Giáo trình hàng hải và thiết bị hàng hải thuyền trưởng hạng 3 ĐTNĐ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM GIÁO TRÌNH ĐÀO TẠO THUYỀN TRƯỞNG HẠNG BA MÔN HÀNG HẢI VÀ THIẾT BỊ HÀNG HẢI Năm 2014 1 LỜI GIỚI THIỆU Thực hiện chương trình đổi mới nâng cao chất lượng đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa quy định tại Thông tư số 57/2014/TT-BGTVT ngày 24 tháng 10 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải. Để từng bước hoàn thiện giáo trình đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa, cập nhật những kiến thức và kỹ năng mới. Cục Đường thủy nội địa Việt Nam tổ chức biên soạn “Giáo trình hàng hải và thiết bị hàng hải”. Đây là tài liệu cần thiết cho cán bộ, giáo viên và học viên nghiên cứu, giảng dạy, học tập. Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi những thiếu sót, Cục Đường thủy nội địa Việt Nam mong nhận được ý kiến đóng góp của Quý bạn đọc để hoàn thiện nội dung giáo trình đáp ứng đòi hỏi của thực tiễn đối với công tác đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa. CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM 2 a b P N P S Chương I ĐỊA VĂN Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUẢ ĐẤT Trong khi xây dựng các bản đồ và các hải đồ, ta phải tính toán đến hình dáng và kích thước trái đất. Trái đất có hình dáng bề mặt rất phức tạp không thể đo chính xác được. Nhưng nói chung hình dáng của trái đất có dạng giống với hình elíp xoay gọi là Spheroid. Đó là hình mặt phẳng tiếp xúc với nó ở mọi điểm luôn vuông góc với đường dây rọi - Nó là một khối hình elíp quay quanh trục P N P S .Trong một vài ngành kỹ thuật cho phép sai số nhất định. Để giải quyết một số trường hợp trong các lĩnh vực như ngành hàng hải thì có thể coi nó giống như một hình cầu có bán kính không đổi .Ở đây nghiên cứu nó là một hình elíp với các thông số sau: - Bán trục lớn a - Bán trục nhỏ b - Độ dẹt α = (a-b) / a = 1-b/ a Qua quá trình đo đạc a và b ngày càng hoàn thiện và chính xác. Nước ta và nhiều nước xã hội chủ nghĩa sử dụng kết quả đo đạc của giáo sư Viện sỹ Hàn lâm Liên Xô F.N.Crasopski đo năm 1940 đã được kiểm tra lại bằng sự khảo sát của vệ tinh nhân tạo a = 6.378.245 m b = 6.356.863 m α = 1/ 298, 3 Như vậy nếu ta xây dựng một mô hình qủa đất có a = 1 m, b =0,997 m thì khi nhìn rất khó phân biệt được độ dẹt Các nước tư bản chủ nghĩa dùng các kết quả riêng do họ đo đạc Trong hàng hải với độ chính xác cho phép, nên coi trái đất là hình cầu với bán kính R = 6.371.110 m = 6.371, 110 km Hay: R =3.437,8 Hải lý 3 Hình 1.1 Bài 2: XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN MẶT BIỂN 2.1 Đường và mặt phẳng cơ bản của người đo Đứng ở bất kỳ điểm nào trên bề mặt trái đất người đo đều có những đường và mặt phẳng nhất định để làm cơ sở xác định phương hướng. Người ta đưa ra khái niệm về các đường thẳng và mặt phẳng cơ bản sau: 1/Đường chân trời thật. Là giao tuyến giữa