Đề cương thiết bị báo hiệu hàng hải

b Sự liên hệ giữa các hệ thống thiết bị báo hiệu HH : Người hàng hải cần có các dụng cụ sau cho sự hàng hải an toàn và hiệu quả : - Hải đồ và các tài liệu hàng hải.. Việc tăng cường độ

Đề Cương Thiết Bị Báo Hiệu Hàng Hải

Câu 1 : Tổng quan về báo hiệu hàng hải:

a) Định nghĩa:

- Thiết bị báo hiệu an toàn hàng hải phục vụ mọi đối tượng hàng hải bao gồm quân sự, thương mại dân sự, tất cả các hoạt động trong và trên mặt nước biển

- Người hàng hải trước khi rời bến sử dụng hải đồ hướng

đi , bảng thủy triều, thông báo hàng hải… để lập kế hoạch cho chuyến đi an toàn và hiệu quả

- Khi hàng hải, người hàng hải sử dụng các thiết bị hàng hải trên tàu như la bàn, máy ghi tuyến, máy đó sâu, sextang, rada Các thiết bị này là cách thiết bị đo đạc chủ động mà không cần có các nguồn năng lượng ngoài phát tới tàu

- Các tài liệu hàng hải và các thiết bị hàng hải lắp đặt trên tàu không đủ để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho quá trình hàng hải Việc thiết lập các báo hiệu hàng hải, các mốc nhân tạo phía bên ngoài tàu để thông báo cho người hàng hải các nguy hiểm tự nhiên và trợ giúp người hàng hải xác định vị trí tàu tương đối so vs các báo hiệu hàng hải, để tránh đc các rủi ro từ thiên nhiên Các báo hiệu bên ngoài tàu này tất nhiên không có tác dụng đc nếu không đc vẽ trên hải đồ hoặc viết hay thông báo trong các tài liệu hàng hải

Định nghĩa về thiết bị báo hiệu hàng hải của hiệp hội hải đăng thế giới IALA : một thiết bị báo hiệu hàng hải là thiết bị quang học, âm thanh hay vô tuyến đc dùng để hỗ trợ quá trình

b ) Sự liên hệ giữa các hệ thống thiết bị báo hiệu HH :

Người hàng hải cần có các dụng cụ sau cho sự hàng hải an toàn và hiệu quả :

- Hải đồ và các tài liệu hàng hải

- Các thiết bị hàng hải lắp đặt trên tàu

- Các thiết bị báo hiệu hàng hải

Ba loại dụng cụ hàng hải trên cần tương thích với nhau và phù hợp vs nhau Với sự liên kết như vậy,một yêu cầu cấp thiết là cả 3 lĩnh vực thiết bị hàng hải cần có sự liên kết với nhau trên quy mô quốc gia và quốc tế

Câu 3: Nhận dạng báo hiệu hàng hải:

Người hàng hải yêu cầu cần phải nhận dạng tốt các báo hiệu hàng hải Vì lý do đó các thiết bị báo hiệu có đặc điểm riêng đc định nghĩa là các đặc điểm riêng biệt cho phép nhận dạng các thiết bị báo hiệu hàng hải

Thông thường có 1 giới hạn nhất định để lựa chọn các đặc điểm và các đặc điểm này chắc chắn sẽ phải lặp lại ở đâu

đó Để không xảy ra các rủi ro hay nhầm lẫn, các thiết bị báo hiệu hàng hải có cùng đặc điểm phải đc đặt cách xa nhau có tính đến các sai số hàng hải khi tàu sử dụng các thiết bị báo hiệu này Các báo hiệu đặt cạnh nhau sẽ phải có đặc điểm khác nhau

Đặc điểm của từng báo hiệu thường liên quan đến vị trí của nó trên hải đồ và tên của báo hiệu Các báo hiệu nhìn thấy thường mang tên của tuyến luồng mà chúng đánh dấu và 1 số hay chữ Báo hiệu nhìn thấy bằng mắt thường đánh dấu chướng ngại vật thường mang tên của chướng ngại vật Các báo hiệu cũng có thể mang tên các khu vực địa lý

Các cơ quan quản lý thiết bị báo hiệu hàng hải khi đặt hay đổi tên cho 1 báo hiệu nào đó phải tham vấn ý kiến của

các cơ quan như sở địa lý hay khảo sát…để đảm bảo rằng các tên đó viết đúng chính tả, thông lệ và không gây nhầm lẫn phức tạp

Câu 4: Sự tán xạ của chùm tia song song:

