa cháy.

Nhóm B bao gồm các sản phẩm như xăng dầu, nhựa đường và mỡ Phương pháp dập lửa hiệu quả nhất cho loại đám cháy này là sử dụng biện pháp làm ngạt đám cháy, chẳng hạn như bọt, CO2 hoặc bột khô.

- Nhóm C: vật liệu cháy là các dụng cụ điện … dập lửa phải dùng các chất chữa cháy không dẫn điện như CO2, bột khô…

Nhóm D bao gồm các kim loại dễ cháy như titanium, magnesium và aluminum Khi những kim loại này cháy, chúng có khả năng gây nổ và rất khó dập tắt bằng các chất chữa cháy thông thường.

Hình 12.4 một số dụng cụ chữa cháy xách tay trên tàu c Phòng cháy trên tàu

Nguyên tắc quan trọng để ngăn chặn đám cháy là không để ba yếu tố chính của nó kết hợp Cần tránh đưa nguồn nhiệt đến những nơi có nhiên liệu, và ngược lại, không đưa nhiên liệu đến những khu vực có nguồn nhiệt Trong một số trường hợp, cần phải cách ly oxy khỏi các khu vực có nhiên liệu, chẳng hạn như làm trơ không khí trong các két dầu.

Hình 12.5 nguyên tắc phòng cháy cơ bản

- Chia không gian con tàu thành các khu vực chính bằng các vách ngăn chia lửa, cho phép khoanh vùng và dập tắt được đám cháy nếu xảy ra

- Thực hiện đúng các qui định về phòng chống cháy trên tàu.

- Hạn chế tối thiểu việc dùng các vật liệu dễ cháy

- Có các thiết bị phát hiện cháy trên tàu

- Có các thiết bị dập cháy thích hợp trên tàu và phải biết cách sử dụng chúng

- Khi phát hiện cháy phải nhanh chóng phát tín hiệu báo cháy

Tổ chức huấn luyện chữa cháy trên tàu là yếu tố quyết định để nâng cao hiệu quả công tác chữa cháy Để đạt được điều này, mọi thành viên tham gia cần nắm vững nhiệm vụ của mình trong từng tình huống cụ thể, từ đó đảm bảo công tác chữa cháy diễn ra an toàn và hiệu quả.

- Phát tín hiệu báo động khi phát hiện đám cháy hay nghi ngờ có hỏa hoạn

- Các thành viên trong đội cứu hỏa phải theo lệnh từ buồng lái và tiến hành thực hiện nhiệm vụ của mình

- Tìm kiếm, xác định loại đám cháy và qui mô đám cháy

- Thực hiện các phương pháp ngăn chặn sự lan truyền của đám cháy.

- Thuyền trưởng phải quyết định phương pháp chữa cháy và chỉ huy việc chống cháy từ buồng lái thông qua việc chỉ đạo đội trưởng chữa cháy

- Tiến hành dập lửa bằng phương pháp tốt nhất

- Có thể điều động tàu để hổ trợ cho công việc chữa cháy.

- Khi đám cháy vừa được dập tắt cần phải tiếp tục theo dõi cho đến khi chắc chắn lửa không thể bùng phát trở lại

- Điều tra nguyên nhân vụ cháy.

Hình 12.6 công tác chữa cháy

Công tác cứu sinh trên biển

12.3.1 Các trang thiết bị cứu sinh trên biển

Mỗi tàu phải được trang bị đầy đủ các thiết bị cứu sinh theo quy định của công ước SOLAS Các thiết bị cứu sinh này bao gồm các phương tiện thông tin liên lạc.

Tàu phải trang bị đầy đủ phương tiện thông tin liên lạc theo qui định của GMDSS cho tàu đó.