mặt phẳng chân trời thật và bầu trời tưởng tượng 2/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) Nếu mặt phẳng nằm ngang đi qua mắt người quan sát thì gọi là mặt phẳng chân trời thật 3/Mặt phẳng thẳng đứng: Một người đứng trên mặt đất sẽ có một hướng dây dọi. Mặt phẳng chứa đường dây dọi đó gọi là mặt phẳng thẳng đứng (V) 4/ Mặt phẳng kinh tuyến: Là mặt phẳng có chứa trục trái đất. Nếu mặt phẳng đi qua người quan sát thì gọi là mặt phẳng kinh tuyến người quan sát. 5/ Bắc Nam và đường Bắc Nam: Mặt phẳng kinh tuyến cắt mặt phẳng chân trời thật bởi một đường thẳng gọi là đường NS 6/ Mặt phẳng Đông Tây và đường Đông Tây: Mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với mặt phẳng kinh tuyến người quan sát gọi là mặt phẳng Đông - Tây (R) 7/ Giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến người quan sát và mặt phẳng chân trời thật là đường Bắc - Nam. Đường thẳng nằm trên mặt phẳng chân trời thật và vuông góc với đường N- S là đường Đông - Tây 2.2 Cách chia phương hướng 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 4 Hình 2.1 Để thuận tiện, người ta chọn hướng NS làm hướng cơ bản. Nó chỉ gặp khó khăn khi người quan sát đứng ở cực, lúc đó hướng chính là vô định Có các hệ thống như sau: 1. Hệ nguyên vòng: - Điểm mốc được chọn là điểm N - Giới hạn tính góc: Tính từ điểm N, từ 0 0 - 360 0 theo chiều kim đồng hồ. - Các điểm chính trên mặt phẳng chân trời thật là điểm E(có giá trị bằng 90 0 ), điểm S (giá trị góc 180 0 ); điểm W (giá trị góc là 270 0 ); điểm N (360 0 hay 0 0 ) 2. Hệ ¼ vòng,. Là nguyên vòng chia ra thành 4 phần - Điểm mốc là điểm N và điểm S - Giới hạn tính góc. Tính từ điểm N hoặc điểm S về hai phía E, W tính từ 0 0 - 90 0 Thứ tự các góc phần tư + Góc phần tư thứ nhất: từ điểm N đến điểm E + Góc phần tư thứ hai: từ điểm N đến điểm W + Góc phần tư thứ ba: từ điểm S đến điểm E + Góc phần tư thứ tư: từ điểm S đến điểm W 3. Cách chia điểm Ca: Là phương pháp phân chia phương hướng đầu tiên, theo phương pháp này vòng tròn được chia ra làm 32 phần bằng nhau mỗi phần gọi là một ca có trị số bằng: 1 ca = 360 0 / 32 = 11 0 15’ 4 ca chính. N, S, E, W và 4 ca phụ (NE, NW, SE, SW) Còn lại là các ca trung gian NE: Đông Bắc SE: Đông Nam SW: Tây Nam NW: Tây Bắc NEN: Đông Đông Bắc ESE: Đông Đông Nam SSE: Nam Đông Nam SSW: Nam Tây Nam WSW: Tây Tây Nam WNW: Tây Tây Bắc 5 S Hình 2.2 N S EW WNW NW SW NE SE NNW NNE ENE WSW SSW SSE ESE Hình 2.3 NNW: Bắc Tây Bắc Bài 3: HẢI ĐỒ 3.1 Định nghĩa Hải đồ là một loại bản đồ địa hình ở trên biển cho ta biết tất cả mọi tình hình bố cục ở trên mặt biển, dưới đáy biển (độ sâu), các chướng ngại vật, tình hình bờ biển (địa hình ), các hình dạng đường biển, hình dáng, độ cao của đảo, núi… Ngoài ra hải đồ cho ta biết các bố trí về các thiết bị phụ trợ Hàng hải, vị trí và đặc điểm của chúng. Hải đồ được sử dụng để xác định vị trí tàu, vạch hướng đi và dự kiến các phương pháp hàng hải