Sổ tay hàng hải - T1 - Chương 18

Sổ tay hàng hải - Tập 1 - Chương 18: Tốc độ kế

18 TỐC ĐỘ KẾ

18.1 Giới thiệu khái quát

Tốc độ kế trên tàu thuỷ (shipˆs log) dùng để đo tốc độ tàu chạy và đo tích luỷ hành trình của tàu, là một thiết bị không thể thiếu được kể cả trong hàng hải hiện đại

Tốc độ kế tàu thuỷ chia làm hai loại: tốc độ kế tương đối và tốc độ kế tuyệt đối Tốc độ kế

tương đối, chỉ có thể đo tốc độ tàu tương đối với nước gồm có tốc độ kế kéo đây, tốc độ kế chân vịt, tốc độ kế áp lực và tốc độ kế điện từ Loại tốc độ kế tuyệt đối, đo được tốc độ tuyệt đối của tàu gồm có tốc độ kế Doppler và tốc độ kế tương quan thuỷ âm Loại tốc độ kế này

khi hoạt động trong phạm vi độ sâu truy theo nào đó có thể đo được tốc độ của tàu tương đối với đáy biển tức tốc độ tuyệt đối, nhưng khi độ sâu vượt qua phạm vi độ sâu truy theo thì

chuyển thành phương thức đo sâu truy theo tầng nước, chỉ đo được tốc độ tương đối với nước

Trên các tàu cỡ lớn và siêu lớn, tốc độ kế hiện đại loại này còn hỗ trợ cho việc cặp và rời

nơi neo đậu rất thuận tiện

Tốc độ kế kéo dây, là loại tốc độ kế giản đơn được sử dụng sớm nhất trên tàu thuyén, ding dây để kéo chân vịt, vòng quay của chân vịt qua dây kéo truyền về thiết bị đo để xác định tốc độ của tàu Cũng trên nguyên tắc đó còn có tốc độ kế chân vịt, chân vịt được gắn vào tàu Hai loại tốc độ kế này độ chính xác không cao nhưng cấu tạo đơn giản, hiện nay vẫn còn được sử dụng như là những thiết bị dự phòng trên tàu

Sau thế chiến thứ hai xuất hiện loại tốc độ kế áp lực đo tốc độ dựa trên nguyên lý cơ học chất lỏng, áp lực động của nước sinh ra do tàu chạy tới tỷ lệ thuận với bình phương tốc độ

của tàu

Thập niên 60 thế kỹ trước bắt đầu sử dụng loại tốc độ kế điện từ dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ và sự hỗ trợ của công cụ điện tử để đo tốc độ và tích luỷ hành trình Tốc độ kế điện từ có ưu điểm là phạm vi tốc độ đo lớn, có thể đo được tốc độ lùi của tàu, độ chính xác khá tốt, sử dụng đơn giản Đến nay tốc độ kế loại này vẫn được sử đụng rộng rãi trên tàu Tuy nhiên, giống như tốc độ kế áp lực, tốc độ kế điện từ chỉ đo được tốc độ tàu tương đối với

nước

Những năm 70 của thế kỹ trước, để đáp ứng nhu cầu phát triển của quân sự và ngành vận tải biển, kích cổ tàu ngày cầng lớn, giải quyết các khó khăn về điều động tàu, đặc biệt là cặp

và rời cầu, qua Iuéng hep, trên các tàu bắt đầu sử dụng tốc độ kế Doppler hoạt động dựa

theo nguyên lý hiệu ứng Doppler để đo tốc độ Loại tốc độ kế này có những ưu điểm vượt

trội như độ chính xác cao, đo được tốc độ tới, tốc độ lùi, tốc độ dịch chuyển ngang , đặc biệt tốc độ đo được là tốc độ tương đối với đáy biển, tức là tốc độ tuyệt đối của tàu Từ khi phát minh đến nay, tốc độ kế Doppler phát triển nhanh chóng, được trang bị cho các tàu lớn

và siêu lớn và trên các cỡ tàu khác Sản phẩm tốc độ kế Doppler của các hãng trên thế giới

có các kiểu như, SRD-331 của Mỹ, ATLAS DOLOG 20 của Đức, TD-501, ME-100 của

Nhật, MCDL~1 của Trung quốc

Cũng vào những năm 70 của thế kỹ trước, ra đời một loại tốc độ kế tuyệt đối khác gọi là tốc.z :

