sổ tay hiệu chỉnh la bàn từ

Lệch Tây trên hướng Đông và lệch Đông trên hướng Tây Sai số -B Độ lệch Nam châm Lệch E trên NE Lệch W trên SE Lệch E trên SW và Lệch W trên NW Sai số +D Lệch W trên NE Lệch E trên SE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Trần Đức Lượng

SỔ TAY HIỆU CHỈNH LA BÀN TỪ

(Tài liệu biên dịch)

Năm 2012

SỔ TAY HIỆU CHỈNH LA BÀN TỪ

CƠ QUAN THÔNG TIN ĐỊA LÝ QUỐC GIA

BETHESDA, MD Xuất bản năm 2004

(Ký hiệu ấn phẩm trước đây: No.226)

Do Trung tâm Đo vẽ Địa hình và Thủy văn học của Cục Bản đồ Phòng vệ xuất

bản lần đầu tiên năm 1980, tại Washington, D.C, Hoa kỳ

CHỈNH ĐỘ LỆCH NGHIÊNG

60

MỞ ĐẦU

La bàn từ là thiết bị xác định phương hướng được sử dụng phổ biến trên tàu biển, có cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ, dễ sử dụng, có độ bền rất cao, hoạt động nhờ vào từ trường của Trái đất nên không cần nguồn năng lượng nuôi Nó có thể chỉ hướng liên tục, mọi lúc, mọi nơi,…

Ngày nay, bên cạnh các thiết bị dẫn đường hiện đại như la bàn điện, máy định vị GPS, Radar, la bàn vệ tinh,… La bàn từ vẫn được xem là thiết bị bắt buộc phải trang bị trên tàu biển Điều 12, Chương V Công ước SOLAS của IMO

chỉ rõ: Tàu có tổng dung tích từ 150 GRT trở lên phải được trang bị một la bàn

từ chuẩn, một la bàn từ lái, có thiết bị đo phương vị và luôn phải có bảng độ lệch còn hiệu lực kèm theo

Sổ tay hiệu chỉnh la bàn từ (Handbook of magnetic compass adjustment)

là một tài liệu chuyên khảo về công tác hiệu chỉnh la bàn từ trên tàu thuyền của lực lượng hải quân Hoa Kỳ Nội dung đề cập đến các nguyên lý cơ bản của độ lệch riêng la bàn và cách hiệu chỉnh các độ lệch tương ứng, không quá đi sâu vào lý thuyết thuần túy mà chú trọng vào các kỹ năng, các thủ tục kiểm tra trên

bờ và các quy trình hiệu chỉnh la bàn trên biển, giúp người đọc dễ hiểu và dễ dàng áp dụng trong thực tiễn

Sổ tay hiệu chỉnh la bàn từ được biên dịch làm tài liệu tham khảo và học tập môn học La bàn từ cho sinh viên các ngành Điều khiển tàu biển, An toàn hàng hải và Khai thác thủy sản của Trường Đại học Nha Trang

Tài liệu cũng có thể dùng để tham khảo cho các nhà chuyên môn điều khiển tàu biển, các kỹ thuật viên hiệu chỉnh la bàn từ Một số nội dung của tài liệu như giải từ, bù trừ giải từ cũng có thể tham khảo để hiệu chỉnh la bàn từ trên tàu thuyền của lực lượng Hải quân

Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Đức Sĩ – Trưởng bộ môn Hàng hải, Trường Đại học Nha Trang đã dành thời gian đọc bản thảo, hiệu đính

và có những góp cụ thể trong quá trình biên dịch tài liệu này

Mặc dù đã rất cố gắng để trình bày bản dịch một cách trôi chảy, đầy đủ và trung thực theo đúng tài liệu nguyên bản Tuy nhiên do khả năng chuyên môn và thời gian có hạn nên tài liệu này không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp xây dựng của đồng nghiệp, bạn đọc để tài liệu được chỉnh sửa và hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Ý kiến đóng góp xin gửi về:

Trần Đức Lượng

Bộ môn Hàng hải

Trường Đại học Nha Trang

E-mail: luongtd.ntu@gmail.com

5

-LỜI GIỚI THIỆU

Tài liệu này trình bày những thông tin cần thiết liên quan đến các quy trình, thủ tục trong thực tiễn của công tác hiệu chỉnh la bàn từ Hiểu một cách đơn giản, tài liệu đề cập đến các nguyên lý cơ bản của độ lệch riêng la bàn và cách hiệu chỉnh các độ lệch đó, chứ không bàn về các thiết bị riêng biệt của la bàn

Mặc dù tài liệu trình bày chuyên khảo về vấn đề hiệu chỉnh la bàn, người

có kinh nghiệm về hiệu chỉnh la bàn ở trên tàu biển cũng sẽ tìm thấy những thông tin hữu ích trong Chương I và Chương XIV, để loại trừ sai số la bàn một cách thỏa mãn mà không phải nghiên cứu toàn bộ tài liệu Cũng có thể tham khảo sơ đồ hình 318, những thông tin cô đọng nhất liên quan đến các loại sai số

la bàn khác nhau và cách hiệu chỉnh tương ứng

Trong cuốn sổ tay này, thuật ngữ hiệu chỉnh la bàn đề cập tới mỗi thay

đổi của các thiết bị hiệu chỉnh như nam châm vĩnh cửu, sắt non nhờ đó các sai

số la bàn được giảm đi Thuật ngữ sự bù trừ la bàn đề cập tới mọi thay đổi dòng

điện cung cấp vào các cuộn dây bù trừ cho la bàn, nhờ đó sai số do việc giải từ được giảm xuống

Nội dung cơ bản của tài liệu được đúc kết từ bài giảng của Nye S Spencer

và George F Kucera khi trình bày tại các khóa học giới thiệu về hiệu chỉnh và

bù trừ cho sai số la bàn trong Chiến tranh thế giới lần thứ II tại Trạm thực tập La bàn từ, Cơ sở huấn luyện hải quân ở Norfolk, bang Virginia

CHƯƠNG I KIỂM TRA HIỆU CHỈNH LA BÀN TỪ

GHI CHÚ: Nếu việc hiệu chỉnh la bàn cần phải (a) di chuyển các cuộn dây bù trừ sự giải từ, hoặc (b) thay đổi chiều dài của thanh Flinder, các cuộn bù trừ phải được kiểm tra, xem Chương XIV

101 Các kiểm tra và hiệu chỉnh tại cảng

1 Kiểm tra vật lý la bàn và thân la bàn

(a) Triệt tiêu các bọt khí trong chậu la bàn (xem mục 402)

(b) Kiểm tra độ nhạy và mô men từ của kim la bàn (xem 403)

(c) Triệt tiêu độ lỏng, rơ khi lắp ráp vòng các đăng

(d) Kiểm tra độ từ hóa của quả cầu sắt non và các thanh Flinder (xem 404)

(e) Sự định hướng song song của la bàn với đường trục dọc tàu (xem 405) (f) Sự định hướng song song của các thanh nam châm trong thân la bàn (g) Sự cân chỉnh của ống tuýp chứa nam châm khử độ lệch nghiêng phía dưới tâm điểm của la bàn

(h) Kiểm tra xem các nam châm khử có sẵn có không

2 Kiểm tra vật lý la bàn điện, vòng phương vị và các la bàn câm (pelorus)

(a) Sự định hướng song song của tất cả pelorus lặp lại của la bàn điện hay pelorus đĩa số với đường trục dọc tàu (xem 405)

(b) Đồng bộ các mặt lặp lại la bàn điện với la bàn chính

(c) Đảm bảo rằng vòng phương vị và các pelorus trong điều kiện hoạt động tốt*

102 Hiệu chỉnh trên biển Các hiệu chỉnh trên biển được thực hiện khi tàu ở

trạng thái cân bằng và sau khi tàu đã ổn định theo mỗi hướng Khi sử dụng la bàn điện, nếu muốn nâng cao hơn nữa độ chính xác, phải chuyển từ hướng này sang hướng khác một cách từ từ và kiểm tra sai số la bàn điện bằng phương vị mặt trời hay chập tiêu trên mỗi hướng đi (mục 706) Phải chắc chắn rằng la bàn điện được cài đặt theo tốc độ và vĩ độ trung bình của tàu Ghi nhớ tất cả các lưu

ý tại mục 101(4) trên đây Tín hiệu quốc tế "OSCAR QUEBEC" phải được trưng lên để thể hiện rằng tàu đang thực hiện việc hiệu chỉnh la bàn Chương VII

sẽ thảo luận các phương pháp dẫn tàu theo các hướng đã định

1 Điều chỉnh nam châm nghiêng: Dẫn tàu đi theo hai hướng Bắc và Nam từ, khi tàu đang lắc ngang trên hướng Bắc và Nam từ điều chỉnh nam châm nghiêng

cho đến khi sự dao động của mặt số la bàn giảm tới mức cực tiểu (Không cần bước này nếu hiệu chỉnh trước đây đã sử dụng kim đo độ từ khuynh để thể hiện

sự lắp đặt chính xác các nam châm khử độ lệch nghiêng.)

