nghiên cứu lựa chọn phương án xác định vị trí tàu bằng các ngôi sao hàng hải trên tuyến từ quân cảng vũng tàu dk

Đặc điểm phương pháp Đặc điểm của bài toán này cũng giống như bài toán hai sao,nghĩa là chúng ta cũng phải quy ve 3 độ cao về cùng một thiên đỉnh và nếu cả ba đường vị trí đềukhông chứa

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG I

LỜI NĨI ĐẦU

Những thành tựu khoa học ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnhvực của cuộc sống đã giúp con người xử lý cơng việc một cách nhanh chĩng vàđơn giản hơn Đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự, khoa học kỹ thuật đã làm thayđổi lớn tính chất các hoạt động này Các cuộc chiến trở nên ác liệt hơn, quy mơrộng lớn hơn, tính chính xác cao hơn , mà sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống dẫnđường là một minh chứng Sai số của việc xác định vị trí tàu bây giờ chỉ tính bằngmét đã làm cho cơng tác dẫn dắt tàu trên biển an tồn và hiệu quả hơn rất nhiều Trong đĩ hệ thống định vị tồn cầu của Mỹ được sử dụng khá phổ biến Tuynhiên, đây là hệ thống độc quyền của Mỹ nên khi cĩ tác chiến xảy ra hệ thống nàyđương nhiên trở nên vơ tác dụng đối với các nước thù địch của Mỹ Bên cạnh đĩchúng ta luơn thừa nhận một điều rằng máy mĩc dù cĩ hiện đại đến đâu đi chăngnữa cũng khơng tránh khỏi những hỏng hĩc và khơng thể hoạt động được nếukhơng cĩ nguồn năng lượng cung cấp Mặt khác, khi dẫn dắt tàu ven bờ vớinhững mục tiêu nhìn thấy ta cĩ nhiều phương pháp xác định vị trí tàu bằng địavăn cho kết quả khá chính xác, nhưng khi xa bờ, xa mục tiêu nhìn thấy cơng việcnày là hết sức khĩ khăn Trong đĩ, xác định vị trí tàu bằng phương pháp thiên vănhàng hải với những ưu điểm là hồn tồn độc lập, khơng phụ thuộc vào các yếu tốbên ngồi cũng như điều kiện ven bờ, thiết bị lại đơn giản, gọn nhẹ, rẻ tiền vàkhơng cần nguồn năng lượng cung cấp Vì thế, để con tàu hoànthành tốt nhiệm vụ trong mọi điều kiện tơi đã nghiên cứu chuyên đề

“Nghiên cứu lựa chọn phương án xác định vị trí tàu bằng các ngơi sao hàng hảitrên tuyến từ Quân cảng Vũng Tàu-DK1”

Chuyên đề cĩ bố cục gồm: Lời nĩi đầu, 3 chương, Kết luận và Ý kiến đề xuất, Tài liệu tham khảo

Chương 1: Cơ sở phương pháp xác định vị trí tàu bằng 3 ngơi sao hàng hải.Chương 2: Các bài tốn xác định vị trí tàu bằng 3 ngơi sao hàng hải trên tuyến Quân cảng Vũng Tàu-DK1

Chương 3: Kế hoạch đi biển tuyến Quân cảng Vũng Tàu-DK1

Chương 1

CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU

BẰNG BA NGÔI SAO HÀNG HẢI

1 Đặc điểm phương pháp

Đặc điểm của bài toán này cũng giống như bài toán hai sao,nghĩa là chúng

ta cũng phải quy ve 3 độ cao về cùng một thiên đỉnh và nếu cả ba đường vị trí đềukhông chứa một sai số nào thì chúng sẽ giao nhau tại một điểm, đó là vị trí thậtcủa tàu, tại điểm M (hình 4.1a) Nhưng trong thực tế, do sự đo đạc, tính toán và0

tác nghiệp luôn luôn có sai số, đồng thời ngay bản thân phương pháp cũng chứasai số cho nên ba đường vị trí không cắt nhau ở một điểm mà chúng giao nhau tạothành tam giác abc (Hình 4.1b) Chúng ta gọi đó là tam giác sai số

(a) (b)

Hình 1.1 Tam giác sai số

2 Xác định vị trí tàu trong tam giác sai số

a) Ảnh hưởng của sai số lặp lại

Ở đây, mục đích của chúng ta là tìm cách chọn được vị trí tàu xác định, mà

vị trí đó không chịu ảnh hưởng của sai số lặp lại Chúng ta đã giả sử có hai đường

vị trí tàu I-I và II-II cắt nhau ở điểm M (hình 4.2) và giả sử rằng cả hai đường vị0

trí này đều chứa một đại lượng sai số lặp lại như nhau là +∆, khi đó chúng ta dịchchuyển cả hai đường vị trí đi một đoạn ∆ về phía thiên thể, chúng ta được haiđường vị trí mới và chúng giao nhau ở điểm M Ngược lại, sai số lặp lại của hai1

đường vị trí là - ∆ thì chúng ta dịch chuyển về phía ngược lại và chúng cắt nhautại M , cả 3 điểm này đều nằm trên một đường thẳng bb’ Đường thẳng này người

M0

II

IIII

IIIII

I

II

III

I

III

IIIabc

ta gọi là phân giác thiên văn Rõ ràng là dùng sai số lặp lại có độ lớn bao nhiêu và

có dấu âm hay dương thì vị trí tàu cũng luôn nằm trên đường phân giác thiên văn

Hình 1.2 Phân giác thiên văn

Qua đó, chúng ta khẳng định rằng đường phân giác thiên văn là đường vị trítàu không chứa sai số lặp lại, nó là phân giác của góc giữa hai đường vị trí và có

II-∆ +∆

Trừ phương trình (2) cho phương trình (1) chúng ta có phương trình củađường phân giác thiên văn như sau :

∆ cos (Atb + 90 0) + ∆W sin (Atb + 900 0.0) = 

Trong đó:  =

Từ phương trình này cho phép chúng ta xác định được đường phân giácthiên văn theo hướng = Atb + 90 0 và độ dịch chuyển , khi các ∆h bằng nhau, 0 nghĩa là ∆h1 = ∆h thì 2  = 0 và phân giác thiên văn sẽ đi qua điểm dự tính MC.Tuy nhiên, vị trí của đường phân giác thiên văn còn bị ảnh hưởng của sai sốngẫu nhiên, nếu gọi sai số ngẫu nhiên của các đường vị trí là h1 và , thì sai sốh2

ngẫu nhiên của đường phân giác thiên văn là :

Khi = thì h1 h2 P = 0.71 h

Từ sự phân tích trên, chúng ta có kết luận như sau :

Trong trường hợp chỉ có ảnh hưởng riêng biệt của sai số lặp lại thì trongtam giác sai số vị trí tàu được chọn là giao điểm của hai đường phân giác thiênvăn Muốn vẽ được đường phân giác thiên văn, chúng ta làm như sau : từ các đỉnhcủa tam giác sai số, chúng ta vẽ các véc tơ của các đường vị trí, các véc tơ này làcác mũi tên vuông góc với đường vị trí và hướng về phía thiên thể Khi đó cácphân giác thiên văn của hai đường vị trí là phân giác của hai véc tơ của hai đường

vị trí đó Từ cách dựng đó, chúng ta thấy có hai trường hợp xảy ra :

- Khi các thiên thể nằm ở phía khác nhau của đường chân trời (nghĩa là các

∆A > 90 0) thì giao điểm của các phân giác thiên văn nằm trong tam giác sai số0

(Hình 4.3)

22

1

1 2

A ec cos ).

h h

22

2 2

A ec cos h h P

Hình 1.3 Giao điểm các phân giác của các đường vị trí xác định vtt 3

sao

Khi các thiên thể nằm về một phía của đường chân trời (nghĩa là các ∆A <

900.0) thì giao điểm của các phân giác thiên văn sẽ nằm ngoài tam giác sai số vàchính là tâm của vòng tròn bàng tiếp với tam giác sai số (Hình 4.4)