độ kế tương quan thuỷ âm, đo tốc độ bằng cách xử lý thông tin sóng âm dựa trên nguyên lý

kỹ thuật tương quan Ưu điểm nổi bật của nó là độ chính xác của tốc độ đo được không chịu

ảnh hưởng của tốc độ sóng âm trong nước, vừa đo tốc độ vừa đo độ sâu Các sản phẩm loại

tốc độ kế này gồm có SAL~ACCOR, SAL-IMCOR2 và SAL865 của Thụy điển

18.2 Tốc độ kế áp lực

18.2.1 Nguyên lý tốc độ kế áp lực

Theo như hình 18.01, đưa một cái ống B, gọi là Sng Pitot, có một đầu khoét lỗ qua đầy tàu xuống sâu vào trong nước, lỗ đầu ống hướng về phía mũi tàu, khi tàu chạy trong ống sẽ có

áp lực nước tác dựng vào bên trong ống Nếu ống đặt cố định, khi tàu dừng, thì áp lực nước không đổi gọi là áp lực tĩnh Nếu cho ố ống đi chuyển (tàu chạy t tới) với tốc độ V thì một áp lực mới được tạo ra trong ống gọi là áp lực động, áp lực trong ống B bây giờ là tổng áp lực động và áp lực tĩnh Theo định luật Pitot trong cơ học chất lỏng thì áp lực động p tỷ lệ thuận với tốc độ V,

p=KxV?

Trong đó K — hé số phụ thuộc vào hình dáng, độ sâu của ống Pitot dưới đáy tàu

Rõ ràng là mối quan hệ giữa áp lực động và tốc độ không phải là tuyến tính, quan hệ hàm số

Co edu kín

áp lực SN

chuyển của lâu 5

Tốc đi

của chúng mô tả trên đổ thị hình 18.02

Theo công thức trên, nếu đo được áp lực động thì có thể xác định tốc độ V Để đo áp lực động, tốc độ kế ap lực được thiết kế dựa trên nguyên lý như sau Gần 61 ống B đặt thêm ống A, xem hình 18.01, ống này không lấy áp lực động, tức áp lực động luôn luôn bằng không, mà chỉ có áp lực nh tác dung trong đó Cả hai ố ống đều dẫn về hộp áp lực, trong đó có một màn ngăn lượn sóng ở giữa, ống A dẫn áp lực nh về nửa bên trên còn ống B dẫn áp lực : động và

áp lực tĩnh về nửa bên dưới của hộp áp lực Trên màn ngăn lượn sóng gắn cố định cần nối cơ

học Dưới tác dụng tổng hợp của áp lực trong ống B_ và áp trong ống A, ấp lực tĩnh bị triệt

tiêu, cồn lại áp lực động tác dụng từ nửa dưới của hộp áp lực đẩy màn ngăn lượn sóng và đội

cần nối cơ học dich chuyển lên phía trên Nếu tốc độ tàu càng lớn thì áp lực động đẩy cần nối càng mạnh, cân nối tác dụng qua một hệ thống cơ học để chỉ báo tốc độ của tàu

18.2.2 Hoạt động của hệ thống cơ học chỉ báo tốc độ

Hình 18.03 là sơ đồ hệ thống cơ học của tốc độ kế áp lực SAL24 do hãng lungner Marine

chế tạo Khi tàu tăng tốc độ thì làm cho áp lực động trong hộp áp lục (1) tăng lên đẩy màn

ngăn lượn sóng và cần nối (2) lên phía trên, đẩy cánh tay đòn (3) về bên phải quanh trục (4) Khi đầu phía trên của cánh tay đòn (3) lệch bên phải làm dịch chuyển điểm tiếp xúc công tắc điện (5) khiến môtơ hai chiểu (6) nối nguồn điện, môtơ quay Môtơ quay làm cho trục chính (7) quay và kéo theo trục cam xoắn ốc (8) quay theo chiểu kim đẳng hồ Động tác này làm cho cần (9) bị đẩy về bên trái quanh trục (4), khiến lò xo móc ở đầu trục (9) bị kéo và

