giáo trình la bàn từ hàng hải ĐKTB ĐHHH VN

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI BỘ MÔN: HÀNG HẢI HỌC KHOA: ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN BÀI GIẢNG LA BÀN TỪ TÊN HỌC PHẦN : LA BÀN TỪ Mà HỌC PHẦN : 11107 TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY DÙNG CHO SV NGÀNH : ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN HẢI PHÒNG - 2010 MỤC LỤC STT NỘI DUNG Chương Khái niệm từ TRANG 1.1 Từ tính nam châm 1.2 Từ trường nam châm thẳng 1.3 Đặc tính từ hố 1.4 Vật thể sắt từ 11 1.5 Từ trường trái đất-độ lệch địa từ 14 1.6 Nguyên tắc làm việc la bàn từ 18 Chương Lý luận độ lệch la bàn 20 2.1 Từ trường tàu vcà độ lệch riêng la bàn 20 2.2 Phương trình Passon 21 2.3 Hệ số sắt non 25 2.4 Phương trình Passon biến đổi 29 2.5 Công thức độ lệch 35 2.6 Độ lệch tàu nghiêng 40 La bàn từ máy đo từ lực 45 3.1 Cấu tạo la bàn từ Liên xô 45 3.2 Cấu tạo la bàn từ Nhật 53 3.3 Kiểm tra la bàn từ 59 3.4 Đặt la bàn từ tau 64 3.5 Các thiêt bị khử la bàn 67 3.6 La bàn từ Hàng hải truyền mặt số 82 3.7 Truyền mặt số hệ thống truy theo 87 Chương Phương pháp khử độ lệch la bàn 89 Sự cần thiết phải khử độ lệch 89 Chương 4.1 STT NỘI DUNG TRANG 4.2 Nguyên tắc khử độ lệch la bàn từ 89 4.3 Xác định đầu nam châm khử độ lệch 90 4.4 Khử độ lệch phương pháp Ery 91 4.5 Khử độ lệch cảm ứng 96 4.6 Khử độ lệch phương pháp Cologga 98 4.7 So sánh phương pháp Ery Colonga 102 4.8 Khử gần phương pháp Colonga hướng vng góc với 103 4.9 Khử gần phương pháp Colonga hướng ngược 104 4.10 Nguyên nhân làm độ lệch bán vòng thay đổi 106 4.11 Khử độ lệch tàu thay đổi vĩ độ từ 108 4.12 Khử độ lệch tàu nghiêng 109 Chương Công tác hiệu chỉnh la bàn va phương pháp lập bảng độ lệch lại 5.1 5.2 5.3 5.4 112 Những trường hợp cần phải hiệu chỉnh la bàn 112 Thứ tự khử lực độ lệch 112 Công tác hiệu chỉnh la bàn từ 114 Phương pháp lập bảng độ lệch lại 115 YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHI TIẾT Tên học phần: La bàn từ Loại học phần: Bộ môn phụ trách giảng dạy: Hàng hải học Khoa phụ trách: ĐKTB Mã học phần: 11107 Tổng số TC: TS tiết Lý thuyết Thực hành Tự học Bài tập lớn Đồ án môn học 45 30 15 0 Điều kiện tiên quyết: - Sinh viên phải học qua mơn học: + Tốn cao cấp, + Vật lý, Mục tiêu học phần: Kết thúc học phần sinh viên biết kiểm tra số hiệu chỉnh la bàn, khử độ lệch la bàn xử lý hỏng hóc thơng thường Nội dung chủ yếu: - Địa từ trường, - Độ lệch la bàn, - Cấu trúc la bàn, - Kiểm tra số hiệu chỉnh la bàn, - Khử độ lệch la bàn, - Bảo quản sử chữa la bàn - Phép chiếu hải đồ, Nội dung chi tiết học phần: TÊN CHƯƠNG MỤC Chương 1: Khái niệm từ 1.1 Từ tính nam châm PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS LT 4 BT TH KT 1.1.1 Khái niệm nam châm 1.1.2 Tính chất nam châm 1.1.3 Sức từ, từ khối, mô men từ 1.1.4 Từ trường, cường độ từ trường, đường sức từ 1.2 Cường độ từ trường nam châm thẳng 1,5 1.2.1 Cường độ từ trường điểm đường trung trực nam châm 1.2.2 Cường độ từ trường điểm đường trục từ 1.2.3 Cường độ từ trường điểm 1.3 Sự tác dụng lẫn nam châm đặt từ trường 1.4 Vật thể sát từ - PP luyện sắt từ thành nam châm 1.4.1.Tính chất vật thể sắt từ 0,5 1.4.2 Đặc tính từ hóa nam châm TÊN CHƯƠNG MỤC PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS LT BT TH KT 1.4.3 Vật liệu nam châm từ 1.5 Từ trường trái đất độ lệch địa từ 1.5.1 Khái niệm địa từ trường 1.5.2 Các phân lực địa từ 1.5.3 Độ lệch địa từ 1.6 Nguyên tắc làm việc nam châm từ Chương 2: Lý luận độ lệch la bàn 2.1 Từ trường tàu độ lệch riêng la bàn 12 11 1,0 0,5 2.1.1 Từ trường tàu 2.1.2 Độ lệch riêng la bàn 2.2 Phương trình Passon 2,0 2.2.1 Tác dụng địa từ trường đối ới la bnà 2.2.2 Tác dụng sắt non la bàn 2.2.3 Tác dụng sắt già la bàn 2.2.4 Phương trình Passon 2.3 Hệ số sắt non 1,5 2.3.1 Sắt non biểu thị hệ số a 2.3.2 Sắt non biểu thị hệ số b 2.3.3 Sắt non biểu thị hệ số c 2.3.4 Sắt non biểu thị nhiều hệ số 2.4 Các lực tác dụng la bàn từ 2,0 2.4.1 Phương trình Passon biến đổi 2.4.2 Cách tính lực thành phần 2.4.3 Đa giác lực độ lệch TÊN CHƯƠNG MỤC PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS 2.5 Độ lệch Công thức độ lệch LT BT TH KT 2.5.1 Độ lệch lực A’λH sinh 2.5.2 Độ lệch lực B’λH sinh 2.5.3 Độ lệch lực C’λH sinh 2.5.4 Độ lệch lực D’λH sinh 2.5.5 Độ lệch lực E’λH sinh 2.5.6 Công thức độ lệch 2.6 Nguyên lý độ lệch tàu nghiêng 2.6.1 Độ lệch nghiêng ngang 2.6.1 Độ lệch nghiêng dọc Chương 3: La bàn từ thiết bị khử độ lệch 3.1 Cấu tạo la bàn từ Liên xô 3.1.1 Cấu tạo la bàn loại YK ∏ -M (127mm) 3.1.2 Cấu tạo la bàn loại KMO-T 3.2 Cấu tạo la bàn từ Nhật 3.2.1 Cấu tạo la bàn loại SAURA – KEIKY - JAPAN 3.2.1 Cấu tạo la bàn loại OSAKA- JAPAN-TYPE R165-NA 3.2.3 Cấu tạo la bàn loại TOKYO-JAPAN 3.2.4 Cấu tạo la bàn loại SC-100G JAPAN 3.2.5 Cấu tạo la bàn xuồng cứu sinh 3.3 Kiểm la bàn từ 3.3.1 Loại bọt khí chậu la bàn 3.3.2 Kiểm tra vị trí nằm ngang mặt chậu 3.3.3 Kiểm tra tính ì mặt số TÊN CHƯƠNG MỤC PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS LT BT TH KT 3.3.4 Kiểm tra vòng phương vị 3.3.5 Kiểm ta khung chậu la bàn 3.3.6 Kiểm tra thiết bị khử độ lệch 3.4 Đặt la bàn từ tàu 3.5 Các thiêt bị khử độ lệch la bàn từ 3.5.1 Máy đo từ lực Colonga 3.5.2 Chậu mặt số nghiêng 3.5.3 Mặt số có moo men từ nhỏ 3.5.4 Máy đo độ từ nghiêng tàu 3.6 La bàn từ hàng hải truyền mặt số 3.6.1 Ý nghĩa phân loại 3.6.2 Nguyên tắc cấu tạo làm việc thành phần nhạy cảm 3.7 Truyền mặt số hệ thống truy theo Chương 4: Phương pháp khử độ lệch la bàn 4.1 Sự cần thiết phải khử độ lệch 10 0,5 4.1.1 Sự cần thiết 4.1.2 Nghuyên tắc khử 4.2 Nguyên tắc khử độ lệch la bàn từ 4.3 Xác định đầu nam châm khử độ lệch 4.3.1 Khái niệm 4.3.2 Phương pháp xác định 4.4 Khử độ lệch phương pháp Ery 3 4.4.1 Khử độ lệch