Hình 1.4 Khi các thiên thể nằm về một phía chân trời

b) Ảnh hưởng của sai số ngẫu nhiên

Nếu viết phương trình sai số cơ bản cho ba đường vị trí và coi sai số lặp lạibằng không, chúng ta sẽ tìm được công thức để đánh giá ảnh hưởng của sai sốngẫu nhiên, nhưng công việc đó khá phức tạp, cho nên trong thiên văn thực hànhngười ta ứng dụng phương pháp hình học để tìm vị trí tàu xác suất nhất dựa trên

cơ sở lý thuyết sai số đã chứng minh được rằng : vị trí xác suất nhất trong tamgiác sai số là giao điểm các đường trung tuyến đối Vì vậy, công việc của chúng ta

là dựng cho được các trung tuyến đối Cách dựng như sau : trong tam giác ABC(Hình 4.5) kẻ trung tuyến từ đỉnh A đối với cạnh BC Trung tuyến này sẽ chia góc

ở đỉnh A ra làm hai phần bằng nhau (chỉ bằng nhau khi tam giác đều, hoặc tamgiác cân ở đỉnh A) Giả sử góc BAD > góc CAD, khi đó đường thẳng AE hợp với

AB một góc bằng góc CAD được gọ là trung tuyến đối Dựng hai trung tuyến đốigiao nhau ta được vị trí tàu xác suất M2

c) Ảnh hưởng tổng hợp của các loại sai số

Do sự sắp đặt vị trí của các thiên thể trên bầu trời, chúng ta phân tích ra haitrường hợp :

- Khi các thiên thể nằm ở các phía khác nhau của đường chân trời (nghĩa làcác ∆A > 90 0) thì giao điểm của các trung tuyến đối và các phân giác thiên văn,0

tức là M và M đều nằm trong tam giác sai số và do khoảng cách giữa M và M1 2 1 2

không lớn cho nên, vị trí tàu M được chọn là điểm nằm giữa M và M (Hình 4.6)0 1 2

Hình 1.5 Giao điểm các trung tuyến đối

//

//

//

M2

A

BTrung tuyến đối

Trung tuyến

IIIII

III

M 0

M 2

Hình 4.6 Ảnh hưởng tổng hợp của các sai số

- Khi các thiên thể nằm về một phía của đường chân trời (nghĩa là các ∆A <

900.0) thì giao điểm của các trung tuyến đối nằm trong, còn giao điểm của các phân giác thiên văn nằm ngoài tam giác sai số (Hình 4.7), khi đó khoảng cách M1

và M khá lớn cho nên chúng ta không thể chọn M nằm giữa được mà phải căn 2 0

cứ vào tương quan so sánh độ lớn của các loại sai số

- Trong trường hợp chung, người ta chọn M sao cho phù hợp với biểu thức0

1 0 1

A sin A sin M

M

M M

A M

M

M M







0

3600 2 1 0 1

Ở đây, ∆A là hiệu phương vị của hai thiên thể hai bên (như hình 5.7 là

∆A ).1-3

d) Phương pháp trọng số chọn vị trí tàu xác suất

Chúng ta biết rằng : nếu hai đường vị trí I-I và II-II có trọng số tương ứng

là P1 và P cắt nhau, thì trọng số của điểm cắt được tính như sau :2

P1,2 = P1.P2.sin∆A (*)

Trong thực tế, khi xác định vị trí tàu bằng ba sao thì các đo đạc là cùng độchính xác, cho nên trọng số của các đường vị trí là như nhau Để thuận lợi khichọn vị trí xác suất của tàu trong tam giác sai số, theo þíỵ thì coi h1 = = 1 vàh2

nhân biểu thức (*) với 10 chúng ta có :

P = 10.sin2∆A (**)Căn cứ vào công thức (**) người ta thành lập bảng để tính trọng số của cácđỉnh của tam giác sai số phụ thuộc vào độ lớn của góc ở đỉnh như sau :