tạo ra một áp lực qua cần (3) tác dựng vào màn ngăn lượn sóng trong hộp áp lực làm cho

cần nối đừng lại ở vị trí trung gian cân bằng Khi đạt tới sự cân bằng giữa áp lực động tác động phía dưới màn ngăn lượn sóng và áp lực do lò xo trên (9) tạo ra khiến tiếp điểm (5) trở

về vị trí ban đầu và làm ngắt nguồn điện, mô tơ (6) dừng quay và giữ trục cam (8) tại vị trí chỉ đúng tốc độ tàu Khi tàu tăng tốc thì các hoạt động của hệ thống lặp lại quá trình như vừa

trình bày ở trên, trực cam (8) dừng lại ở vị trí tốc độ mới Khi tàu giảm tốc độ thì hoạt động

của hệ thống diễn ra ngược lại với trường hợp tăng tốc

Hình dáng của trạc cam (8) đã được tính toán kỹ để tạo ra chỉ báo tuyến tính của tốc độ từ

đặc tính phi tuyến tính của hệ thống

Một hệ thống bánh răng (19) được gắn vào cam xoắn ốc (8) để truyền động tốc độ chỉ báo

về hệ thống phát tốc độ ba pha Một máy thu servo đặt trên buông lái sẽ thu nhận tín hiệu tốc độ từ thiết bị trung tâm và chỉ báo tốc độ trên buồng lái

Lộ trình (đường đi) được tích phân bằng cơ học gồm môtơ quay tốc độ đều số (10), mô tơ này quay liên tục bánh xe ma sát hình nón (14) Nhờ ma sát, bánh xe (14) quay đổng hô

đếm hành trình (11) qua trục (15) Đồng hồ đếm lộ trình chạy nhanh hay chậm phụ thuộc vào vị trí của bánh xe (13) trên bánh xe ma sát hình nón (14) Vị trí của báng xe (13) do trục

7 điều khiển (quay theo tốc độ của tàu), thông qua vít vô tận (12) Khi tốc độ bằng 0, do tác

động của cam (8) và trục (7) thì bánh xe (13) nằm đúng trên đỉnh chóp của bánh xe ma sát

hình nón (14), dù cho bánh xe hình nón quay nhưng đồng hồ đếm lộ trình không chạy Chi cần tàu có tốc độ thì bánh xe (13) địch chuyển đến vị trí tương ứng với tốc độ Lúc này bánh

xe hình nón (14) kéo bánh xe (13) quay đồng thời quay đồng hồ đo hành trình Vong quay của trục (15) cũng đồng thời được truyền về buồng lái thông qua hệ thống phát và thu servo (16) va (17) đặt tại thiết bị trung tâm và trên buồng lái

Tốc độ Hành trình | Tốc độ

Két nhiên

liệu

(đường áp

lực động)

Hình 18.04

Hình 18.04 mô tả hệ thống ống Pitot trên một tàu đáy đôi được lắp rap qua một đường ống xuyên đáy tàu tàu nhờ một van chặn để có thể rút ống khi tàu cặp cầu, hoặc đưa ống nhô ra khỏi đáy tầu khi tàu hành trình Ống áp lực tĩnh cũng được kiểm soát bằng các van Cả ấp lực tĩnh hay áp lực động đều được đưa qua bộ phận xả khí và qua van tiết chế trước khi đưa

vào buồng áp lực Các van tiết chế này có tác dụng chống rung động mạnh của nước vào màn ngăn lượn sóng để giảm sai số đo tốc độ khi màn ngăn lượn sóng hoạt động

18.3 Tốc độ kế điện từ

18.3.1 Nguyén ly co ban

Tốc độ kế điện từ ( Electromagnetic Log) là thiết bị vận dụng nguyên lý cảm ứng điện từ để

đo tốc độ tức thời của tàu tương đối với nước và tích phân tốc độ để xác định quảng đường tàu chạy Một thiết bị tốc độ kế điện từ gồm có: một bộ cầm biến, bộ khuếch đại và thiết bị

chỉ báo

Thiết bị cầm biến là một bộ phận nhạy cảm, áp dụng nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển

tốc độ cơ học của tàu thành tín hiệu điện tỷ lệ thuận với tốc độ tàu Trong các loại tốc độ kế điện từ hiện nay sử dụng hai loại thiết bị cảm biến gồm loại phẳng và loại cần hình trụ Bộ

cảm biến phẳng lắp cố định vào vô đáy tàu, loại hình trụ có thể đưa thò ra đáy tàu khi hoạt động hoặc có thể thu vào khi đừng hoạt động nhờ một thiết bị nâng hạ