chuyển các nam châm B đã có để triệt tiêu toàn bộ độ lệch quan sát được

chuyển các nam châm C đã có để triệt tiêu toàn bộ độ lệch quan sát được

được bằng cách di chuyển các nam châm B

được bằng cách di chuyển các nam châm C (Việc khử độ lệch trên các hướng chính đã hoàn thành)

toàn bộ độ lệch quan sát được bằng cách di chuyển quả cầu sắt non vào gần hoặc

ra xa la bàn

một nửa độ lệch quan sát được bằng cách di chuyển quả cầu sắt non (Việc khử

độ lệch trên các hướng phần tư được hoàn thành, mặc dù kết quả chính xác hơn

có thể đạt được bằng cách hiệu chỉnh sai số do lực D trên cả 4 hướng phần tư, như thảo luận trong mục 501)

8 Cố định tất cả thiết bị hiệu chỉnh trước khi quay tàu để xác định độ lệch dư

9 Quay tàu để xác định độ lệch dư khi không giải từ trên càng nhiều hướng càng tốt, mặc dù trên 8 hướng chính và phần tư có thể đã đủ

10 Đến đây vẫn có thể có một vài độ lệch có giá trị lớn, phân tích đường cong

độ lệch để xác định những hiệu chỉnh cần thiết và nếu cần thì lặp lại các bước từ

1 đến 9 như trên (Chương V)

11 Ghi chép bảng độ lệch dư và chi tiết vị trí các thiết bị hiệu chỉnh theo mẫu tiêu chuẩn của hải quân NAVSEA 3120/4 và hồ sơ la bàn từ NAVSEA 3120/3 (xem 901)

12 Quay tàu để xác định độ lệch dư khi có giải từ với các mạch giải từ đã được cung cấp năng lượng một cách hợp lý (Chương XIV)

13 Ghi chép bảng độ lệch trong điều kiện giải từ theo mẫu tiêu chuẩn của hải quân NAVSEA 3120/4

103 Danh mục trên đây mô tả một phương pháp hiệu chỉnh la bàn đơn giản,

nhằm giúp cho những người chưa có kinh nghiệm vẫn có thể làm theo từng bước “Kiểm tra và Hiệu chỉnh tại cảng” là cơ sở cần thiết cho “Hiệu chỉnh trên biển”, nếu không cẩn trọng có thể dẫn đến kết quả không chính xác, hay sự lặp lại không cần thiết các thủ tục ở trên biển Do đó, người ta nhấn mạnh rằng sự quan tâm đúng mức việc kiểm tra trước tại cảng sẽ đóng góp vào kết quả hiệu chỉnh cuối cùng, để có đủ thời gian sửa chữa hoặc thay thế la bàn đã hỏng, hồi phục hay thay thế các quả cầu sắt non hay thanh Flinder, sắp xếp lại thân la bàn,

di chuyển bộ phận lặp lại của la bàn điện nếu nó có ảnh hưởng đến la bàn từ, hay thực hiện các sửa chữa sơ bộ cần thiết khác Hơn nữa, việc hiệu chỉnh la bàn nhanh hay chậm tùy thuộc vào việc sử dụng các thiết bị hiệu chỉnh khác nhau theo một chuỗi logic nhất định, để đạt được sự hiệu chỉnh cuối cùng với số bước tối thiểu Chuỗi công việc được phối hợp với nhau như danh mục đã đề cập trên đây và sẽ có kết quả tốt hơn nếu được liên kết chặt chẽ với nhau Hình 318 thể hiện các loại sai số la bàn khác nhau và các hiệu chỉnh tương ứng trong một mẫu

cô đọng Bảng 103 sẽ làm sáng tỏ hơn các thiết bị cơ khí để lắp đặt nam châm hiệu chỉnh, quả cầu sắt non và thanh Flinder Chương IV thảo luận về các phương pháp hiệu chỉnh la bàn khoa học và hiệu quả hơn, bổ sung một phương cách xử lý phức tạp hơn những vấn đề đã đề cập trong danh mục kiểm tra Phải thực hiện quan sát cẩn thận, thường xuyên để xác định sự ổn định của độ lệch và kết quả được ghi chép một cách có hệ thống Những thay đổi đáng kể về độ lệch

sẽ thể hiện sự cần thiết phải hiệu chỉnh lại

Để tránh sai số do hiệu ứng Gauss (mục 1003) khi hiệu chỉnh và khi

quay tàu để xác định độ lệch dư, tàu phải thẳng hướng trên mỗi hướng đi đã chọn tối thiểu là 2 phút trước khi quan sát độ lệch

Lệch Tây trên hướng Đông và lệch Đông trên hướng Tây (Sai số -B)

Độ lệch Nam châm

Lệch E trên NE Lệch W trên SE Lệch E trên SW

và Lệch W trên NW (Sai số +D)

Lệch W trên NE Lệch E trên SE Lệch W trên SW

và Lệch E trên NW (Sai số -D)

Độ lệch thay đổi theo vĩ độ Thanh Flinder

Lệch E trên các hướng E và lệch W trên các hướng W khi hành trình từ vĩ

độ N về XĐ hoặc từ

XĐ đi về vĩ độ S

Lệch W trên các hướng E và lệch E trên các hướng W khi hành trình từ vĩ

độ N về XĐ hoặc từ

XĐ đi về vĩ độ S Không có NC dọc

trong thân LB

Đặt NC có cực bắc hướng mũi

Đặt NC có cực bắc hướng lái

Đặt số sắt non cần thiết ở phía trước la bàn

Đặt số sắt non cần thiết ở phía sau la bàn

Thanh Flinder phía trước thân la bàn

Tăng số lượng sắt non

Giảm số lượng sắt non

Tăng số lượng sắt non

Độ lệch

Nam châm

Lệch Đông trên hướng Bắc và lệch Tây trên hướng Nam (Sai số +C)

Lệch Tây trên hướng Bắc và lệch Đông trên hướng Nam (Sai số -C)

Độ lệch Nam châm

Lệch E trên N Lệch W trên E Lệch E trên S

và Lệch W trên W (Sai số +E)

Lệch W trên N Lệch E trên E Lệch W trên S

và Lệch E trên W (Sai số -E)

Thanh Flinder

Độ lệch thay đổi theo vĩ độ

Lệch W trên các hướng E và lệch E trên các hướng W khi hành trình từ vĩ

độ S về XĐ hoặc từ

XĐ đi về vĩ độ N

Lệch E trên các hướng E và lệch W trên các hướng W khi hành trình từ vĩ

độ S về XĐ hoặc từ

XĐ đi về vĩ độ N Không có NC ngang

trong thân LB

Đặt NC có cực bắc mạn phải

Đặt NC có cực bắc mạn trái

Không có QCSN

trên thân

Đặt QCSN xiên

phía mạn trái lệch mũi, mạn phải lệch

về lái tàu

Đặt QCSN xiên

mạn phải lệch mũi, mạn trái lệch về lái tàu

Nam châm khử độ lệch nghiêng

(Hiệu chỉnh theo sự thay đổi vĩ độ từ)

Xoay QCSN ngược

kim đồng hồ đến góc xiên

Nếu cực bắc của la bàn bị hút về phía mạn cao của tàu khi nghiêng ngang, nâng nam châm lên nếu cực bắc hướng lên trên, hạ nam châm xuống nếu cực nam hướng lên trên

Xoay QCSN theo

chiều kim đồng hồ đến góc xiên

Nếu cực bắc của la bàn bị hút về phía mạn thấp của tàu khi nghiêng ngang, hạ nam châm xuống nếu cực bắc hướng lên trên, nâng nam châm lên nếu cực nam hướng lên trên

LƯU Ý: Bất kỳ một sự sắp xếp nào của nam châm khử độ lệch nghiêng cũng ảnh hưởng đến độ lệch la bàn trên tất cả các hướng

Bảng 103: Các kết cấu hiệu chỉnh la bàn từ

CHƯƠNG II

TỪ TRƯỜNG

201 La bàn từ Nguyên lý làm việc của la bàn từ ngày nay không khác gì các la

bàn đã được sử dụng từ thời cổ xưa La bàn gồm có một hay một số kim từ sắp xếp theo quy luật nhất định, xoay quanh một trụ đỡ cố định thẳng đứng theo phương nằm ngang Chất lượng la bàn ngày nay tốt hơn là do sự hiểu hiểu biết sâu sắc hơn về các quy luật của từ trường là loại năng lượng chi phối sự hoạt động của la bàn từ và sự chính xác hơn trong chế tạo

202 Từ trường Bất kỳ một mẫu sắt thép nào cũng có thể bị từ hóa, tức là tạo

nên thuộc tính thu hút các hạt sắt thép, sẽ tạo nên những khu vực tập trung từ tính được gọi là cực từ Một nam châm có ít nhất hai cực không cùng dấu Các đường sức từ nối hai cực được thể hiện trên hình 202 Số đường sức từ trên một đơn vị diện tích thể hiện cường độ từ trường tại diện tích đó Nếu hai thanh nam châm được đặt cạnh nhau, hai cực cùng tên sẽ đẩy nhau, hai cực khác tên sẽ hút nhau

203 Nói chung, từ trường có hai loại, cố định và cảm ứng Một thanh sắt có từ

trường cố định sẽ giữ được từ tính của nó khi đưa ra khỏi môi trường từ hóa Một thanh sắt có từ trường cảm ứng sẽ mất từ tính khi đưa ra khỏi môi trường từ hóa Thanh sắt có lưu giữ được từ tính khi mất môi trường từ hóa hay không sẽ phụ thuộc vào cường độ của từ trường từ hóa, độ cứng của sắt (độ giữ từ), và ứng suất vật lý tác dụng lên thanh sắt khi đặt trong từ trường từ hóa Sắt càng cứng thì khả năng giữ từ càng lâu