∆

A

00 120 220 300 360 420 480 530 600 670 760 900 1040 1130

Để dễ hiểu chúng ta xem ví dụ sau :

Cho tam giác ABC là tam giác sai số có dạng như hình vẽ 4.8

Dùng phương pháp trọng số tìm vị trí xác suất của tàu chúng ta tiến hànhcác bước như sau :

M

M M







0360

2 1 0 1

C = 19.0

- Căn cứ trọng số của đỉnh A và đỉnh C chúng ta tìm điểm xác suất của cạnh

AC, đó là điểm R có trọng số PR = P + P = 8 + 1 = 9 Cách tìm điểm R như sau :A C

+ Theo phương pháp trọng số thì :

Trong đó : P là trọng số của đường vị trí thứ i, còn P là trọng số của điểmi ij

giao nhau của hai đường vị trí thứ i và thứ j

+ Theo giao điểm của trung tuyến đối thì :

Trong thực tế dẫn tàu, ở điều kiện bình thường có thể dựng vòng tròn sai sốvới bán kính : = 1,3 h

C P P AC P AR







- Tác nghiệp

- Đánh giá độ chính xác

- Ghi nhật ký hàng hải

Tuy nhiên, trong thực tế cần chú ý một số điểm quan trọng sau :

* Phương pháp ba sao có ưu điểm hơn phương pháp 2 sao ở chỗ, nó cóđường vị trí thứ ba để kiểm tra và vì vậy, vị trí tàu xác định được có độ tin cậycao hơn

* Điều kiện thuận lợi nhất để xác định vị trí tàu là khi các ∆A = 120 0 khi0

đó tam giác sai số là một tam giác đều cho nên M ≡ M ≡ M Còn khi các ∆A <1 2 0

450.0 thì vị trí tàu xác định được có độ tin cậy không cao

* Khi các cạnh của tam giác sai số ≤ 2’.0 thì chúng ta chọn vị trí tàu ở tâmcủa tam giác, còn khi > 2’.0, thì ta phải dùng phương pháp hình học như đã phântích ở trên để chọn vị trí tàu và chú ý phân tích những sai sót lớn trong ô đạc vàtính toán nhờ vào hình dáng bất thường của tam giác sai số

* Khi quy về cùng thiên đỉnh, thường quy về thời điểm thứ ba, khi đó cầnnhớ:

cos

60V AC HC TC  TC

cos

60V A HC TC TC

Bảng các ngôi sao hàng hải

Tiếng la tinh Tiếng quốc tế Tiếng việt nam

Kết luận chương 1: Qua phân tích đánh giá tình hình chúng ta thấy rằng:

khu vực biển tàu đi qua còn tiềm ẩn rất nhiều nhân tố gây mất ổn định,xung đột cóthể xảy ra bất cứ lúc nào mà đối tượng tác chiến chủ yếu của chúng ta là hải quân Trung Quốc Nhu cầu hoạt động của ta ở khu vực này ngày càng tăng nhằm đáp ứng các nhiệm vụ hiện nay là vận BM,CV,CQ và bảo vệ dàn khoa…với tuyến đi dài, xa bờ, không hoặc ít được sự trợ giúp của các trang thiết bị bảo đảm hàng hải

mà chủ yếu là dựa vào máy định vị vệ tinh Để đề phòng mọi bất trắc có thể xảy

ra trong trường hợp chiến tranh, Mĩ có thể vô hiệu hóa hoặc làm sai lệch việc định

vị của vệ tinh, trên các tàu phải luôn duy trì các Phương tiện và phương pháp xác định vị trí tàu bằng thiên văn Điều kiện thời tiết tháng 3 và tháng 4 thuận lợi nhấtcho việc điều khiển tàu cũng như thực hiện các bài toán thiên văn Tuy nhiên cần phải tận dụng tốt thời cơ đo đạc vì trong hai tháng thường có mưa và giông đòi hỏi người quan sát phải nhận dạng sao và chọn thời điểm thật tốt để đo đạc chuẩn xác với độ tin cậy cao