Bộ cảm biến (Sensor) loại phẳng và loại hình trụ đều cùng một nguyên lý hoạt động Hình 18.05 là nguyên lý cấu tạo của một thiết bị cắm biến phẳng gồm một lõi sắt từ chữ E đặt

nằm, trọ giữa quấn cuộn đây, đầu phía dưới của sắt từ

=:U-e) — iu gạị bẩn chất cách điện, trên đó đặt hai cực điện a, b có day

tối |Ï cuạn dẫn về thiết bị trung tâm để đo sức điện động cảm ứng

sat tj} dây Giữa hai cực điện và chung quanh đều chèn chất cách

⁄ điện Khi cho dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây của

lõi sắt từ thì sinh ra từ trường xoay chiều và hình thành các đường sức từ chạy từ trụ giữa qua môi trường nước

— đưới đáy tàu về đến hai trụ hai bên, hình thành đường

Prn if ` " Tà 10 sức từ khép kín Theo định luật cảm ứng điện từ

Wea đã cớ Faraday, khi tàu chạy tới thì giữa nước và tàu có sự

N28 soy chuyển động tương đối, dòng chảy nước biển giữa hai

a v cực điện ab có thể coi như có rất nhiều vật dẫn điện Hình 18.05 chuyển động song song trong từ trường cắt các đường sức

từ và cảm ứng sức điện động E;¡ giữa hai cực a và b Vì đồng nước và đường sức từ vuông góc nên có thể viết,

E¡= B.LV.10(Volt) Trong đó, B - Cường độ cảm ứng từ điện xoay chiểu (Gs)

L - Khoảng cách giữa hai cực điện ab (cm)

V - Tốc độ dòng chay (cm/s)

E¡ và B~ đều là giá trị tức thời, nếu biểu thị bằng biên độ có thể viết,

E=ByLV.10*(Volt)

Trong biểu thức này Bụ và L là hằng số phụ thuộc vào kết cấu của thiết bị cầm biến, còn lại

Ei va t6c d6 V tỷ lệ thuận với nhau Vì vậy, chỉ cần đo điện áp trên hai cực của thiết bị cắm

biến thì có thể xác định tốc độ V

Điện áp tín hiệu lấy ra từ bộ cảm biến thường chỉ được vài mili vôn Mặt khác, trong thực tế,

vì bộ cảm biến còn chịu ảnh hưởng của nhiễu từ trường tạp từ bên ngoài nên trong thành phần điện áp đầu ra có nhiều tín hiệu tạp làm cho độ chính xác của tốc độ đo được không

cao Tín hiệu nhiễu có hai loại Loại thứ nhất, tín hiệu nhiễu 90°, lệch pha 90° so với đồng điện kích từ, nguyên nhân là do tính chất của nước biển làm phát sinh hiệu ứng từ trường

thứ cấp và “ hiệu ứng máy biến thế” của bản thân bộ cảm biến Khi tín hiệu nhiễn này vượt :

quá một giới hạn nào đó sẽ khiến bộ khuếch đại của máy bị báo hoà không thể làm việc một

cách bình thường Để khắc phục nhược điểm này, trong bộ khuếch đại có thiết kế mạch điện

để khống chế và khử nhiễu 90° Loại thứ hai, tín hiệu nhiễu 00, cùng pha với dòng điện kích

từ, phát sinh là do cường độ cảm ứng từ của bộ cầm biến phân bố không đều và không đối xứng, khi tàu không còn tốc độ ( tốc độ bằng không) trong nước yên tĩnh, trên bộ cảm biến vẫn còn một điện áp nhỏ xuất hiện làm cho đồng hồ chỉ tốc độ chỉ không đúng số 0, gây ra sai số diểm 0 Khi lắp ráp bộ cầm biến phải áp dụng các biện pháp hiệu quả để triệt tiêu sai

số điểm 0 này Các biện pháp đó là: 1) lớp bọc dây điện nối với bộ cảm biến và vỏ ngoài của bộ cảm biến phải tiếp đất tốt 2) giảm điện áp kích từ 3) đây cáp dẫn điện phải được

cách điện thật tốt

18.3.2 Tốc độ kế điện từ CDJ-5

Đây là loại tốc độ kế sử dụng bộ cảm biến phẳng, các bộ phận cấu thành biểu thị trên hình 18.06