Chủ yếu do kích thước của nguồn sáng chùm tia song song không có hình trụ mà sẽ bị tán xạ 1 chút Sự tán xạ trong mặt phẳng nằm ngang không nhất thiết bằng sự tán xạ trong mặt phẳng thẳng đứng, điều này phụ thuộc vào hình dáng của nguồn sáng

Sự tán xạ cũng có thể do tán sắc của bề mặt chrome trong các thành phần khúc xạ và sự không hoàn hảo trong chees tạo của hệ quang học Sự phân boos thực tế của ánh sáng tạo ra bởi 1 hệ thấu kính do đó chỉ có thế tốt nhất xác định bằng pp

đo trực tiếp và biểu diễn bằng đường cong phân bố độ chiếu sáng Đường cong này thể hiện cường độ chiếu sáng trên mặt phẳng đi qua nguồn sáng như là hàm của góc đo từ trục Góc tán xạ đc xác định trên đường cong tại các điểm mà cường độ chiếu sáng đạt 1 giá trị phần trăm nhất định so với cường độ chiếu sáng cực đại Không có 1 giá trị tiêu chuẩn nào, thường các giá trị 10, 15 và 50% đc sử dụng

Nếu sự tán xạ không thể đi đc trực tiếp thì có thể đo xấp xỉ bằng công thức sau :

α

= d/f (radian) = 57 d/f (độ) Trong đó : f là độ dài tiêu cự

D là kích thước lớn nhất của nguồn

Câu 6: Sự tán xạ theo phương đứng của chùm tia sáng hình dẻ quạt.

Chùm tia sáng hình dẻ quạt tỏa sáng trên khắp các hướng của mặt phẳng nằm ngang và do đó sự tán xạ theo phương ngang ko có ý nghĩa gì Sự tán xạ theo phương đứng đc xấp xỉ bằng:

Trong đó f là độ dài tiêu cự, d là kích thước lớn nhất của nguồn sáng theo phương đứng

Sự tán xạ phải tính toán sao cho đảm bảo người quan sát phải quan sát dc đèn với cường độ chiếu sáng lớn nhất khi ở khoảng cách lớn nhất Khi khoảng cách chiếu sáng nhỏ hơn khoảng cách địa lý, thông thường đây là khoảng cách nhỏ thì

sự tán xạ sẽ ko tiếp tuyến với đường chân trời Chúng ta phải xét đến chiều cao tương đối của mắt người quan sát và chiều cao của đèn

Khi một thấu kính cố định gắn trên một sàn di động (phao) thì góc tán xạ theo phương đứng sẽ rất lớn và phải thỏa mãn sự lắc của sàn (hình vẽ/6-15)

Đôi khi ngta muốn tập trung tăng cường độ chiếu sáng của chùm tia sáng hình dẻ quạt trên một hướng nào đó Việc tăng cường độ chiếu sáng như vậy đc thực hiện bằng cách đặt một thấu kính khúc xạ bên trong thấu kính hình trống tạo ra một chùm tia hội tụ hoặc thay một phần của khúc ạ trong thấu kính cố định bằng các phần phản xạ hoạt động như một phần gương tăng cường

Câu 7: Trình bày về màu sắc của báo hiệu hàng hải?

- Ba màu được sử dụng trong báo hiệu hàng hải: đỏ, xanh lá cây

và trắng gần đây ngta đưa vào sử dụng màu vàng như là màu t4 đc sử dụng trong hệ thống phao báo hiệu

- Độ đậm nhạt của màu sắc đc thể hiện bằng đồ thị đậm nhạt của màu sắc Màu sắc của đèn báo hiệu hàng hải phát sáng được biểu thị bằng đường ranh giới màu sắc được thống nhất giữa các thành viên IALA

- Các bộ lọc màu đặt giữa đường đi của tia sáng hấp thụ một phần năng lượng của tia sáng Độ lớn của năng lượng tổn hao phụ thuộc vào nhiệt độ màu sắc của nguồn sáng và loại vật liệu của bộ lọc màu

- Bộ lọc màu sử dụng với thấu kính cố định có thể đầy đủ 1 vòng xung quanh hay chỉ một cung tròn có giới hạn nhất định theo phương ngang, Khi chỉ là 1 cung tròn nhất định chúng được gọi là các đèn hướng

Do kích thước của nguồn sáng, tại ranh giới giữa hai dải màu sẽ ko dc phân biệt rõ ràng và điều này gây nên một góc sai số

Trong đó d là kích thước ngang của nguồn sáng, D là khoảng cách từ mặt của bộ lọc màu đến nguồn sáng