Về tình hình tu HQ851 với quân số biên chế trên tàu cùng các trang thiết bị máy móc hàng hải, tàu có thể hoàn thành được nhiệm vụ

Ở các phương pháp xác định vị trí tàu bằng các ngôi sao ở trên thì chng tathấy phương pháp xác định vị trí tàu bằng 3 ngôi sao hàng hải là ưu điểm nhất vìđường vị trí thứ 3 để kiểm tra và vì vậy, vị trí tàu xác định được độ tin cậy caohơn

Chương 2 CÁC BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG BA NGÔI SAO TRÊN TUYẾN QUÂN CẢNG VŨNG TÀU-DK1

2.1 Đặc điểm khí tượng hải dương

2.2 Kế hoạch xác định vị trí tàu trên chuyến đi

Căn cứ vào kế hoạch đi biển của tàu, bảng thời gian tối sáng, và đă ˜c điểmcủa tuyến hành trình như hướng đi, vâ ˜n tốc, thời gian xuất phát Trên cơ sở đó ta

lâ ˜p kế hoạch xác định vị trí tàu bằng 3 ngôi sao

Trên tuyến hành trình từ Quân cảng Vũng Tàu-DK1 ta xác định vị trí tàu 1lần tại 1 vị trí dự tính bằng bài toán ba ngôi sao, cụ thể như sau:

2.3 Bài toán thực tế đo đạc và tính toán

Ngày 20/08/2021 lúc T = 18h25 tàu ở φ =11°25’N, λ = 110° 27’ E, đi trênC c c

hướng HT = 129 với với vận tốc V = 8 M/h, độ cao mắt e = 8,7m, t = 27 C, áp M  suất B = 765 mmHg, sử dụng máy sextant có C +S = +2,0, U = +6 S tiến hành đoi V

II

IIIII

III

Ngày tháng năm 2021Thuyền trưởng

Ngàythángđínhchính lớngần nhất

Ngàytháng tàuđínhchínhnhỏ (chođến ngàyđi)

GHI CHÚ(công dụng hảiđồ)

01 Bảng thủy triều tập 2 2009 Bộ Tư lệnh Hải

Quân

02 Bảng thủy triều vùng biển Vũng

Bộ Tư lệnh Hải Quân

03 Đặc điểm khí hậu vùng biển Việt

Bộ Tư lệnh Hải Quân

04 Hướng dẫn hàng hải 1990 Bộ Tư lệnh Hải

Quân

NHỮNG ĐIỂM GHI CHÉP CẦN THIẾT VỀ ĐI BIỂN:

Khu vực Đà Nẵng có rất nhiều tàu thuyền và ghe đánh cá qua lại, phải chú ý tránh va

Tàu hành trình từ quân cảng Đà Nẵng-Cam Ranh và ngược lại, đi qua biển Đông có đường hàng hải quốc tế đi qua do vậy sẽ có nhiều tàu thuyền qua lại nên phải tổ chức quan sát để tránh va, nhất là vào buổi tối ban đêm

Khi hành trình ngoài khơi nếu có liên quan tới tàu nước ngoài phải liên lạc ngay với sở chỉ huy và có cách xử trí khôn khéo, không làm ảnh hưởng tới nền ngoại giao

Giữ vững thông tin liên lạc với sở chỉ huy, đối sách trên biển sẵn sàng nhận và hoàn thành nhiệm vụ tiếp theo của cấp trên

KẾ HOẠCH ĐI BIỂN

Nhiệm vụ - Tuần tiễu khu vực biển từ Quân cảng Vũng Tàu-DK1

Thời gian xuất

- Khi có thương binh tử sĩ đưa vào nơi cấp cứu gần nhất

- Khi có hỏng hóc nặng và tình huống phức tạp tàu xin ý

kiến chỉ đạo của cấp trên

KẾ HOẠCH HÀNH TRÌNH Số

Thời gian chuyể n hướng

Mục tiêu và thông số hàng hải khi chuyển hướng

Ghi chú

00.0008.00

Rời quân cảng Vũng Tàu

φ = 10°23,7’N;