Các thông số kỹ thuật:

“ Phạm vi đo tốc độ: 0~25 nơ hoặc 0~50 nơ

» Độ chính xác tốc độ: +0,2nơ

Thiết bị chỉ báo Hộp công-tắc

Lo

II

oo the dé phụ

L <—> >

Hình 18.06

" Độ nhạy hành trình: 0,01 nơ

" Phạm vi hành trình; 9999,9 hải lý

* Bé chinh x4c hanh trinh: +1%~12%

= Nguén dién: 220V+10%,50Hz43Hz, 60Hz+ 4Hz

= Công suất tiêu thụ: khoảng 100VA

» Độ nhạy bộ cắm biến: 200+20 Ving

Sử dụng và hiệu chỉnh chỉ cần đọc kỹ “Hướng dẫn sử dụng máy” của nhà chế tạo

18.4 Tốc độ kế Doppler

18.4.1 Nguyên lý cơ bản của tốc độ kế Doppler

Vào năm 1842 tại Vienna, nhà vật lý tên Doppler phát hiện một hiện tượng vật lý như sau,

nếu có sự chuyển động tương đối giữa nguôn phát sóng âm và một điểm thu sóng âm thì tần

số sóng âm thu được tại điểm thu khác với tÂn số phát của nguồn, hiện tượng này gọi là hiệu,

ứng Doppler Nếu nguỗn phát âm và điểm thu tiến đến gần nhau thì tần số thu được cao hơn

tần số nguồn Ngược lại, hai điểm này chuyển động ra xa nhau thì tÂn số thu được nhỏ, hợn tần số nguồn Hiệu Af cia tan sé thu được và tần số nguồn gọi là dịch chuyển tân số Doppler

( Doppler shift) Cho f, là tần số của ngun sóng âm, V là tốc độ dịch chuyển tương đối giữa hai điểm, C là tốc độ sóng âm trong nước ta có,

AF=ẲGU Giả sử fs và C là một hằng số thì tốc độ V và Af là tỷ lệ thuận, nghĩa là thông qua việc xác định địch chuyển tần số Doppler Af có thể tính được tốc độ V

Tốc độ kế Doppler ( Doppler Log) hoạt động dựa trên hiệu ứng Doppler., Một bộ tạo: dao động (transducer) đặt ở đáy tàu phát một tia dao động sóng âm có tẤn số f, vào đáy biển

(thường là 60” ) với ki tàu, C là tốc độ

sóng âm trong nước, tàu chạy tới với

tốc độ V, xem hình 18.07 Ở đáy tàu

đặt một bộ tạo dao động thu tiếp nhận

hổi âm gây nên bởi sóng phản hổi

khuyếch tán từ đáy biển

Tàu chạy với tốc độ V, có thể coi bộ

tạo dao động phát và bộ tạo dao động

thu đổng thời tiếp cận đến điểm P

Sóng âm sau khi đến đáy biển thì phần

xạ một phần sóng âm về máy thu, coi Hình 18.07

đáy biển là một nguồn phát sóng âm

thứ hai Như vậy, bộ tạo dao động thu ở đầy tàu đã tiếp nhận hai lần dịch chuyển tân số Doppler, cho nên công thức dịch chuyển tần số Doppler phải là,

AƑ

SO TAY HANG HAI — 660

Trong đó VcosÔ là thành phân tốc độ V trên hướng phát sóng âm (không cần xét tới thành

phân Vsin9)