- Việc ứng dụng các đèn màu hướng với thấu kính cho chùm tia sáng song song đặt trên mâm quay là ko dễ dàng Toàn bộ bề mặt của hệ quang học trở thành 1 nguồn sáng ảo

Do kích thước lớn của nguồn sáng ảo này, hệ thống kính lọc

phải đặt cách nguồn sáng ảo một khoảng cách rất xa để đảm bảo tạo ra đường ranh giới rõ ràng

- Khi các dải màu được sử dụng kết hợp với thấu kính tạo tia sáng song song, các kính lọc có thể đc sắp xếp giống như

ở các máy chiếu phim đèn chiếu tạo ra các vùng sáng có ranh giới rõ ràng Cấu tạo dạng này được sử dụng trong các tiêu dẫn hướng tạo ra dải ánh sáng màu trắng được kẹp giữa hai dải màu xanh lá cây và màu đỏ 2 bên

Câu 8: Trình bày về hệ bảo vệ báo hiệu hàng hải?

Hệ bảo vệ có tác dụng bảo vệ hệ quang học và nguồn sáng dưới các tác động của thời tiết và cả ảnh hưởng bên ngoài Hệ thống bảo vệ thường có dạng lồng đèn Lồng đèn thường có hình dạng trụ kín hoặc đa giác kín, đặt ở trên đỉnh của đèn biển, tàu đèn hay phao nổi, có tác dụng bảo vệ quang học

Hệ thống bảo vệ hấp thụ và phản xạ năng lượng của as phát ra Trong trường hợp các đèn có chùm tia song song quay thì sự phản xạ của chùm tia bên trong hệ thống bảo vệ có thể làm tăng hoặc giảm hiệu ứng chớp, việc quay ảnh hưởng trực tiếp đến chuyển động của chùm tia sáng

Mái của lồng đèn hoặc hệ bảo vệ được đỡ bằng các thanh chống và thanh giằng giúp cố định lồng đèn Đối với các đèn cho chùm tia sáng hình dẻ quạt, các thanh chống và thanh giằng đc lắp chéo nhau Ánh sáng phát ra có hình trụ kẹp có

độ rộng bằng độ rộng của nguồn sáng và cao bằng chiều cao thấu kính Các thanh chống thẳng sẽ cản chùm tia lớn trong khi đó các thanh chéo chỉ cản 1 phần nhỏ của chùm tia

Lồng đèn phải đảm bảo có chế độ thông gió nhất định, sự

cô đặc lại của hơi ẩm trên lớp kính của lồng đèn sẽ làm giảm nghiêm trong cường độ chiếu sáng và loại bỏ hoàn toàn các hiệu ứng màu sắc Trong thời tiết lạnh giá, việc đóng băng gây

mù các mặt chớp phải được loại bỏ hoàn toàn Nhiệt độ phát

ra từ nguồn sáng phải dc tản nhiệt nhờ hệ thống thông gió Bên cạnh đó, lồng đèn cũng giúp ngăn cản côn trùng, nước Đối với các hệ thống sử dụng nguồn năng lượng khí gas thì phải tránh hoàn toàn tác dụng của gió để tránh bay ngọn lửa trần

Câu 9: Trình bày về định luật Allard.?

Năng lượng ánh sáng phát xạ theo dạng hình côn , vượt qua mặt phẳng vuông góc với hướng lan truyền , phát triển trên diện tích bằng bình phương khoảng các lan truyền nhân với độ sáng Vì vậy ta có :

E=

Trong đó: E : Độ sáng tính bằng đơn vị Lux(lx) hoặc lumen/ (lm/)

I: cường độ ánh sáng của nguồn sáng tính bằng cadenla(cd) X: khoảng cách tính bằng đơn vị m (m)

Biểu thức trên thường đc gọi là Luật nghịch đảo số bình phương

Trong quá trình lan truyền trong môi trường khí quyển, năng lượng ánh sáng bị suy giảm thông qua hiện tượng hấp thụ và tán xạ bởi các hạt phân tử trong không khí

Tỉ lệ năng lượng còn lại sau khi lan truyền qua một đơn vị khoảng các trong môi trường khí quyển đồng nhất được biểu thị bằg hệ số cho qua của khí quyển , kí hiệu là T Năng lượng ánh sáng gố sau khi lan Truyền một khoảng cách x sẽ bị suy giảm lần Ta có định luật Allard :

E=I (*)

Hệ số t thường được tính theo từng hải lý (nm) , khi đó khoảng cách x trong công thức (*) cũng phải được tính là hải

lý (nm)> khoảng cách x dưới mẫu số được lấy đơn vị là m

Định luật Allard chỉ áp dụng cho nguồn sáng điểm và môi trường lan truyền là môi trường khí quyển đồng nhất

Câu 11: Trình bày về khoảng cách chiếu sáng nhìn thấy ban ngày?