λ = 107°05,9’E

Ngắm

lô cốtvàtiêu

1 245,0

00.1108.11

Rìa TB Mũi Gành Rái

PT = 136,0°; D = 1,2M

4 182,0

05.4313.43

Mặt trời mọc

Mặt trời lặn

Kết thúc hoàng hôn

Trăng mọc

Trăng lặn

Phương Vị

mọc

Phương vị

GiờMứcnước

GiờMứcnước

GiờMứcnước

2,2

06.030,7

2,3

06.500,6

2,5

06.550,8Thời

16/03 C.Ranh 23.10

2,6

07.43 0,7

TÌNH HÌNH THỜI TIẾT TRƯỚC VÀ SAU 3 NGÀY:

a – Trước 3 ngày:

Trời nhiều mây , không mưa , tầm nhìn xa trên 10km, gió ĐB cấp 3 cấp 4

………

………

………

………

b – Sau 3 ngày: Trời nhiều mây , không mưa , tầm nhìn xa trên 10km, gió ĐB cấp 3 cấp 4 ………

………

………

………

TÌNH HÌNH THỜI TIẾT NGÀY TÀU RỜI BẾN: Trời nhiều mây , không mưa , tầm nhìn xa trên 10km, gió ĐB cấp 3 cấp 4 ………

………

………

………

KẾT LU‚N VÀ Ý KIẾN ĐỀ XU„T

1 Kết luâ ‚n

Nhiê ˜m vụ chủ yếu của Hải quân nhân dân Viê ˜t Nam là bảo vê ˜ toàn vẹn chủquyền biển, đảo, thềm lục địa của đất nước, đă ˜c biê ˜t là quần đảo Trường Sa hiê ˜nnay Hiê ˜n nay viê ˜c dẫn tàu ngoài khơi do không có mục tiêu địa văn nên phảidùng máy định vị vê ˜ tinh để xác định vị trí tàu Trong thời bình viê ˜c sử dụng định

vị vê ˜ tinh để dẫn tàu thì hoàn toàn bình thường.Tuy nhiên nếu chiến tranh xảy rathì không thể sử dụng được định vị vê ˜ tinh khi đó sử dụng phương pháp thiên văn

để xác định vị trí tàu là rất cần thiết

Phương pháp xác định vị trí tàu bằng thiên văn thích hợp với dẫn tàu đườngdài, nơi không có mục tiêu địa văn Các phương pháp xác định vị trí tàu bằngthiên văn có ưu điểm nổi bâ ˜t so với hê ˜ thống định vị vê ˜ tinh đó là tính chủ đô ˜ngcủa nó, phù hợp với đă ˜c điểm quân sự đòi hỏi tính bí mâ ˜t cao và quan trọng hơngiờ ta vẫn chưa xây dựng được hê ˜ thống vê ˜ tinh nhân tạo cho riêng mình mà phải

lê ˜ thuô ˜c vào các nước tư bản (Mỹ) Vì vâ ˜y viê ˜c xác định vị trí tàu bằng các trangthiết bị điện tử chỉ phát huy trong điều kiê ˜n thời bình và trong điều kiê ˜n kỹ thuâ ˜tđảm bảo

Phương pháp xác định vị trí tàu bằng 3 ngôi sao không cần đòi hỏi trangthiết bị kỹ thuật phức tạp,thời gian tính toán ngắn nhưng lại đòi hỏi người thựchiện phải có trình đô ˜ kỹ năng kỹ xảo tốt mới đảm bảo đô ˜ chính xác Phương phápxác định vị trí tàu bằng thiên văn lại phụ thuô ˜c nhiều vào điều kiê ˜n thời tiết

Phương tiê ˜n để thực hiê ˜n bài toán thiên văn trên 1 số tàu chưa được quantâm đúng mức như máy Sextant còn cũ, bảng tra TS bị rách hỏng cần phải thay