Có thể chuyển đổi công thức trên như sau,

_l Ơ

2 f,cosd -AƑ

Tốc độ kế Doppler dùng tân số cao hơn tân số sử đụng cho máy đo sâu hổi âm, nhờ có bước

sóng ngắn hơn cho nên có thể cải thiện đáng kể sóng tán xạ, máy thu có thể không thu được các phản hổi từ phần xạ gương vì chùm tia sóng phát đi xiên nhưng thu được sóng tấn xạ Mặt khác nhờ có bước sóng ngắn hơn làm cho chùm tia sóng phát hẹp lại, do đó mặt bức xạ của bộ tạo dao động có thể nhỏ lại Một đặc điểm khác, nhờ có chùm tia hẹp làm cho công suất bức xạ của dao động âm thanh tập trung vào góc hẹp và làm cho hổi âm mạnh hơn Mặc dù không mô tả trên hình 18.07, ta hiểu rằng mỗi một điểm trong phạm vi hướng chùm

tỉa trên đáy biển đều nhận năng lượng từ chùm tỉa và phản hồi về bộ tạo đao động với các cường độ mạnh yếu khác nhau Các điểm đó đều có các ' góc kẹp tính đến mặt phẳng ngang

khác với góc 6, vì vậy theo công thức cơ bản ở trên, mỗi một điểm như vậy đều có tần số phần hồi khác nhau Tuy nhiên, tần số trung bình của chúng đều gân bằng tần số phản hồi tại điểm P với góc phát 9

Góc ơ chọn 60” là góc tối ưu có thể cho phần hổi tín hiệu với cường độ đủ mạnh trở về bộ tạo đao động thu Hình dạng của đáy biển không ảnh hưởng gì đến sự dịch chuyến tần số theo hiệu ứng Doppler, chỉ cần nó phải đủ gỗ ghể không quá trơn tru để có thể phản xạ sóng

âm về mọi hướng và có một phần năng lượng sóng âm phản hồi về thiết bị thu

Như vậy chỉ cần đo được dịch chuyển tân số Af thì có thể xác định tốc độ V đồng thời âm tích phân V với thời gian tàu chạy là có thể tính được lộ trình Đó là nguyên lý cơ bắn của

tốc độ kế Doppler

18.4.2 Tốc độ kế Doppler phát hai tỉa trước sau

Loại tốc độ kế Doppler nói ở mục trên chỉ sử dụng chùm tỉa sóng phát về phía tước gọi là tốc độ kế Doppler chầm tia đơn, loại tốc độ kế này có những hạn chế nhất định sau đây Trở lại công thức trên, lấy 0=60”, cos600=1⁄2 cho

nên,

khi tau ldc bé, hoặc hiệu mớn nước của tàu biến

đổi thì 6 thay đổi, công thức này không còn đúng

Mặt khác, khi tàu lắc bổ và dồi thì phát sinh tốc

độ u của tàu theo chiều thẳng đứng như mô tả ở

hình 18.08, thành phần usinÐ của u nằm trên

hướng phát của sóng âm, cho nên tốc độ tổng hợp

theo hướng phát sóng âm lúc này là (VcosÐ- na hư

usin9), công thức dịch chuyển tần số biến đổi như Hình 1808

sau,

Af =

27

C

Vì các lý do đó mà tốc độ kế tia đơn phát sinh sai số, không được ứng dụng rộng rãi trong

thực tế,

Af = (V cos@ —usin 8)

Để triệt tiêu các loại sai số nói trên, hiện nay trên cdc tau bién dang ting dung loại tốc độ kế

tia đôi, ngoài bộ tạo đao động hướng tia phát về phía trước như nói trên, còn có thêm một bộ tạo dao động hướng tia phát về phía sau cũng tạo thành với ki tàu một góc Ð như hình 18.08

Từ công thức trên có thể suy ra công thức dịch chuyển tân số Af, của bộ tạo dao động hướng về phía trước, và Af; của bộ tạo đao động hướng về phía sau như sau,

Af, = “L(V cos0 —usin6)

va Af, = of (—VcosØ—usin Ø)

Lấy hiệu hai tần số dịch chuyển của hai tia trước sau nhận được công thức tính dịch chuyển tân số của tốc độ kế Doppler tia đôi như sau,

Af=Afi-Ab= 2” cosứ

Cc

Từ công thức trên nhận thấy rằng sai số phát sinh do tốc độ tàu dịch chuyển theo chiều thẳng