204 Từ trường Trái đất Lý thuyết về từ trường trái đất quan niệm trái đất như

một nam châm khổng lồ, được thể hiện bằng những đường sức từ nối hai cực từ của nó Các cực từ của trái đất ở gần chứ không trùng với các cực địa lý của trái đất Vì đầu hướng về phía Bắc của kim la bàn theo quy ước được gọi là cực đỏ, cực bắc hay cực dương, nó sẽ bị hút bởi cực ngược dấu còn gọi là cực xanh, cực nam hay cực âm Do đó, cực địa từ ở gần phía cực bắc địa lý sẽ là cực xanh, cực

Đường sức từ

Thanh nam châm

Hình 202: Đường sức từ của nam châm

Hình 206 – Hoa la bàn thể hiện độ lệch địa từ và giá trị thay đổi hàng năm

nam hay cực âm và cực địa từ ở gần phía cực nam địa lý là cực đỏ, cực bắc hay cực dương

thay đổi khi góc θ

thay đổi, thành phần H đạt cực đại ở xích đạo từ và giảm dần về hai cực địa từ, ngược lại thành phần Z bằng không tại xích đạo từ và tăng dần về hai cực từ

206 Vì hai cực địa từ không trùng với hai cực địa lý, điều hiển nhiên là kim la

bàn trùng với từ trường trái đất sẽ không chỉ đúng cực bắc thật mà chỉ đúng cực bắc địa từ Góc lệch giữa kinh tuyến thật (đường tròn lớn nối hai cực địa lý) và

Cực Bắc địa lý Cực Bắc địa từ

kinh tuyến từ (hướng của các đường sức từ) được gọi là độ lệch địa từ Độ lệch địa từ có giá trị khác nhau ở những vị trí khác nhau trên trái đất Các giá trị độ lệch địa từ có thể tìm thấy ở mỗi hoa la bàn trên các hải đồ hàng hải Độ lệch địa

từ của hầu hết các khu vực cụ thể đều có sự thay đổi hàng năm, giá trị thay đổi này cũng được ghi chú trên hải đồ Xem hình 206

207 Từ trường tàu Trong quá trình đóng mới một con tàu, dưới tác dụng của

từ trường trái đất, con tàu sẽ cảm ứng một từ trường có bản chất cố định Sau khi

hạ thủy, tàu sẽ mất đi một phần từ trường ban đầu do hậu quả của sự rung động,

va đập, v.v… trong các từ trường biến đổi, và cuối cùng sẽ đạt tới trạng thái từ trường ổn định lớn hơn hoặc nhỏ hơn Từ trường còn lại này là từ trường tàu cố định

208 Thực tế thì một con tàu có từ trường cố định không có nghĩa là nó không

thể cảm ứng từ khi đặt trong một từ trường như từ trường trái đất Giá trị từ trường cảm ứng trong một chi tiết sắt non nhất định phụ thuộc vào cường độ từ trường, sự sắp xếp của sắt non trong từ trường, tính chất vật lý và kích thước của sắt non Từ trường cảm ứng này có thể làm tăng thêm hay giảm bớt từ trường có định đã có trên tàu, phụ thuộc vào con tàu được định hướng như thế nào trong từ trường Sắt càng non càng dễ bị cảm ứng bởi từ trường trái đất và cũng dễ bị mất

từ tính khi đưa ra khỏi từ trường đó

209 Từ tính trong các cấu trúc khác nhau của một con tàu có khuynh hướng

thay đổi theo chuyến đi, sự rung động hay sự lão hóa, nhưng không thay đổi tức thời do đó được xem là từ trường cảm ứng, còn được gọi là từ trường thứ cấp

Từ trường này tại mỗi thời điểm bất kỳ được xem là một phần của từ trường tàu

cố định và do đó phải được hiệu chỉnh bằng các nam châm vĩnh cửu Từ trường thứ cấp là nguyên nhân chính làm thay đổi độ lệch của một la bàn từ Tiếp theo

là từ trường cố định, trong tài liệu này sẽ đề cập đến từ trường cố định biểu kiến, bao gồm cả từ trường hiện hữu và từ trường thứ cấp tại một thời điểm nhất định

210 Trên một con tàu, có sự kết hợp của từ trường cố định, từ trường thứ cấp và

từ trường cảm ứng là do cấu trúc kim loại của nó có độ cứng khác nhau Cho nên, tình trạng từ trường cố định biểu kiến của con tàu dễ bị thay đổi do sự khử

từ, va chạm mạnh, sự hàn điện, rung động, vv… và từ trường cảm ứng của tàu

sẽ thay đổi theo sự thay đổi cường độ từ trường trái đất ở các vĩ độ từ khác nhau

và theo hướng của tàu trong từ trường đó

211 Từ trường cảm ứng tổng hợp do từ trường trái đất Từ trường cảm ứng

và từ trường trái đất đã đề cập trên đây dẫn đến một thực tế như sau Một thanh sắt non mảnh dài nằm trong mặt phẳng song song với thành phần nằm ngang H của từ trường trái đất, sẽ bị từ hóa có cực đỏ (bắc) hướng về phía cực bắc địa lý

và cực xanh (nam) hướng về cựa nam địa lý Thanh sắt non tương tự nằm trong mặt phẳng nằm ngang nhưng vuông góc với từ trường trái đất sẽ không bị từ hóa, bởi vì phương của nó trong từ trường sẽ không song song với phương của

từ lực và thanh sắt có thiết diện không đáng kể Thanh sắt có thể song song hoặc vuông góc với từ trường nằm ngang trong một số hướng nhất định do đó có thể

có cảm ứng từ cực đại hoặc bằng không, tức là khả năng từ hóa phụ thuộc vào góc giữa hướng thanh sắt và hướng của từ trường Nếu các dạng thanh sắt tương

tự bố trí theo chiều thẳng đứng, sẽ song song với thành phần thẳng đứng Z của

từ trường trái đất và sẽ bị từ hóa, ở vĩ độ bắc sẽ có cực xanh (nam) hướng lên trên, và cực đỏ (bắc) hướng xuống dưới Điều này hoàn toàn ngược lại ở vĩ độ nam Độ lớn của từ trường cảm ứng theo phương nằm ngang và thẳng đứng trong các thanh sắt non, hay trong con tàu đóng mới là tương tự như sự kết hợp của các dạng sắt non đó, sẽ thay đổi phụ thuộc vào cường độ từ trường H và Z của từ trường trái đất, hướng đi và độ nghiêng của tàu

CHƯƠNG III

LÝ THUYẾT HIỆU CHỈNH LA BÀN TỪ

301 Hiệu chỉnh từ tính La bàn từ, khi sử dụng trên tàu thuyền bằng sắt thép,

phải được hiệu chỉnh theo trạng thái từ trường của con tàu nhằm đảm bảo cho nó hoạt động tương tự như trên con tàu không có từ tính Từ trường tàu gây nên độ lệch riêng cho la bàn cũng như quán tính và sự không ổn định của nó Độ lệch riêng la bàn được xác định bằng độ lệch của mặt số (kim la bàn) sang phải hay sang trái so với kinh tuyến từ Hiệu chỉnh la bàn là sự sắp xếp các thiết bị hiệu chỉnh từ tính và sắt non trong thân la bàn, để các tác động của nó cân bằng và trực đối với sự tác động của các vật liệu từ tính của con tàu, từ đó làm giảm độ lệch, loại trừ quán tính và sự không ổn định của la bàn Trạng thái từ trường trên con tàu tác động vào la bàn từ là từ trường cố định và từ trường cảm ứng, đã được thảo luận ở Chương II

302 Từ trường tàu cố định và ảnh hưởng của nó lên la bàn Từ trường cố

định tác dụng vào la bàn có thể phân chia thành ba thành phần vuông góc với

thẳng đứng có xu hướng làm nghiêng mặt số la bàn, trong trường hợp tàu bị lắc ngang hay lắc dọc sẽ tạo nên sự dao động của mặt số la bàn Dao động của mặt

la bàn lớn nhất do tàu lắc ngang khi tàu đi trên hướng bắc và nam la bàn, dao động của mặt la bàn lớn nhất do tàu lắc dọc khi tàu đi trên hướng đông và tây la bàn Thành phần nằm ngang B và C của từ trường cố định gây nên độ lệch riêng

la bàn thay đổi theo hướng đi của tàu khi tàu ở trạng thái cân bằng Đánh dấu các giá trị độ lệch này theo hướng đi la bàn của tàu sẽ tạo nên đường cong dạng sin và cosin như hình 302b Các đường cong độ lệch này được gọi là các đường

303 Độ lệch bán vòng được minh họa bằng một loạt các hình ảnh đơn giản theo

các hướng la bàn kế tiếp như trên hình 303a và 303b

Thành phần C

thẳng đứng

Từ trường tổng hợp tác dụng vào la bàn

La bàn

Hướng đi la bàn – độ Hình 302b: Độ lệch riêng la bàn

do từ trường tàu cố định

Độ lệch C do từ trường tàu cố định ngang tàu

Độ lệch B do từ trường tàu cố định dọc tàu

Lệch Đông

(+)