trong thời gian tới. Trên cơ sở những nguyên tắc và phương pháp toán học, người ta tính toán và thiết lập mối quan hệ ràng buộc chặt chẽ giữa tọa độ địa lý của các điểm trên bề mặt trái đất với hình chiếu của chúng trên mặt phẳng. Các yếu tố toán học của hải đồ bao gồm: phép chiếu hải đồ, tỷ xích hải đồ, mạng kinh vĩ 3.2 Phân loại phép chiếu hải đồ Khác với việc sử dụng địa cầu mô tả hình dạng của bề mặt trái đất, bản đồ (hải đồ) chỉ thỏa mãn được một điều kiện nhất định: Đẳng giác hay đẳng tích hoặc không thỏa mãn cả hai điều kiện này. Song nếu bỏ qua những sai sót cho phép thì ta có thể vẽ được một phần trái đất lên bản đồ mà thỏa mãn được cả hai điều kiện đẳng giác và đẳng tích. 3.2.1 Phân loại theo đặc điểm sai sót (theo qui luật biến dạng) a) Phép chiếu đẳng giác: Là các phép chiếu thể hiện giá trị của góc không có sai số. Phép chiếu này cho phép nhận được hình dáng đúng đắn của đối tượng trên mặt chiếu nhưng kích thước thì thay đổi. b) Phép chiếu đẳng diện: cho phép thể hiện hải đồ với giá trị diện tích của các đối tượng được thể hiện một cách chính xác nhưng hình dáng của chúng bị thay đổi c) Phép chiếu tự do: Không đẳng diện, không đẳng giác. d) Phép chiếu đẳng cự (đẳng khoảng cách): Là một trong những phép chiếu tự do. Phép chiếu này thể hiện khoảng cách theo những hướng chính không thay đổi và bằng tỷ lệ chính Không có phép chiếu nào vừa đẳng diện vừa đẳng giác, sai số về góc càng nhỏ thì sai số diện tích càng lớn và ngược lại 3.2.2 Phân loại theo cách dựng a) Phép chiếu phương vị 6 Phép chiếu phương vị có hai loại: Phối cảnh và không phối cảnh + Phép chiếu phương vị phối cảnh Khi ta cho mặt phẳng chiếu tiếp xúc với địa cầu và vuông góc với đường tia chiếu (PnO), ta có hình chiếu của các vĩ tuyến là các vòng tròn đồng tâm còn các đường kinh tuyến là những đường thẳng hội tụ tại điểm tiếp xúc. Tâm chiếu O có thể nằm bất kỳ: + Phép chiếu phương vị không phối cảnh Người ta không dùng phép chiếu để thể hiện các đường kinh, vĩ tuyến mà tùy thuộc vào điều kiện cần thỏa mãn mà qui định cách vẽ riêng. Ví dụ người ta vẽ hình cầu của trái đất b) Phép chiếu hình nón Ta chọn một mặt nón tiếp xúc với hình cầu còn trục hình nón thì trùng với trục quay của khối cầu. Ta sẽ chiếu các đường kinh vĩ tuyến lên mặt nón rồi trải dài ra trên mặt phẳng Các đường vĩ tuyến lúc này là những cung tròn đồng tâm có bán kính phụ thuộc vào vĩ độ. Các đường kinh tuyến là những đường thẳng, góc giữa các đường kinh tuyến sẽ là δ= C.λ ( C là hệ số tỉ lệ) - Nếu trục hình nón vuông góc với trục quay của địa cầu ta có phép chiếu ngang - Nếu 0<φn<90 0 thì ta có phép chiếu hình nón xiên Phép chiếu này không có tính chất đẳng giác cũng như đẳng tích. Để khắc phục thì người ta chiếu hình cầu lên nhiều hình nón tiếp xúc với chúng. 