đứng sinh ra đã được triệt tiêu Đương

nhiên loại tốc độ kế hai tia có độ chính

xác cao hơn loại một tia

Doppler tia đơn

Mặt khác với việc phát đồng thời hai

tỉa sóng âm về hướng mũi và hướng lái

cũng sẽ khắc phục được sai số do ảnh

hưởng bởi biến đổi hiệu mớn nước,

hoặc khi tàu bổ chúi Đổ thị hình 18.09 ha Tốc độ kế -

cho thấy kết quả thực nghiệm saisố — 3 Doppler ta dé}

sinh ra với các hiệu mớn nước khác ?

nhau đối với loại tốc độ kế một tia va 02

tốc độ kế hai tỉa trước sau Với loại tốc 12394566789 Min môn si tins

độ kế hai tỉa trước sau thì sai số tốc độ

còn lại rất bé, khi chênh lệch mớn nước Hình 18.09

mũi lái đến 6~-7, thì sai số chỉ đưới 1%

của tốc độ

18.43 Các loại tốc độ kế Doppler

Tốc độ kế Doppler hiện nay gỗm có 3 loại:

1 Tốc độ kế Doppler tỉa sóng đôi

Là loại trình bày ở trên, loại này thuộc thế hệ thứ nhất, chỉ xác định được tốc độ chuyển động theo chiểu dọc tàu và tích phân quảng đường, dùng trong dẫn đường hành hải

2 Tốc độ kế Doppler bốn tia sóng

Có bốn bộ tạo đao động đặt ở đáy tàu phát các chùm tỉa sóng về phía trước sau và bên phải, trái, là tốc độ kế Doppler thế hệ thứ hai Loại này không những xác định được tốc độ chuyển động theo chiều dọc mà còn xác định được chuyển động ngang của tàu, được sử dụng cho suy tính vị trí, như mô tả ở hình 18.10

3 Tốc độ kế Doppler sáu tỉa sóng âm

Bốn bộ tạo

dao động phát

dao động thu

Hai bộ tạo „ đao động thu”

phát phía lái /

\

Ngoài bốn bộ tạo đao động phát sóng âm đặt ở phía mũi tàu phát về bốn phía trước sau, trái phải như loại hai ở trên, ở dưới đáy tàu, phía lái còn đặt thêm hai bộ tạo dao động phát và thu sóng âm về hai bên trái và phải như hình 18.11 Loại này thuộc tốc độ kế Doppler thế hệ thứ ba, vừa đo tốc độ chuyển động dọc tàu, đo tốc độ chuyển động ngang ở mũi và lái tàu,

và giám sắt toàn bộ chuyển động của tàu Cho nên ngoài việc đo tốc độ, tốc độ kế Doppler kiểu mới này còn được sử dụng để hỗ trợ điều động tàu ra vào cảng, cặp câu và đến vị trí neo Cùng nguyên lý nay, | hiệu ứng Doppler được áp dụng rộng rãi trong các thiết bị tự động

cố định các phương tiện nổi trong khai thác dầu khí và các lĩnh vực quân sự khác

18.4.4 Mạng tạo dao động nhiều phần tử

Yêu câu của bộ tạo dao động phải phát sóng thành chùm tia nghiêng, do đó bắt buộc phải lắp nó nhô ra dưới ki tàu khiến nó rất đễ bị hư hồng khi tàu hoạt động Tuy nhiên có thể tạo

ra sự truyền lan chùm tỉa theo góc độ tuỳ ý bằng cách sử dụng nhiều chấn tử tạo dao lắp theo chiều ngang mà không cần lắp nhô ra ngoài vẫn có thể đầm bảo yêu cầu phát nghiêng chùm tia sóng Hình 18.12a là một kiểu thiết bị tạo dao động, trên đó sử dụng 72 (4x18) phần tử tạo dao động trên mỗi vị trí trước và sau Về mặt lý thuyết có thể sử dụng bao nhiêu phần tử cũng được nhưng phải đảm bảo khoảng trống giữa các phần tử không vượt qua giới hạn nào đó để cho các cánh sóng cạnh (không muốn có) nhỏ đến mức bộ tạo đao động thu không thể thu được Để giải thích rõ nguyên lý điều chỉnh tia phát tuỳ ý, ở đây chỉ i phan tich ,

3 phan tử biểu thị trên hình 18.12b Nếu ba phần tử tạo đao động này được cung cấp điện áp đồng pha thì dao động do chúng tạo ra hình thành chùm tỉa vuông góc với mặt ngang