bán vòng B’λH 4.4.2 Khử độ lệch bán vòng C’λH TÊN CHƯƠNG MỤC PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS LT BT TH KT 4.4.3 Khử độ lệch ¼ vịng D’λH 4.5 Khử độ lệch cảm ứng 4.5.1 La bàn sử dụng sắt non dọc 4.5.2 La bàn sử dụng sắt non ngang 4.5.3 Phương pháp khử độ lệch cảm ứng 4.6 Khử độ lệch phương pháp Cologga 2,5 2 4.6.1 Khử độ lệch bán vòng B’λH 4.6.2 Khử độ lệch bán vịng C’λH 4.6.3 Khử độ lệch ¼ vịng D’λH 4.7 So sánh phương pháp ERY COLONGA 4.7.1 Phương pháp Ery 4.7.2 Phương pháp Colonga 4.8 Khử gần phương pháp Colonga hướng la bàn vng góc với 4.9 Khử gần phương pháp Colonga hướng la bàn ngược 4.10 Nguyên nhân làm độ lệch bán vòng thay đổi 4.11 Khử độ lệch tàu thay đổi vĩ độ từ 4.11.1 Nguyên lý khử 4.11.2 Phương pháp khử 4.12 Khử độ lệch tàu nghiêng 4.12.1 Nguyên lý khử 4.12.2 Các bước tiến hành Chương 5: Công tác hiệu chỉnh la bàn va phương pháp lập bảng độ lệch lại 5.1 Những trường hợp cần phải hiệu chỉnh la bàn 0,5 5.1.1.Nguyên nhân gây độ lệch la bàn TÊN CHƯƠNG MỤC PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS LT BT TH KT 5.1.2 trường hợp cần hiệu chỉnh la bàn 5.2 Thứ tự khử lực độ lệch 0,5 5.2.1 Tàu đóng 5.2.2 Tàu cũ 5.3 Công tác hiệu chỉnh la bàn từ 1 2 5.3.1 Công tác chuẩn bị khử độ lệch 5.3.2 Phương pháp hiệu chỉnh la bàn 5.4 Phương pháp lập bảng độ lệch lại 5.4.1 Sự cần thiết phải lập bảng độ lệch 5.4.2 Phương pháp lập bảng độ lệch Nhiệm vụ sinh viên: - Lên lớp đầy đủ chấp hành quy định Nhà trường - Tham gia đầy đủ nghiêm túc lên lớp, thực hành kiểm tra Giáo trình tài liệu tham khảo: Giáo trình la bàn từ ( KS Nguyễn Văn Hịa) Tài liệu la bàn từ hàng hải (PTS Nguyễn Văn Tân-ĐH Thuỷ sản-1990) Magnetic Compass Diviation and Correction (W.Deenn-extra Master, F.R.A.S., M.I.N., Asso.I.N.A.) Compass-Wise (J Klinkert , F.R.I.N.) Thang điểm: Thang điểm chữ A, B, C, D, E Điểm đánh giá học phần: Z = 0.3X + 0.7Y Bài giảng tài liệu thức thống Bộ môn Hàng hải học, Khoa Điều khiển tàu biển dùng để giảng dạy cho sinh viên Ngày phê duyệt: …9…./…8…./2010 TM Trưởng Bộ môn ThS Nguyễn Thái Dương LA BÀN TỪ HÀNG HẢI Ch¬ng : khái niệm từ trờng 1.1 Từ tính nam châm I Khái niệm Bộ phận la bàn từ thành phần nhạy cảm Thành phần nhạy cảm gồm nam châm vĩnh cưu chóng kÕt cÊu víi thµnh mét hƯ thèng gọi hệ thống kim từ Lực định hớng thành phần nhạy cảm đợc phát sinh dới ảnh hởng từ trờng trái đất Từ trờng trái đất đợc hình thành cấu tạo hoạt động lòng đất gồm nhiều mỏ quặng , kim loại Những loại quặng hút đợc mạt sắt gọi sắt từ Các loại khác có tính chất nh vậy: nh sắt, thép số hợp kim có tính chất từ đợc chế tạo theo phơng pháp nhân tạo Những vật thể có từ tính nh vậygọi nam châm Vậy vật thể hút đợc sắt thép gọi vật thể có từ tính Sắt, thép mang từ tính gọi nam châm Nam nam châm gồm hai loại: - Nam châm tự nhiên - Nam châm nhân tạo II.Tính chất nam châm 1/12 1/12 Giả sử đa