7 Hình 3.1 c) Phép chiếu hình trụ Cho một hình trụ tiếp xúc với hình cầu tại xích đạo, ta chiếu các đường kinh tuyến, vĩ tuyến lên mặt trụ. Khi trải mặt trụ ra thì ta có hình chiếu các đường kinh tuyến là nhứng đường thẳng song song nhau, hình chiếu các đường vĩ tuyến là các đường vuông góc với đường kinh tuyến Phép chiếu này thỏa mãn tính đẳng tích và đẳng giác 4. Mức độ tin cậy của hải đồ Hải đồ là một phương tiện không thể thiếu dùng để hàng hải nhưng mức độ tin cậy của chúng thì lại khác nhau. Để đánh giá mức độ tin cậy của một hải đồ cần phải xem xét tới các yếu tố sau: - Thời gian xuất bản và tu chỉnh hải đồ: Những hải đồ mà thời gian xuất bản càng gần thời gian sử dụng hoặc đã được tu chỉnh mới nhất thì có độ tin cậy càng lớn. Số liệu ngày tháng, năm xuất bản được ghi ở góc bên trái phía dưới hải đồ - Tỉ lệ hải đồ: Hải đồ có tỉ lệ càng lớn thì càng thể hiện được chi tiết và độ chính xác càng cao 8 Hình 3.2 Hình 3.3 - Giá trị độ sâu ghi trên hải đồ: Nếu độ sau được ghi một cách liên tục, mật độ dày đặc thì chứng tỏ đáy biển đã được khảo sát kỹ càng và càng tin cậy. Hải đồ có những khoảng trống không được ghi độ sâu hoặc có những đường đẳng sâu chưa đầy đủ và như vậy chưa đáng tin cậy - Hình thể và chất đáy của biển: Hình thể đáy biển biết được qua độ sâu ghi trên hải đồ, nếu hình thể đáy biển biến thiên đều đặn chứng tỏ đáy biển không phức tạp, không có những biến thiên đột ngột của đáy như san hô, núi lửa ngầm Ngoài ta chất đáy cho ta biết tính chất phức tạp hay thuần túy của nó 5 Những chú ý khi sử dụng hải đồ - Phải sử dụng hải đồ có tỉ lệ xích lớn và được lập theo những số liệu mới nhất gần với thời gian sử dụng - Nếu trên hải đồ có những khoảng trống không ghi độ sâu thì ta coi khu vực đó chưa được khảo sát và có thể nguy hiểm. Nếu xung quanh đó có độ sâu nhỏ thi không hàng hải vào khu vực đó - Khu vực có độ sâu thay đổi lớn thì chứng tỏ địa hình đáy biển phức tạp cần hàng hải một cách cẩn thận, hoặc khu vực mà san hô đang phát triển thì không nên dẫn tàu đi qua - Phải đọc kỹ các khuyến cáo, ghi chú ghi trên hải đồ trước khi sử dụng - Cần chuẩn bị và tu chỉnh tốt hải đồ trước khi sử dụng 9 Bài 4: DỰ ĐOÁN ĐƯỜNG TÀU CHẠY VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU 4.1 Dự đoán đường tàu chạy bằng cách vẽ (thao tác) Để dẫn tàu an toàn phải dự đoán trước được hướng và quãng đường tàu chạy dựa trên cơ sở phân tích tổng hợp tình hình khí tượng thủy văn, phao tiêu, luồng lạch, nhiệm vụ chuyến đi… Trong phương pháp dự đoán bằng cách vẽ, người ta thường xuyên kiểm tra đường đi của tàu bằng các vị trí xác định. Toàn bộ công tác vẽ họa trên hải đồ, thống kê và kiểm tra sự chuyển động của con tàu gọi là thao tác hải đồ. 4.1.1 Thao tác sơ bộ Bất cứ con tàu nào trước mỗi chuyến đi đều phải thao tác sơ bộ. trước khi thao tác sơ bộ phải nghiêm cứu kỹ các chỉ dẫn hàng hải, như hàng hải chỉ nam, danh mục phao tiêu, đèn biển, tình hình khí tượng thủy văn, tu chỉnh hải đồ theo những thông báo hàng hải mới nhất có trong tay. Việc thao tác sơ bộ được tiến hành