Lệch Tây

304 Hướng đi của tàu minh họa trên các hình 303a và 303b là các hướng đi la

bàn chính đúng hơn là các hướng đi từ chính vì hai lý do sau đây:

(1) Độ lệch riêng la bàn theo các hướng đi la bàn là cần thiết để biễu diển các đường cong hình sin và có thể phân tích bằng toán học Độ lệch theo hướng la bàn có thể hình dung được vì các thành phần của từ trường tàu chỉ trùng hay vuông góc với kim la bàn trên các hướng đi la bàn chính (2) Thực tế rằng mặt số la bàn gắn trên một phao nổi tại một vị trí xác định, trên đường kinh tuyến từ Độ lệch của mặt số lệch sang phải hoặc trái

Độ lệch Tây cực đại

Hình 303b: Biểu đồ tác dụng của từ lực cố định ngang tàu C

Hướng Đông

La bàn

La bàn từ

Độ lệch bằng không (chỉ thay đổi lực định hướng)

Độ lệch Đông cực đại

Hướng Nam

La bàn

Độ lệch bằng không (chỉ thay đổi lực định hướng)

Hình 303a: Biểu đồ tác dụng của từ lực cố định dọc tàu B

(đông hoặc tây) của kinh tuyến từ là do sự chuyển động của tàu và từ trường xung quanh mặt số la bàn

305 Vì độ lệch riêng la bàn do các từ lực hiện có tại la bàn gây ra nên nó chi

phối lực định hướng H của từ trường trái đất, sự phân tích véc tơ rất hiệu quả khi xác định độ lệch riêng hay cường độ của từ trường gây lệch Ví dụ, một con tàu như hình 305 đi trên hướng đông từ sẽ dẫn đến la bàn của nó chịu tác động của một từ trường tổng hợp; cụ thể là thành phần nằm ngang H của từ trường trái đất

và từ trường gây lệch B ở góc phải của thành phần H Kim la bàn sẽ tự cân bằng theo hướng từ trường tổng hợp là hướng tổng hợp véc tơ của H và B Phân tích hình 305 sẽ thấy rằng lực định hướng tổng hợp sẽ cực đại khi tàu theo hướng bắc và sẽ cực tiểu khi tàu theo trên hướng nam, độ lệch sẽ bằng không trong cả hai trường hợp này

Độ lớn của độ lệch riêng la bàn do từ trường cố định B gây ra sẽ thay đổi theo giá trị của lực H; kết quả là độ lệch la bàn do từ trường tàu cố định sẽ thay đổi theo vĩ độ từ của tàu

306 Từ trường tàu cảm ứng và ảnh hưởng của nó đến la bàn Từ trường tàu

cảm ứng thay đổi phụ thuộc vào cường độ của môi trường từ hóa xung quanh, số lượng sắt thép và sự sắp xếp của sắt thép trong từ trường Vì cường độ từ trường trái đất thay đổi trên bề mặt trái đất, nên từ trường tàu cảm ứng cũng thay đổi theo vĩ độ, hướng đi, và độ nghiêng của tàu

307 Với con tàu ở trạng thái cân bằng, nếu từ trường cảm ứng thẳng đứng tổng

hợp, không hướng thẳng tới la bàn sẽ gây nên đường cong độ lệch có dạng bán vòng (gọi là độ lệch bán vòng thứ) Điều này là đúng bởi vì sự cảm ứng theo phương thẳng đứng chỉ thay đổi cường độ và sự phân cực theo vĩ độ từ và độ nghiêng của tàu mà không thay đổi theo hướng đi của tàu Bởi vậy, khi tàu hoạt động trên cùng một vĩ độ từ càng lâu thì cực của từ trường cảm ứng thẳng đứng quay quanh la bàn sẽ ảnh hưởng lên la bàn tương tự như cực của từ trường tàu

cố định quay quanh la bàn Hình 307 minh họa các cực của từ trường tàu cảm ứng thẳng đứng trên một con tàu

Cường độ từ trường tổng hợp

Từ trường trái đất H

Hướng Đông la bàn

Kim la bàn Từ trường gây lệch B

dev

Hình 305: Biểu đồ từ lực tổng hợp

La bàn

Độ lệch E từ sắt non nằm ngang không đối xứng

Độ lệch B do từ trường cảm ứng thẳng đứng

Độ lệch D từ sắt non nằm ngang đối xứng

Độ lệch A từ sắt non nằm ngang không đối xứng

Hướng đi la bàn của tàu – độ

Hình 307a: Từ trường tàu cảm ứng

308 Các dạng sắt non nằm ngang là đối tượng của từ trường cảm ứng tạo ra các

độ lệch có đặc tính như trên hình 307b Các đường cong độ lệch D và E được gọi là các đường cong phần tư vì chúng lặp lại giá trị và đổi dấu cứ mỗi khi tàu thay đổi phương hướng được 1/4 vòng

309 Sự sắp xếp đối xứng của sắt non nằm ngang có thể tồn tại xung quanh la

bàn theo một trong các trường hợp được minh họa trên hình 309

310 Độ lệch do từ trường trái đất cảm ứng lên các dạng sắt non nằm ngang đối

xứng, khi tàu đi trên bốn hướng đi la bàn khác nhau được minh họa trên hình

310 Ảnh hưởng trên hướng đi khác cũng được nghiên cứu tương tự Ví dụ đường cong độ lệch D là một trong những đường cong trên hình 307b Hình vẽ cho thấy rằng độ lệch do lực D gây ra đạt giá trị cực đại trên các hướng phần tư

la bàn và bằng không trên các hướng chính la bàn

Hình 309: Sự sắp xếp đối xứng của sắt non nằm ngang

311 Sự sắp xếp không đối xứng của sắt non nằm ngang có thể tồn tại xung

quanh la bàn tương tự như một trong các hình minh họa ở hình 311

312 Độ lệch riêng la bàn do cảm ứng từ của từ trường của trái đất lên các dạng

sắt non nằm ngang không đối xứng, khi tàu đi theo bốn hướng la bàn khác nhau được minh họa trên hình 312 Sự ảnh hưởng trên hướng khác cũng được nghiên cứu tương tự Ví dụ đường cong độ lệch E là một trong những đường cong được minh họa trên hình 307b Hình vẽ cho thấy rằng độ lệch do lực E gây ra đạt giá trị cực đại trên các hướng chính la bàn và bằng không trên các hướng phần tư la bàn

Hình 311: Sự sắp xếp không đối xứng của sắt non nằm ngang

Hình 310: Ảnh của từ trường cảm ứng D do sắt non nằm ngang đối xứng

Hướng Đông

La bàn

Hướng Đông Nam La bàn

La bàn từ

Thanh sắt non

Kim nam châm la bàn

Độ lệch Đông cực đại

Độ lệch bằng

không

Độ lệch Tây cực đại

Độ lệch bằng không

313 Độ lệch phần tư sẽ không thay đổi theo vĩ độ từ vì từ trường cảm ứng nằm

ngang thay đổi tỷ lệ thuận với lực định hướng H

314 Sự cảm ứng của từ trường trái đất lên các dạng sắt non nằm ngang không

đối xứng khác tạo nên đường cong độ lệch cố định A Sai số do từ lực A và E là nhỏ hơn so với các loại sai số khác, nhưng khi bắt gặp thì chúng thường xuất hiện đồng thời, bởi vì cả hai đều là kết quả cảm ứng của các dạng sắt non nằm ngang sắp xếp không đối xứng Hơn nữa, sai số A là các độ lệch A cố định do: (1) Các vạch chuẩn của la bàn từ, pelorus hay la bàn điện sắp xếp không song song; (2) sai số trong tính toán phương vị mặt trời, thời gian quan sát hay việc

đo phương vị

315 Về bản chất, cường độ và sự phân cực của tất cả các hiệu ứng cảm ứng này

phụ thuộc vào sự sắp xếp của kim loại đối xứng hay không đối xứng trên tàu, vị trí của thân la bàn, cường độ từ trường trái đất và độ từ thiên

316 Một phần sai số nghiêng là do từ trường cố định cảm ứng lên cả sắt non

thẳng đứng và nằm ngang, cảm ứng từ lên các sắt non này thay đổi khi tàu lắc ngang trong từ trường trái đất Phần sai số nghiêng này sẽ thay đổi cường độ một cách tự nhiên theo sự thay đổi vĩ độ từ của tàu Dao động của mặt la bàn lớn nhất do tàu lắc ngang khi tàu đi trên hướng bắc và nam la bàn, tương tự như sai

Hướng Đông

La bàn

Hướng Đông Nam La bàn

La bàn từ

Thanh sắt non

Kim nam châm la bàn

Độ lệch Đông

cực đại

Độ lệch bằng không

Độ lệch Tây cực đại

Độ lệch bằng không Lệch Tây

317 Hiệu chỉnh và các thiết bị hiệu chỉnh

Vì một số tác động từ tính không thay đổi trên tất cả các vĩ độ từ, một số tác động từ tính khác lại thay đổi theo vĩ độ từ, nên mỗi tác động riêng biệt này phải được hiệu chỉnh một cách độc lập với nhau Hơn nữa, rõ ràng phương pháp hiệu chỉnh tốt nhất là sử dụng (1) các nam châm khử vĩnh cửu để tạo nên lực trực đối với từ trường cố định tại la bàn và (2) các dạng sắt non khử để hiệu chỉnh từ trường cảm ứng, tác dụng của các thiết bị khử này là sẽ cân bằng và trực đối với các tác động cảm ứng từ của con tàu trên mọi vĩ độ và hướng đi từ của tàu Thân la bàn là giá đỡ chậu la bàn và các thiết bị hiệu chỉnh của nó Tìm hiểu thân la bàn trên hình 317 sẽ nhìn thấy các thiết bị khử đó là:

(1) Nam châm thẳng đứng khử độ lệch nghiêng trong ống tuýp thẳng đứng ở trung tâm

(2) Nam châm dọc trong khay đựng nam châm dọc

(3) Nam châm ngang trong khay đựng nam châm ngang

(4) Sắt non thẳng đứng thanh Flinder trong ống tuýp bên ngoài

(5) Quả cầu sắt non

Nam châm khử độ lệch nghiêng là thiết bị hiệu chỉnh duy nhất hiệu chỉnh cho cả từ trường cố định và cảm ứng, vì vậy thỉnh thoảng phải hiệu chỉnh lại cùng với sự thay đổi hoàn toàn vĩ độ của tàu (phải ghi nhớ rằng mọi sự di chuyển của nam châm khử độ lệch nghiêng sẽ phải hiệu chỉnh lại các thiết bị khử khác)

318 Bảng tóm tắt “Các sai số la bàn và các hiệu chỉnh tương ứng” trên hình

318, tóm tắt tất cả các trạng thái từ trường khác nhau của con tàu, các dạng đường cong độ lệch do các trạng thái từ trường gây ra, các thiết bị hiệu chỉnh cho mỗi loại, và các hướng đi tương ứng với mỗi thiết bị hiệu chỉnh được sử dụng Các thiết bị hiệu chỉnh phải được lắp đặt một cách gần như đối xứng, trừ trường hợp ngoại lệ (được thảo luận chi tiết sau) và càng xa la bàn càng tốt để duy trì được sự ổn định của từ trường của kim nam châm la bàn Những chi tiết khác của quy trình hiệu chỉnh được nhấn mạnh ở chương VI Thật may mắn, mỗi tác động của từ trường có một đường cong đặc tính khác biệt nhỏ, giúp cho việc nhận biết và hiệu chỉnh được dễ dàng Một đường cong độ lệch hoàn chỉnh

có thể phân tích được các thành phần khác nhau của nó và do đó các hiệu chỉnh cần thiết có thể tiên liệu được Phương pháp phân tích các đường cong được thảo luận ở chương V

Hệ số Dạng đường cong Hướng đi la bàn

có độ lệch cực đại Nguyên nhân sai số Hiệu chỉnh sai số tương ứng

Hướng đi từ hay hướng đi la bàn đặt thiết bị khử

A Đường thẳng Không thay đổi

Vật lý: Sự song song giữa la bàn, la bàn điện,

pelorus……

Từ tính: Sự sắp xếp không đối xứng của sắt non

nằm ngang

Kiểm tra phương pháp và sự tính toán…

Kiểm tra sự thẳng hàng giữa la bàn, la bàn điện, pelorus……

Sắp xếp lại các thanh sắt non nằm ngang

Bất kỳ

0

2700

Thành phần dọc của từ trường tàu cố định…

Từ trường tàu biến đổi của sắt non dạng thẳng đứng không đối xứng trước và sau la bàn………

Thành phần ngang của từ trường tàu cố định…

Từ trường tàu biến đổi của sắt non dạng thẳng đứng không đối xứng bên phải và bên trái la bàn………

Sử dụng nam châm ngang C

Sử dụng thanh Flinder ở trái hay phải la bàn

0900

Độ lệch

nghiêng

Dao động theo sự

nghiêng ngang hay dọc

của tàu độ lệch thay đổi

theo độ nghiêng của tàu 2700

Lắc dọc

Sự thay đổi thành phần nằm ngang của từ trường tàu biến đổi hay cố định do sự nghiêng ngang hay nghiêng dọc của tàu

Nam châm nghiêng phải được hiệu chỉnh lại theo sự thay đổi vĩ độ

0900 hay 2700 với nam châm nghiêng

0000 hay 1800 khi nghiêng ngang

Hình 318 Tóm tắt sai số la bàn và sự Hiệu chỉnh

Deviation = A + Bsin ø + Ccos ø + Dsin 2ø + Ecos 2ø (ø = hướng đi la bàn)

- D + D + D

- D

(Sơ đồ a)

- E

+ E + E

- E

(Sơ đồ b)

319 Hoạt động của la bàn Hình 319 minh họa một hướng hoạt động của la bàn

Không chỉ là vấn đề không khử được các độ lệch lớn, mà sẽ có những phạm vi la bàn quay một cách chậm chạp theo tàu và những phạm vi khác thì la bàn lại quá không ổn định để sử dụng Những phiền toái này có thể hiểu rõ được bằng sự hình dung một con tàu với độ lệch riêng la bàn như trên hình 319, khi tàu quay từ hướng tây qua bắc sang đông Trong suốt quá trình quay về hướng đông này độ lệch đông càng tăng lên và khi dẫn tàu trong phạm vi phương hướng này mặt số la bàn sẽ chuyển hướng theo tàu một cách chậm chạp Cũng tương tự, có một phạm vi không ổn định hướng từ đông đến nam qua tây Tình trạng độ nhạy kém hay không ổn định này luôn tạo nên độ dốc theo chiều tăng hoặc chiều giảm của đường cong độ lệch Những trạng thái này cũng có thể kết hợp với lực định hướng cực đại và cực tiểu tác dụng vào la bàn (xem mục 305) Quan sát thấy rằng độ lệch đạt giá trị cực đại xuất hiện trên hướng có lực định hướng trung bình, độ lệch bằng không xuất hiện ở các hướng có lực định hướng lớn nhất và nhỏ nhất

320 Nói chung, việc hiệu chỉnh các sai số la bàn được thực hiện bằng cách sử

dụng các thiết bị hiệu chỉnh để làm giảm độ lệch trên tất cả các hướng đi của tàu Tuy nhiên, cũng có thể thực hiện sự hiệu chỉnh bằng cách sử dụng các thiết

bị hiệu chỉnh để làm cân bằng các lực gây lệch tác dụng lên la bàn trên mọi hướng đi của tàu Phương pháp độ lệch thường được sử dụng hơn vì dùng chính

la bàn để hiển thị kết quả, hơn việc sử dụng các thiết bị phụ để xác định cường

độ từ trường

321 Đôi khi, ảnh hưởng của từ trường cố định tại vị trí la bàn lớn đến nỗi vượt

quá cả lực định hướng của từ trường trái đất H Điều này không chỉ tạo nên những phạm vi không nhạy cảm và không ổn định của la bàn, mà còn làm cho la bàn đứng yên trên một hướng hay một cung phần tư nào đó, mà không liên quan

gì đến hướng mũi tàu Để làm cho la bàn đứng yên, cực từ của từ trường phải hút cực từ của kim la bàn, vì vậy có thể thực hiện hiệu chỉnh một cách đơn giản bằng việc sử dụng các nam châm vĩnh cửu với số lượng phù hợp để triệt tiêu các

từ trường này Mỗi khi thực hiện hiệu chỉnh như vậy, tốt hơn hết là dẫn tàu đi trên một hướng không làm kim la bàn bị đứng yên Ví dụ, một tàu khi đang hành trình theo hướng bắc có la bàn bị đứng yên sẽ cần nam châm khử B có cực đỏ phía mũi để trung hòa cực xanh hiện tại đang tác dụng vào la bàn Nếu thực hiện

Hướng

độ lệch lớn nhất

Hướng dao động lớn nhất

Hình 319 - Đường cong độ lệch chưa được hiệu chỉnh

trên hướng đông thì việc hiệu chỉnh sẽ hoàn tất khi kim la bàn trở về ổn định đúng hướng đông

322 Một số lý do để hiệu chỉnh sai số la bàn:

(1) Sử dụng la bàn từ dễ dàng hơn nếu độ lệch nhỏ

(2) Mặc dù mọi người đều tin rằng độ lệch riêng la bàn không có vần đề gì đáng

kể, miễn là nắm bắt được độ lệch, độ lệch có trong sai số la bàn vì các tình trạng không nhạy cảm và không ổn định cùng với các độ lệch lớn và do đó làm cho la bàn hoạt động không tốt Điều này là kết quả của của lực định hướng không đều tác dụng vào la bàn khi tàu thay đổi hướng

(3) Hơn nữa, mặc dù độ lệch la bàn đã biết đến, nhưng nếu có giá trị lớn độ lệch

la bàn sẽ trở thành đối tượng thay đổi đáng kể cùng với sự thay đổi độ nghiêng

và vĩ độ của tàu

323 Các chương tiếp theo sẽ đề cập đến các phương pháp điều động tàu theo

hướng đã định, các phương pháp xác định ảnh hưởng của độ lệch riêng biệt và làm giảm thiểu sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các thiết bị khử độ lệch Một khi hiệu chỉnh hợp thức, độ lệch la bàn từ còn lại không đổi cho đến khi có sự thay đổi trạng thái từ trường tàu do cách xử lý từ tính, sự va chạm khi sử dụng hỏa lực, sự rung động, sửa chữa hay sự thay đổi cấu trúc Sự di chuyển thường xuyên của vũ khí ở lân cận, cửa, thiết bị lặp lại của la bàn điện hay hàng hóa ảnh hưởng rất lớn đến la bàn