Sự nhận biết tín hiệu ánh sáng vào ban ngày chịu ảnh hưởng khá lớn bởi độ sáng của nền vì độ sáng này nâng ngưỡng nhìn thấy lên 1 giá trị lớn hơn rất nhiều so với trường hợp quan sát ban đêm IALA khuyến nghị cách tính ngưỡng quan sát ban ngày như sau: E=0,242x10-6(1+)2

Trong đó E là ngưỡng quan sát (lx), L là độ sáng của nền (cd/m2)

Mặt trời là nguồn sáng chủ đạo vào ban ngày AS từ mặt trời, tán xạ trên đường đi trong khí quyển tạo nên một nguồn sáng thứ 2: bầu trời Quan hệ tương đối ánh sáng giữa mặt trời

và bầu trời phụ thuộc vào vị trí của mặt trời và điều kiện khí quyển

Theo định luật Allard, 1 đèn với cường độ chiếu sáng I sản sinh ra độ sáng E tại khoảng cách x khi :

Và khoảng cách chiếu sáng ban ngày được xác định như sau:

Với một đèn có cường độ chiếu sáng nhất định, khoảng cách chiếu sáng nhìn thấy ban ngày phụ thuộc vào tầm nhìn

xa và độ sáng của bầu trời Vì vậy khi tính toán cường độ

chiếu sáng của báo hiệu phát sáng ban ngày cần lựa chọn độ sáng nền nhất định để tính toán

Câu 12: Trình bày về tầm nhìn xa địa lý?

Sự lan truyền của ánh sáng của thiết bị báo hiệu phát sáng bị hạn chế bởi độ cong của trái đất, đường chân trời nâng lên cản đường đi của tia sáng giữa nguồn sáng và người quan sát

Tầm nhìn xa địa lý là khoảng cách lớn nhất mà tại đó tia sáng từ một đèn hoặc một thiết bị báo hiệu hàng hải có thể đến mắt người quan sát và chỉ bị hạn chế bởi độ cong trái đất,

sự khúc xạ khí quyển, độ cao của mắt ng quan sát và độ cao của đèn hay báo hiệu

ở điều kiện bt, có nhiệt độ trung bình, tầm nhìn xa địa lý thường dc tình:

Trong đó x là tầm nhìn xa địa lý (nm); e là chiều cao mắt

ng quan sát (m); h là chiều cao ngọn đèn (m)

Vì điều kiện khí quyển thường khác nhau giữa các vị trí địa lý khác nhau nên hệ số 2,08 sử dụng trong công thức trên

ko thể áp dụng toàn cầu Trong các ấn phẩm hàng hải, ngta thường lấy chiều cao mắt ng quan sát ứng với 5m để tính tầm nhìn xa địa lý

Mặc dù tầm nhìn xa địa lý là khoảng cách lớn nhất mà 1 đèn có cường độ chiếu sáng lớn nhất có thể nhìn thấy đc, trong một số điều kiện nhất định của môi trường khí quyển có thể nhìn thấy vầng sáng (bóng sáng) của đèn ở một khoảng

cách xa hơn Vầng sáng này tạo ra bởi sự tán xạ của ánh sáng trong khí quyển

Câu 14: So sánh báo hiệu nổi và báo hiệu cố định

hìn chung báo hiệu nổi tiêu tốn nhiều kinh phí bảo dưỡng hơn báo hiệu cố định Nếu chi phí và khấu hao lag như nhau thì chi phí bảo dưỡng và vận hành của báo hiệu nổi và báo hiệu cố định là như nhau

• Báo hiệu nổi:

- Thường phải thay thế định kỳ để bảo dưỡng , dễ va chạm, hư hỏng nên cần các thiết bị dự phòng để thay thế

- Các thiết bị neo báo hiệu nổi thường bị ăn mòn nhanh Chi phí thay thế định kỳ cao

- Việc thay thế, bảo dưỡng và dịch vụ định kỳ đòi hỏi phải có tàu thay và bảo dưỡng phao chuyên dụng, có cẩu đủ tải trọng,

và không gian thao tác điều động Bên cạnh đó cần phải có phương tiện để bảo dưỡng sửa chữa và lư kho các phao xích

dự phòng, xích neo rùa Tàu bảo dưỡng và thay phao cần có chi phí đầu tư, chi phí hoạt động lớn