trên tổng đồ. Khi thao tác phải: - Nghiên cứu tuyến đường sắp tới - Chọn đường đi tối ưu, an toàn - Thao tác hướng HT và quãng đường tàu chạy - Đảm bảo diện tích cần thiết cho phép tàu đi chệch ra khỏi đường đi dự tính do các nguyên nhân khác nhau - Ghi rõ các điểm chuyển hướng, đánh dấu các mục tiêu quan trọng dùng để chuyển hướng - Dự tính thời gian chuyến đi để tính các khoản dự trù khác - Kiểm tra hải đồ, sách tham khảo Khi buộc tàu phải chạy qua những vùng nguy hiểm, cần tính toán sao cho tàu chạy vào ban ngày 4.1.2 Thao tác sơ bộ Việc thao tác chính thức được tiến hành trên hải đồ dẫn đường có tỷ lệ xích lớn. Trước khi thao tác phải chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ. Việc thao tác phải: - Thao tác trên hải đồ đã được hiệu chỉnh và có tỉ lệ xích lớn nhất - Thao tác liên tục trong suốt thời gian từ cảng xuất phát đến cảng đích - Thao tác chu đáo cẩn thận, chú ý tới khả năng tàu có thể chệch khỏi hướng đi - Thao tác liên tục từ điểm này tới điểm khác, không bỏ lỡ dịp kiểm tra bằng vị trí xác định 10 [...]... tàu sử dụng radar đo nhanh khoảng cách tới 3 Hình 4 .3 mục tiêu trên ta sẽ xác định được 3 đường đẳng trị là 3 cung tròn có tâm là 3 mục tiêu và bán kính lần lượt là khoảng cách đo được tới 3 mục tiêu đó HT Thao tác 3 cung tròn đó lên hải đồ Giao điểm của 3 cung tròn đó ở gần vị trí dự đốn là vị trí tàu xác định 13 4.4.2 Thứ tự tiến hành Khi đã xác định được 3 mục tiêu A, B, C dùng để xác định vị trí... cơ bản về quả đất? Câu 2: Trình bày các phép chiếu trên hải đồ? Câu 3: Trình bày các sai số trong hệ thống GPS? Câu 4: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 2 đường khoảng cách? Câu 5: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 3 đường khoảng cách? Câu 5: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 2 phương vị? Câu 6: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 3 phương vị? Câu 7: Trình bày cách xác định vị... đặc biệt là khi xun qua tầng ion Sai số do tầng ion tác động lên vị trí xác định vào khoảng 20 -30 m vào ban ngày và 3- 6m vào ban đêm, sai số này khơng thể hiệu chỉnh và khử hết nên nó vẫn tồn tại khoảng 2m - Sai số lựa chọn Với mục đích bảo mật, sai số này khoảng 39 m đối với máy thu GPS thì sai số này được biết trước và loại trừ được - Sai số do nhiễu máy thu, do phản xạ, do người quan sát di chuyển... chỉnh ΔL được PTNA Tại T2/TK2 xác định PLB hiệu chỉnh ΔL được PTNB Tại T3/TK3 xác định PLC hiệu chỉnh ΔL được PTNC Tại A và B kẻ song song với HT, đặt ΔS1 = VTK (T2 - T1) và ΔS2 = VTK (T3 T2); tại hai đầu mút của S1 và S2 kẻ PTNA, PTNB, tại C kẻ PTNC Giao của chúng cho vị trí tàu tại T3/TK3 B’ A’ B HT Hình 4.2 12 4.2.2.4 Nhận xét và đánh giá Phương pháp này cho phép kiểm tra độ chính xác của sai số la... mục tiêu: Anten và tia qt quay đồng bộ và đồng pha với nhau + Đồng bộ: Anten và tia qt quay cùng 1 thời điểm và cùng 1 tốc độ + Đồng pha: Anten phát sóng