Hình 12.7 sơ đồ hoạt động của hệ thống GMDSS b Phương tiện cứu sinh tập thể

- Xuồng cứu sinh: xuồng kín và xuồng mở

Hình 12.8 xuồng cứu sinh dạng kín toàn phần

84 c Phương tiện cứu sinh cá nhân

- Quần áo bơi cách nhiệt và dụng cụ chống nhiệt

Hình 12.9 áo phao cứu sinh cá nhân d Trang bị trên phương tiện cứu sinh

- Các thiết bị phục vụ cho việc điều động phương tiện

- Thiết bị hổ trợ cứu sinh như vòng, dây cứu sinh, dây bám…

- Thiết bị liên lạc, phát tín hiệu cấp cứu

- Các thiết bị phục vụ sinh hoạt

- Lương thực và nước uống

- Ngoài ra còn có các thiết bị giải phóng hay thu hồi phương tiện cứu sinh

12.3.2 Công tác cứusinh trên biển a Bảng phân công nhiệm vụ

Bảng phân công nhiệm vụ trên tàu luôn được đặt ở những nơi công cộng và khu vực sinh hoạt, đồng thời có bản sao riêng cho từng thuyền viên trong buồng cá nhân Bảng này xác định nhiệm vụ cụ thể cho từng thuyền viên trong trường hợp xảy ra sự cố.

Trên tàu khách, hành khách sẽ được cung cấp bảng hướng dẫn về cách mặc phao áo cứu sinh, cùng với địa điểm tập trung khi xảy ra sự cố và các công việc cần thực hiện để đảm bảo an toàn.

- Trong bảng phân công nhiệm vụ còn có mô tả chi tiết tín hiệu báo động.

Hình 12.10 bảng phân công nhiệm vụ (Muster List) mẫu trên tàu b Rời tàu

Khi nhận tín hiệu rời bỏ tàu từ thuyền trưởng hoặc sĩ quan được ủy quyền, tất cả thuyền viên và hành khách cần tuân thủ nghiêm ngặt nhiệm vụ của mình theo bảng phân công đã được quy định.

Những công việc rời tàu bao gồm:

- Chuẩn bị cá nhân: mặc quần áo cứu sinh thích hợp

- Triệu tập hành khách và thuyền viên đến vị trí tập trung

- Báo cho các trạm và chuẩn bị thực hiện các nhiệm vụ qui định trong bảng phân công

- Kiểm tra và hướng dẫn mặc quần áo cứu sinh thích hợp cho hành khách và thuyền viên

- Chuẩn bị sẵn sàng công việc hạ phương tiện cứu sinh

- Nếu có thể đem thêm nước uống, lương thực, dụng cụ sinh hoạt…

- Cho người xuống phương tiện cứu sinh và nhanh chóng đưa ra xa tàu một khoảng cách thích hợp c Công tác cứu sinh trên biển

- Hạn chế ảnh hưởng của môi trường đến con người như: nhiệt độ, say sóng, tình trạng mất nước…

Tổ chức cuộc sống trên phương tiện cứu sinh bao gồm việc bố trí người trực ca, chăm sóc bệnh nhân, phân phát lương thực và nước uống, cũng như tìm cách thu gom lương thực và nước mưa Đồng thời, cần ổn định tinh thần cho mọi người trong tình huống khẩn cấp này.

86 d Phương pháp tồn tại khi không có phương tiện cứu sinh tập thể

- Không nên bơi nhiều khi không cần thiết

- Cố gắng bám vào vật nổi xung quanh

- Ở vùng có cá mập thì nên giữ im lặng, không vứt thức ăn thừa, băng bó vết thương cẩn thận nếu có

- Cố gắng tụ tập với nhau để giúp đỡ lẫn nhau và việc tìm kiếm được dễ dàng, nhưng không được buộc chặt vào nhau

- Tạo tư thế chống mất nhiệt

Tổ chức liên lạc với phương tiện cứu trợ là rất quan trọng, sử dụng các thiết bị liên lạc cứu nạn có sẵn hoặc phát tín hiệu cứu nạn bằng cờ tay, cờ hiệu (chữ N, C), âm thanh và ánh sáng một cách hợp lý và hiệu quả Tín hiệu “MAYDAY” là một trong những cách thức quan trọng để thông báo tình huống khẩn cấp.

HIỆU CẤP CỨU HÀNG HẢI.