- Báo hiệu nổi thả ở mép luồng sẽ làm hẹp chiều rộng luồng một đoạn bằng với bán kính quay trở của nó

• Báo hiệu cố định

- Đặt trong nước, không yêu cầu có tàu chuyên dụng để bảo dưỡng, không cần kho để chứa mà chỉ cần xưởng nhỏ để sửa chữa đèn, sơn và ác vật liệu xây dựng

- Không bị ăn mòn trong nước

- Đặt ở vùng nước nông và không sợbị va chạm

- Không bị di chuyển, trôi, nguy cơ xê dịch khỏi vị trí nhỏ

Góc sai số theo phương đứng nhỏ hơn, độ sáng lớn hơn

Mặc dù báo hiệu cố định có nhiều ưu điểm hơn báo hiệu nổi song vì nh lý do khác nhau, bắt buộc sử dụng báo hiệu nổi

Câu 16: Hệ thống báo hiệu phương vị?

Báo hiệu các hướng Đ-T-N-B dùng để báo hiệu vùng nước an toàn theo phương vị thật Mục đích của các báo hiệu này :

- để chỉ ra vùng nước sâu nhất theo tên báo hiệu

- chỉ ra vùng an toàn khi đi qua chướng ngại vật

- gây sự chú ý với một số đặc điểm đặc biệt của tuyến luồng (chỗ cong, bại cạn)

1) Báo hiệu an toàn phía bắc: đặt tại phía Bắc khu vực khống chế -dấu hiệu đỉnh : 2 hình nón màu đen đặt liên tiếp theo chiều thẳng đứng hướng lên trên

- Số liệu lực chon theo đặc điểm khu vực hoặc chữ N trắng trên nền đen

-màu sắc: đen phía trên, vàng phía dưới

-hình dáng: cột, phao có tháp lưới

-ánh sáng: - màu sắc: trắng

-chớp: chớp rất nhanh

2) Báo hiệu an toàn phía Đông:

-dấu hiệu đỉnh : 2 hình côn màu đen xếp chồng lên nhau, đáy hướng vào nhau

-màu sắc: đen dải , vàng ở giữa

-hình dáng: cột, phao có tháp lưới

-ánh sáng: - màu sắc: trắng

-chớp: chớp rất nhanh nhóm 3, chu kỳ 5 hoặc 10s

3) Báo hiệu an toàn phía Nam:

-dấu hiệu đỉnh : 2 hình côn màu đen xếp chồng lên nhau, đỉnh hướng xuống dưới

-màu sắc: vàng phía trên, đen phía dưới

-hình dáng: cột, phao có tháp lưới

-ánh sáng: - màu sắc: trắng

-chớp: chớp rất nhanh nhóm 6 , chu kỳ 10 hoặc 15s

4) Báo hiệu an toàn phía Tây:

-dấu hiệu đỉnh : 2 hình côn màu đen xếp chồng lên nhau, đỉnhhướng vào nhau

-màu sắc: vàng + dải đen ở giữa

-hình dáng: cột, phao có tháp lưới

-ánh sáng: - màu sắc: trắng

-chớp: chớp rất nhanh nhóm 9, chu kỳ 10 hoặc 15s

Câu 17: Cường độ ánh sáng và độ sáng trên mắt người quan sát (ban đêm)?

- Cường độ ánh sáng của một đèn chập tiêu dc hình thành từ độ sáng yêu cầu trên mắt người quan sát để có thể quan sát thấy

độ lệch từ vị trí chính xác

Các thí nghiệm đã chứng tỏ rằng để có thể sử dụng các đèn chập tiêu thì các đèn ko nên quan sát tại ngưỡng nhận biết

đã được quốc tế đồng ý là 0,2 microlux mà phải ở độ sáng bằng 1 microlux

Độ sáng lớn nhất trên mắt ng quan sát trên đoạn hữu ích phải sao cho ko xảy ra hiện tượng chói lóa và do đó ko dc vượt quá 0,1lux; trong trường hợp nền rất tối thì giá trị lớn nhất là 0,01 lux

- Cường độ ánh sáng của đèn kí hiệu là I sẽ sản sinh ra độ sáng

E lux tại khoảng cách x (m) trong điều kiện tầm nhìn V (m)

có thể được tính bằng công thức:

Do đó cường độ ánh sáng cần thiết của đèn tiêu trước I1 để sản sinh ra độ sáng có giá trị 1 microlux tại điểm cuối của đoạn hữu ích trrong điều kiện khí tượng nhỏ nhất nào đó Vu