về phía trục dọc tàu thì tia qt chỉ đúng 0 độ trên mặt chỉ báo Hình 2 .3 - Người ta thiết kế sao cho anten và tia qt quay đồng bộ với nhau Nghĩa là chúng quay cùng tốc độ và khi búp phát trùng với mặt phẳng trục dọc tàu thì tia qt cũng phải chỉ 0 đúng... các thấu kính (loại ống nhòm có zoom) BÀI 5: MÁY ĐO TỐC ĐỘ VÀ KHOẢNG CÁCH 5.1 Vai trò của máy đo tốc độ trong việc hành hải trên biển - Trong nghề hàng hải yếu tố về thời gian rất quan trọng, có tính quyết định về tính kinh tế của khai thác tàu biển - Máy đo tốc độ (tốc kế) là một thiết bị cực kỳ quan trọng khi hành hải; đặt biệt là khi tàu hàng hải, những vùng nước hạn chế, khi tàu cập cầu… - Tốc độ... qui định Khi chạy biển ít nhất 1 giờ phải xác định vị trí một lần khi hành trình qua luồng hẹp hay các khu vực nguy hiểm phải xác định vị trí liên tục 3 đến 5 phút 1 lần Tồn bộ cơng tác thao tác hải đồ chỉ được xóa khi có lệnh của thuyền trưởng 4.2 Phương pháp xác định vị trí tàu 4.2.1 Xác định vị trí tàu bằng hai phương vị 4.2.1.1 Cơ sở lý thuyết Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được bằng... giản nhanh chóng và tương đối chính xác và được sử dụng rộng rãi trong hàng hải Ngồi ra khi ở khu vực hàng hải có hai mục tiêu, một mục tiêu thuận lợi cho việc đo phương vị (mục tiêu A), một mục tiêu thuận lợi cho việc đo khoảng cách (mục tiêu B) ta cũng có thể sử dụng phương pháp này Ta đồng thời đo phương vị tới mục tiêu A và đo khoảng cách tới mục tiêu B 4.5.2 Thứ tự tiến hành Vào thời điểm xác... trạng thái bình thường 3 Thị kính: là phần kính gần chỗ để ghé mắt vào Chất lượng của ống nhòm phụ thuộc cả vào chất lượng quang học và cơ học Chất lượng quang học là chất lượng của các thấu kính, lăng kính, độ mài nhẵn và đánh bóng, chất lượng lớp phủ chống chói… Còn chất lượng cơ học là độ chính xác và kỹ thuật lắp các thấu kính vào thân, điều chỉnh khoảng cách các thấu kính và độ chính xác ổn định... ta dùng 3 đường vị trí có thêm đường vị trí thứ 3 để kiểm tra 4 .3 Xác định vị trí tàu bằng hai khoảng cách 4 .3. 1 Cơ sở phương pháp Trong khi tàu hành trình, nếu trên tàu quan sát được hai mục tiêu có ghi rõ trên hải đồ và thuận tiện cho việc đo khoảng cách Từ tàu sử dụng radar đo khoảng cách tới 2 mục tiêu trên ta sẽ xác định được hai đường đẳng trị là hai cung tròn có tâm là hai mục tiêu và bán kính . những kiến thức và kỹ năng mới. Cục Đường thủy nội địa Việt Nam tổ chức biên soạn “Giáo trình hàng hải và thiết bị hàng hải . Đây là tài liệu cần thiết cho cán bộ, giáo viên và học viên nghiên. ra hải đồ cho ta biết các bố trí về các thiết bị phụ trợ Hàng hải, vị trí và đặc điểm của chúng. Hải đồ được sử dụng để xác định vị trí tàu, vạch hướng đi và dự kiến các phương pháp hàng hải. khi thao tác sơ bộ phải nghiêm cứu kỹ các chỉ dẫn hàng hải, như hàng hải chỉ nam, danh mục phao tiêu, đèn biển, tình hình khí tượng thủy văn, tu chỉnh hải đồ theo những thông báo hàng hải mới nhất có