CHƯƠNG IV QUY TRÌNH HIỆU CHỈNH LA BÀN TỪ TRONG THỰC TIỄN

LƯU Ý: Nếu người hiệu chỉnh không nắm vững về lý thuyết tác động của từ trường, các phương pháp phân tích đường cong độ lệch và các phương pháp dẫn tàu đi theo một hướng đã định, đề nghị nên xem lại tuần tự các chương II, V và VII, trước khi bắt đầu hiệu chỉnh

401 Kiểm tra và chỉnh lý tại cảng Nói chung, ở Chương I, “Kiểm tra hiệu

chỉnh la bàn từ” là làm sáng tỏ và hướng sự chú ý của người hiệu chỉnh đến những kiểm tra vật lý cần thiết trước khi bắt đầu việc hiệu chỉnh Lý thuyết hiệu chỉnh dựa trên giả thuyết rằng tất cả sự sắp xếp vật lý đã hoàn hảo Nếu các kiểm tra vật lý được thực hiện trước khi hiệu chỉnh bằng các nam châm và sắt non thực sự, sẽ tiết kiệm được thời gian và tránh được rắc rối khi hiệu chỉnh trên biển Ngoài ra còn có các kiểm tra dưới đây

402 Nếu la bàn có bọt khí nhỏ, có thể bổ sung thêm chất lỏng cho la bàn qua lỗ

bơm chất lỏng ở bên thành chậu la bàn Nếu một lượng chất lỏng đáng kể bị rò

rỉ, cần kiểm tra cẩn thận tình trạng của đệm kín nước và lỗ bơm chất lỏng La bàn của Hải quân Hoa kỳ có chất lỏng là hỗn hợp của 45% cồn và 55% nước cất, hoặc dầu lửa Những chất lỏng này KHÔNG được thay thế cho nhau

403 Có thể tháo rời la bàn khỏi tàu và đưa đến một nơi không có ảnh hưởng của

các từ trường khác, ngoại trừ từ trường trái đất để kiểm tra mô men từ và độ nhạy của la bàn Công việc kiểm tra bao gồm cả xác định thời gian dao động và khả năng phục hồi về hướng ban đầu sau khi bị tác động Qua kiểm tra sẽ phản ánh tình trạng của kim trụ, viên đá cứng và cường độ từ trường của kim la bàn (Xem NAVSEA 3120/3 về những kiểm tra tương tự trên thiết bị la bàn Hải quân tiêu chuẩn)

404 Kiểm tra cẩn thận quả cầu sắt non và thanh Flinder để xác định độ từ dư Di

chuyển quả cầu vào càng gần la bàn càng tốt và xoay riêng biệt từng quả cầu

bàn do việc quay quả cầu sắt non đều thể hiện độ từ dư trong quả cầu sắt non Việc kiểm tra này có thể thực hiện trên bất kỳ hướng đi cố định nào của tàu Kiểm tra thanh Flinder tốt nhất nên thực hiện trên hướng đi la bàn đông hoặc tây của tàu Công việc kiểm tra thanh Flider như sau: (a) ghi lại hướng đi la bàn của tàu với thanh Flinder trong giá đựng; (b) đảo ngược thanh Flinder trong giá

giữa những lần quan sát này đều thể hiện độ từ dư trong thanh Flinder Quả cầu hay thanh Flinder có dấu hiệu tồn tại từ trường dư cần phải tôi lại, nghĩa là nung

đỏ lên và làm nguội từ từ

405 Hiệu chuẩn đường tim la bàn, mặt lặp lại la bàn điện và pelorus với đường

trục dọc tâm tàu là rất quan trọng Nếu không song song với nhau sẽ tạo nên sai

số cố định A trên đường cong độ lệch Đường tim của tất cả các thiết bị này có thể sắp xếp song song với đường trục dọc tâm tàu bằng việc sử dụng vòng phương vị và một thước dây kim loại Nếu thiết bị được đặt trên đường trục dọc tâm tàu, dùng vòng phương vị sẽ ngắm được môt cột đèn hay chi tiết khác của

tàu trên đường trục dọc tâm tàu Trong trường hợp thiết bị không nằm trên đường trục dọc tâm tàu, dùng thước dây kim loại xác định khoảng cách từ đường trục dọc tâm tàu tới tâm thiết bị Xác định khoảng cách tương tự ở phía mũi và phía lái của tàu, đánh dấu khoảng cách lên mặt boong và đặt vật chuẩn tại vị trí đánh dấu, dùng vòng phương vị gắn vào thiết bị để quan sát và hiệu chuẩn đường tim của thiết bị đó

La bàn chuẩn luôn được lắp đặt trên đường trục dọc tâm tàu và đường tim

la bàn trùng với đường trục dọc tâm tàu La bàn lái đôi khi không được lắp đặt trên đường trục dọc tâm tàu một cách cố ý, để hiệu chỉnh cho bất kỳ một sai số

cố định A nào xuất hiện, xem thảo luận ở mục 411

406 Ngoài các kiểm tra vật lý đã đề cập ở chương I, cần theo dõi những phòng

ngừa khác để đảm bảo hoạt động của la bàn ổn định liên tục Những phòng ngừa này đề cập đến những tình huống nhất định của thiết bị hiệu chỉnh có thể làm nhiễu loạn hoạt động của la bàn, đã được trình bày ở chương I và được thảo luận thêm ở chương X

Sự hiệu chỉnh la bàn nhanh hay chậm phụ thuộc vào việc sử dụng các thiết bị hiệu chỉnh khác nhau theo một chuỗi hành động trong điều kiện thuận lợi nhất, để đạt được sự hiệu chỉnh cuối cùng với số bước tối thiểu Một số hiệu chỉnh nhất định có thể thực hiện thuận lợi tại cảng nhằm đơn giản hóa các bước hiệu chỉnh trên biển

407 Hiệu chỉnh thanh Flinder trước tiên là hợp lý, vì thanh Flinder là chi tiết bị

cảm ứng từ một vài thiết bị hiệu chỉnh khác, nên hiệu chỉnh nó không phụ thuộc vào bất kỳ sự quan sát đơn lẽ nào Hiệu chỉnh thanh Flinder có thể theo một trong các phương pháp sau đây:

(1) Dữ liệu độ lệch thu được ở hai vĩ độ từ khác nhau có thể sử dụng để tính toán chiều dài thích hợp của thanh Flinder cho mỗi vị trí la bàn cụ thể Chi tiết của việc thu thập các dữ liệu này và cả việc tính toán được trình bày từ mục 605 đến

408 Khi hiệu chỉnh chiều dài của thanh Flinder, đặt quả cầu trên cánh tay đòn ở

vị trí tốt nhất có thể Nếu trước đây la bàn đã được hiệu chỉnh, vị trí tốt nhất của

quả cầu được thể hiện trên bảng độ lệch đã có Trong trường hợp la bàn chưa bao giờ được hiệu chỉnh, vị trí của quả cầu là ở chính giữa cánh tay đòn

409 Hiệu chỉnh tiếp theo là xác định vị trí của nam châm khử độ lệch nghiêng

bằng việc cân bằng độ nghiêng của kim la bàn, được thảo luận ở Chương XI

410 Ba sự hiệu chỉnh tại cảng – thanh Flinder, quả cầu và nam châm khử độ

lệch nghiêng- sẽ thiết lập các tình trạng cảm ứng lẫn nhau và che chắn cho la bàn, do đó một số tối thiểu các bước khử trên biển sẽ hoàn tất việc hiệu chỉnh

411 Các sai số dự kiến Hình 318, “Tóm tắt Các sai số la bàn và Công tác hiệu

chỉnh”, liệt kê sáu hệ số khác nhau hay sáu dạng sai số độ lệch la bàn với các nguyên nhân gây ra và các thiết bị khử tương ứng Thảo luận về các hệ số này như sau:

Sai số A thường là do tính toán sai phương vị hay là do sự lắp đặt la bàn không thẳng hàng hơn là do các tác động từ tính của các thanh sắt non nằm ngang không đối xứng gây ra Vì thế, nếu kiểm tra sự lắp đặt la bàn song song tại cảng và thực hiện bảo dưỡng thường xuyên, sai số A sẽ không đáng kể Khi vòng phương vị được lắp đặt trên la bàn chuẩn để xác định độ lệch, sai số A quan sát được chỉ là sai số A do từ trường Kết quả này bắt nguồn từ thực tế là các phương vị thường được đọc trực tiếp trên chính mặt số la bàn hơn là dựa vào vạch mũi tàu trong la bàn Trên hướng đi la bàn mà độ lệch xác định được bằng cách so sánh số đọc tại vạch mũi tàu của la bàn với hướng đi từ của tàu dựa vào pelorus hay la bàn điện, sai số A quan sát được có thể là kết hợp giữa sai số A

do từ trường và sai số A cơ khí (do lắp đặt không song song) Thực tế này giải thích rằng chỉ có sai số A cơ khí của la bàn chuẩn được hiệu chỉnh bằng cách điều chỉnh thân la bàn, cả sai số A cơ khí và sai số A do từ trường của la bàn lái được hiệu chỉnh bằng cách điều chỉnh thân la bàn (xem mục 405) Trên la bàn chuẩn, sai số A cơ khí có thể phân biệt so với sai số A do từ trường bằng cách thực hiện các quan sát đồng thời như sau:

(1) Vẽ đồ thị độ lệch bằng sử dụng vòng phương vị quan trắc Sai số A chỉ là sai

số do từ trường

(2) Vẽ đồ thị độ lệch bằng cách so sánh số chỉ của vạch mũi tàu trên la bàn với hướng đi từ của tàu xác định bằng pelorus hoặc la bàn điện Sai số A là sự kết hợp giữa sai số A cơ khí và sai số A do từ trường

Sai số A cơ khí có thể tìm được bằng cách lấy sai số A ở trường hợp thứ hai trừ đi sai số A ở trường hợp thứ nhất và hiệu chỉnh bằng cách xoay thân la bàn theo hướng thích hợp một góc bằng hiệu số tìm được Đối với la bàn lái, không thuận lợi mà cũng không cần thiết phải phân biệt hai loại sai số A, tất cả sai số A tìm được dựa vào pelorus hay la bàn điện đều có thể trừ bỏ bằng cách xoay thân la bàn theo hướng thích hợp để triệt tiêu đi chính giá trị độ lệch đó

Sai số B là kết quả của hai nguyên nhân khác nhau, cụ thể là: Thành phần dọc tàu của từ trường cố định tác dụng vào la bàn, và các hiệu ứng cảm ứng từ sắt non thẳng đứng phân bố không đối xứng ở phía trước và phía sau la bàn Nguyên nhân thứ nhất được hiệu chỉnh bằng sử dụng nam châm dọc B, nguyên

nhân thứ hai hiệu chỉnh bằng cách sử dụng thanh Flinder phía trước hay phía sau

la bàn Vì việc lắp đặt thanh Flinder đã được thực hiện trong cảng nên sai số B còn lại được hiệu chỉnh bằng nam châm dọc B

Sai số C có hai nguyên nhân, cụ thể là: Thành phần ngang tàu của từ trường cố định tác dụng vào la bàn, và các hiệu ứng cảm ứng từ sắt non thẳng đứng phân bố không đối xứng hai bên la bàn theo hướng ngang tàu Nguyên nhân thứ nhất được hiệu chỉnh bằng sử dụng nam châm ngang C, nguyên nhân thứ hai hiệu chỉnh bằng cách sử dụng thanh Flinder phía mạn trái hay mạn phải

so với la bàn; nhưng, vì hiệu ứng cảm ứng từ các thanh sắt non thẳng đứng phân

bố theo chiều ngang tàu không đối xứng là rất ít nên sai số C chỉ được hiệu chỉnh bằng nam châm ngang C

Sai số D chỉ do sự cảm ứng từ của các thanh sắt non nằm ngang phân bố đối xứng qua la bàn gây nên, và cần phải hiệu chỉnh bằng quả cầu sắt non, thường là theo hướng ngang của tàu qua la bàn

Tình trạng sai số E có độ lớn đáng kể là rất hiếm, vì nguyên nhân là do sự cảm ứng từ của các thanh sắt non nằm ngang phân bố không đối xứng Khi sai

số này có độ lớn đáng kể có thể hiệu chỉnh bằng việc xoay quả cầu sắt non, như

đã mô tả trong chương VI

Như đã trình bày trước đây, sai số nghiêng thực tế được hiệu chỉnh tại cảng bằng việc cân bằng kim la bàn (xem Chương XI)

412 Tóm lại những thảo luận trên đây thể hiện rằng có những loại sai số nhất

định ít xuất hiện, và những sai số khác có thể được hiệu chỉnh ngay trong cảng Cho nên, hầu hết tàu thuyền chỉ còn lại ba loại sai số phải hiệu chỉnh trên biển,

cụ thể là sai số B,C và D Những sai số này được hiệu chỉnh bằng nam châm dọc

B, nam châm ngang C và Quả cầu sắt non tương ứng

413 Nghiên cứu quy trình hiệu chỉnh Kiểm tra tổng quát sai số kết hợp của B,C

và D được minh họa trên hình 413 sẽ phát hiện ra rằng có một sự độc lập nhất định của các ảnh hưởng của độ lệch riêng la bàn trên các hướng la bàn chính

D

C

Ví dụ, trên hướng la bàn 900 hay 2700, chỉ có B gây nên độ lệch Sự thật

là ảnh hưởng của B là lớn nhất trên hai hướng này, tạo thuận lợi cho việc hiệu

nhiên, độ lệch tổng hợp trên các hướng phần tư la bàn sẽ thay đổi cùng chiều với

Cũng tương tự, sự ảnh hưởng và sự hiệu chỉnh sai số C cũng làm thay đổi

độ lệch trên các hướng phần tư khoảng 70% như trên Chỉ có thể quan sát được sai số D sau khi hiệu chỉnh các sai số B và C trên các hướng chính la bàn, giá trị

độ lệch D bằng nhau và ngược dấu trên các hướng phần tư, sai số D có thể quan sát riêng biệt trên bất kỳ hướng phần tư nào Khi đó sai số D có thể được hiệu chỉnh bằng cách sử dụng quả cầu sắt non trên một hướng phần tư bất kỳ Hiệu chỉnh sai số D, như một quy luật chỉ làm thay đổi độ lệch trên hướng phần tư mà không làm thay đổi độ lệch trên các hướng chính Chỉ khi sai số D quá lớn, quả cầu bị từ hóa, hay nam châm hiệu chỉnh quá gần gây nên sự cảm ứng từ quá mức lên quả cầu sẽ làm thay đổi độ lệch trên các hướng chính Mặc dầu quả cầu sắt non thường không hiệu chỉnh độ lệch trên các hướng chính la bàn, nhưng quả cầu sắt non có thể cải thiện tính ổn định của la bàn trên các hướng đi này

414 Nếu sai số A hay E không tồn tại thường xuyên, các bước hiệu chỉnh trên

đây là đã đầy đủ, tức là hiệu chỉnh về zero độ lệch quan sát được trên hai hướng chính liền kề và tiếp theo là hướng phần tư ở giữa Tuy nhiên, hình 414 cho thấy

sự kết hợp của sai số A và B, sẽ minh họa tại sao quy trình hiệu chỉnh phải bao gồm hiệu chỉnh nhiều hơn ba hướng chủ yếu đó

Nếu giả định rằng sai số A không tồn tại trên đường cong ở hình 414, và

Phương pháp thích hợp để loại trừ dao động này, và cũng hiệu chỉnh sai

thực hiện sự phân chia giữa các sai số được ghi nhận trên các hướng đối nhau, (2) sự hiệu chỉnh tốt đòi hỏi kiểm tra trên tất cả các hướng hơn là chỉ trên ba hướng cơ bản

415 Trước khi đề cập thêm về vấn đề hiệu chỉnh, cần phải cẩn thận rèn luyện để

tránh việc di chuyển sai các thiết bị hiệu chỉnh Không chỉ làm lãng phí thời gian

mà còn làm đảo lộn cả sự hiệu chỉnh và tính toán trước đó Trong suốt quá trình hiệu chỉnh, phải hết sức cẩn thận với các cặp nam châm dư thừa để từ trường tổng hợp của nó ảnh hưởng không đáng kể Đảm bảo chắc chắn rằng la bàn không bị ảnh hưởng bởi từ trường dư của các thiết bị khử, nam châm khử phải

để ở một khoảng cách thích hợp cho đến khi được đưa vào thân la bàn

416 Các bước hiệu chỉnh trên biển Trước khi bắt đầu hiệu chỉnh trên biển, cần

phải xem xét các cảnh báo sau đây:

(1) Cố định tất cả các thiết bị từ tính có ảnh hưởng ở vị trí đi biển thông thường (2) Đảm bảo chắc chắn rằng các cuộn khử từ đã được cố định, sử dụng trình tự đảo ngược, nếu cần

Thực hiện hiệu chỉnh khi tàu cân bằng, chuyển từ hướng này sang hướng khác một cách từ từ, duy trì sự ổn định trên một hướng tối thiểu 2 phút để tránh sai số Gaussin (mục 1003) Chương VII đề cập các phương pháp dẫn tàu theo một hướng đã định

417 Hầu hết sự hiệu chỉnh có thể thực hiện bằng phương pháp thử và sai, hay

bằng thủ tục thông thường như đã trình bày trong chương I Tuy nhiên, tốt hơn

là theo một số phương pháp phân tích, nhờ đó người hiệu chỉnh luôn nằm vững

độ lớn của sai số trên tất cả các hướng từ kết quả của việc di chuyển các thiết bị khử khác nhau Hai phương pháp phân tích như vậy được trình bày dưới đây:

A = 1.0°E B = 12.0°E C = 8.0°E D = 5.0°E E = 1.5°E

Hướng đi

la bàn

Đường cong độ lệch ban đầu

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh lần thứ nhất

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh

kế tiếp

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh kế tiếp

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh kế tiếp

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh kế tiếp

0000 10.5°E 9.5°E 9.5°E 1.5°E 1.5°E 0.0°

0450 20.0°E 19.0°E 10.6°E 5.0°E 0.0° 0.0°

0900 11.5°E 10.5°E 1.5°W 1.5°W 1.5°W 0.0°

2250 8.0°W 9.0°W 0.6°W 5.0°W 0.0° 0.0°

2700 12.5°W 13.5°W 1.5°W 1.5°W 1.5°W 0.0°

Bảng 417a – Lập bảng độ lệch dự tính – Phương pháp phân tích

(1) Một đường cong độ lệch hoàn chỉnh có thể thực hiện trong một điều kiện nhất định đã biết, và thực hiện việc ước lượng các hệ số độ lệch gần đúng Xem chương V để biết các phương pháp ước lượng tương tự Từ ước lượng này các

hệ số độ lệch gần đúng được thiết lập và các hiệu chỉnh thích hợp được thực hiện với độ chính xác hợp lý trên một số lượng hướng đi tối thiểu Nếu đường

bộ trên 2 hướng chính liền kề trước khi ghi chép dữ liệu đường cong để phân tích Cơ chế lắp đặt các thiết bị khử được trình bày trên bảng 103 Phương pháp lập bảng các độ lệch dự tính sau mỗi hiệu chỉnh được trình bày trên bảng 417a Đường cong độ lệch dùng để minh họa là đường cong được phân tích trong chương V Bảng phân tích thể hiện các hệ số độ lệch gần đúng

(2) Người ta thường mong muốn bắt đầu hiệu chỉnh ngay tức thì, loại trừ sự dao động ban đầu của độ lệch và ước lượng các hệ số độ lệch gần đúng Trong trường hợp này vấn đề trên được giải quyết bằng lập bảng dữ liệu và dự đoán sự thay đổi độ lệch khi thực hiện hiệu chỉnh Hình 417b minh họa thủ tục này Cần phải ghi nhớ rằng một cột giá trị mới được bắt đầu sau mỗi thay đổi được thực hiện Phương pháp lập bảng này cho phép người hiệu chỉnh tính toán độ lệch dư mỗi khi thay đổi thiết bị hiệu chỉnh, do đó hồ sơ của độ lệch được cập nhật tại mọi thời điểm trong quá trình quay tàu Các mũi tên được sử dụng để hiển thị nơi mỗi thay đổi được thực hiện

Vì sai số B thường lớn nhất, nó phải được hiệu chỉnh trước; do đó, trên

sử dụng các nam châm B dọc tàu Phần lớn thời gian cần thiết không phải cố gắng để giảm độ lệch này về không vì hệ số B có thể không phải chính xác là

phần tư được hiệu chỉnh tốt nhất sau khi đã hoàn thành việc hiệu chỉnh độ lệch

này không quá lớn và sự phân chia có thể cần sau này, lúc này không cần thiết

sai số C, nó được hiệu chỉnh bằng nam châm C ngang tàu để lại giá trị độ lệch

lại trên cơ sở hiệu chỉnh tại hướng đi 0000 và điền vào cột 3 Tiếp tục quay tàu,

hướng phần tư, bây giờ có thể ước lượng được hệ số độ lệch gần đúng D Hệ số

giá trị mới được ghi vào cột kế tiếp Điều này mong đợi một đường cong khá tốt,

tiễn không cần hiệu chỉnh Nếu cần hiệu chỉnh các sai số này, các bước tiếp theo được thể hiện trên 2 cột cuối Cần phải ghi nhớ rằng tàu chỉ thực hiện một lần quay vòng, phải thực hiện tất cả các hiệu chỉnh, và hình dung có được một đường cong mong đợi

Hướng đi

la bàn

Đường cong độ lệch ban đầu

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh lần thứ nhất

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh kế tiếp

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh kế tiếp

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh kế tiếp

Đường cong dự tính sau khi hiệu chỉnh kế tiếp

0000 … 10.5°E → 2.5°E 2.5°E 1.5°E 0.0°

0900 11.5°E → 0.0° 0.0° 0.0° 1.0°W → 0.5°E

Hình 417b – Lập bảng độ lệch dự tính – Phương pháp thay đổi một hướng

418 Đường cong độ lệch Bước cuối cùng, sau khi hoàn thành một trong hai

phương pháp hiệu chỉnh đã đề cập ở trên, phải cố định tất cả các thiết bị hiệu chỉnh và quay tàu để xác định độ lệch dư Độ lệch dư này áp dụng cho các điều kiện không được giải từ của tàu, nó cần được ghi chép cùng với các chi tiết của

vị trí thiết bị hiệu chỉnh trên biểu mẫu tiêu chuẩn của Hải quân NAVSEA 3120/4 và trong Hồ sơ La bàn Từ, NAVSEA 3120/3 Mục 901 thảo luận các mục đích của các Mẫu Ghi chép NAVSEA khác nhau đầy đủ hơn Mẫu NAVSEA 3120/4 của hải quân là hoàn thiện và mong muốn quan tâm tới cải thiện hiệu chỉnh thanh Flinder và điều kiện che chắn Hình 418 minh họa cả 2 mặt của mẫu NAVSEA 3120/4 với các số liệu thích hợp, độ lệch ví dụ và dữ liệu về thanh Flinder Nếu tàu được trang bị các cuộn khử từ việc quay tàu để xác định độ lệch dư theo điều kiện khử từ cũng có thể thực hiện và ghi chép trên

Khi quay tàu điều hết sức cẩn trọng là phải thực hành xác định phương vị lốc xô hay ốc tô khi ổn định trên mỗi hướng vì sự quay tàu này là cơ sở của dữ liệu tiêu chuẩn cho la bàn cụ thể đó Nếu có bất kỳ một thay đổi dị thường nào, chẳng hạn như sự di chuyển vũ khí, sự nghiêng tàu, hay sự suy giảm do sự khử

từ mà có ảnh hưởng thực sự đến la bàn cũng phải được ghi chép trên bảng độ lệch tại thời điểm này Chương X thảo luận chi tiết về những nguồn sai số Nếu hiệu chỉnh thanh Flinder không dựa trên dữ liệu chính xác như với một tàu mới, điều cần thiết là phải thực hiện ghi chép dữ liệu Nhật ký La bàn một cách cẩn thận kỹ lưỡng trong suốt chuyến hành trình đầu tiên mà có thể có sự thay đổi lớn

về vĩ độ từ

APPROVED ( Commanding ) SIGNED ( Adjuster or Navigator )

LONG Z

X

120 00' E 0.151

0 0

COMPASS CARD HEELING

6 12

CLOKWISE CTR CLOKWISE SPHERES

4 6

6 12 FROM

CARD

X AFT FORE

B MAGNETS RED AT COMPASS

READ INSTRUCTIONS ON BACK BEFORE STARTING ADJUSTMENT

TYPE CC COILS DATE "K" 9 September 1975

7-1/2 C G Conn 8560

COMPASS MAKE SERIAL NO

BINNACLE TYPE X NAVY

NAVSEA 3120 / 4 ( REV 6 - 72 ) ( REVERSE )

5 Before adjusting fill in section on " Vertical Induction Dada " above

4 When choice of box is given , check applicable box

3 Each time this from is filled out after swing for deviation

a copy shall be submitted to : Naval ship Engineering Center Hyattsville Maryland 2082 A letter of transmittal is not required

2 When a swing for deviation is made , the deviation should be recorded both with degaussing coils off and with degaussing coils energized at the proper currents for heading and magnetic zone

1 This form shall be filled out by the Navigator for each Magnetic compass as set forth in chapter 9240 of NAVAL SHIPS TECHNICAL MANUAL

32 53' N 0.260

0

DATE

Z

LONG LAT

H RECORD BELOW INFORMATION FROM LAST NAVSHIPS 3120 4 DEVIATION TABLE BEFORE STARTING ADJUSTMENT N E S W RECORD DEVIATION ON AT LEAST TWO ADJACENT CARDINAL HEADINGS

VERTICAL INDUCTION DATA

(Fill out completely before adjusting )

Hình 418- Mẫu bảng độ lệch riêng la bàn – Mẫu NAVSEA 3120/4

419 Để có một bảng độ lệch cập nhật đáng tin cậy tại mọi thời điểm, người ta

khuyên rằng tàu phải quay để kiểm tra độ lệch la bàn và hiệu chỉnh lại nếu cần sau khi:

(1) Thay đổi triệt để vĩ độ từ

(2) Sự khử từ (Hoãn việc hiệu chỉnh một vài ngày, nếu có thể, sau khi xử lý khử từ)

(3) Thay đổi cấu trúc tàu

(4) Chuyến hải hành hay đậu bến trên một hướng dài ngày làm cho trạng thái từ trường cố định của tàu thay đổi

(5) Các thiết bị có từ tính gần thân la bàn có sự thay đổi

(6) Vượt qua xích đạo từ, để thu được dữ liệu thanh Flinder (Xem chương VI) (7) Tối thiểu mỗi năm một lần, khai báo sự suy giảm từ tính, vv…

(8) Thay đổi đáng kể vị trí nam châm khử độ lệch nghiêng nếu thanh Flinder tồn tại

(9) Hiệu chỉnh lại bất kỳ thiết bị khử nào

(10) Sự thay đổi hàng hóa nhiễm từ

(11) Đưa tàu vào khai thác

Với sự chăm sóc hợp lý, la bàn từ trở thành thiết bị đòi hỏi sự quan tâm không đáng kể

A là hệ số độ lệch cố định, giá trị gần đúng của nó có thể tìm được từ các

dữ liệu trên bằng tính toán giá trị trung bình đại số của tổng tất cả các độ lệch Trong tính toán độ lệch đông mang dấu cộng, và độ lệch tây mang dấu trừ