sắt Fe2O3vào từ trờng, 2l sau thời gian thích hợp đa sắt khỏi từ trờng, sắt tồn lợng từ d làm sắt trở thành Trục từ (+)N S(- ) nam châm vĩnh cửu có tính chất sau: nNNN ))000)0) Phần trung tính - Thanh nam châm có điểm tập trung từ lực mạnh gọi từ cực Từ cực cách 1/12 2l(2l khoảng cách Hình 2cực nam châm) - Đờng qua hai từ cực gọi trục từ - Bộ phận nam châm từ tính gọi phần trung tính Treo nam châm sợi đầu nam châm quay hớng bắc địa lý ngời ta quy định đầu N sơn màu đỏ, đầu khia nam châm đầu nam S sơn màu xanh(mang tính chất giữ hớng) - Hai đầu nam châm tên đẩy khác tên hút - Từ cực nam châm cắt rời đợc, ta cắt nam châm thành nhiều đoạn đoạn thành nam châm III.Sức từ, từ khối, mô men từ - Sức từ: Lực đẩy lực hút hai cực gọi sức từ Quy định sức từ đẩy hai cực tên là(+) sức đẩy hai cực khác tên là(-) - Từ khối nam châm khối lợng từ chứa hai cùc cđa nam ch©m ký hiƯu: m * Chó ý : Søc tõ vµ tõ khèi cđa nam châm có dấu ngợc nhau, trị số tuyệt đối - Mô men từ : M tích số từ khối nam châm với khoảng cách hai cùc: M = 2mL Trong hÖ thèng: cm, gam , giây, đơn vị mô men từ : CgsM - Định luật Culông : Qua thí nghiệm, Culông chứng minh lực tác dụng hai cực nam châm tû lƯ thn víi tÝch sè tõ khèi cđa chóng tỷ lệ nghịch bình phơng khoảng cách hai tõ tõ khèi: m1 m2 F= µd m1 , m2 khối lợng từ chứa hai cực nam châm d khoảng cách hai cùc tõ µ : lµ hƯ sè dÉn tõ phụ thuộc vào điều khiện môi trờng : = : môi trờng chân không < : môi trờng phản từ lực tác dụng lớn chân không > : môi trờng thuận từ lực tác dụng nhỏ chân không IV Từ trờng - Cờng độ từ trờng - Đờng sức từ 1.Từ trờng 10 cửu để khử tàu thay đổi hớng hớng DH thay đổi hớng lực nam châm vĩnh cửu gây cố định so vớ hớng đi, tức không bảo đảm điều kiện trực đối Các lực BH =cz +p CH =fz+q gây độ lệch bán vòng, lực sắt từ cứng sắt từ mềm tàu gây Thanh phần lực q p sắt từ cứng gây ra, thành phần cz fz sắt từ mềm vuông góc với mặt boong tàu gây Vậy để khử lực p q ngời ta dùng nam châm vĩnh cửu đặt cho tạo xung lực song song vuông góc với trục dọc tàu trực p q Khử lực cz fz ngời ta sử dụnh sắt non flinder bar đặt phía trớc la bàn thẳng góc với boong tàu 4.3 xác định đầu nam châm khử độ lệch I khái niệm : La bàn từ bắt đầu đợc lắp đặt tàu nam châm khử đặt thân la bàn, đợc bảo quản hộp đựng gỗ Khi tiến hành khử độ lệch, để đảm bảo công việc đợc diễn nhanh chóng xác, ngời ta phải biết cách đặt nam châm dọc ngang có đầu bắc hớng phía cho phù hợp Để xác định hớng đầu nam châm khử , ta tiến hành xác định hớng dơng lực gây lệch Nếu biết đợc hớng ta việc đặt đầu bắc khử phía hớng dơng lực gây lệch vị trí đặt phù hợp 1- Phơng pháp xác định: Để xác định hớng lực gây lệch BH, ta tiến hành nh sau: Giả sử lực DH đà khử, AH, EH nhỏ phép bỏ qua, tàu dang nằm híng la bµn HL Ngêi lùc tõ trêng n»m ngang H bờ đo H tính gần giá trị H Lờy giá trị = 0,8 đến 0,9 bàn chuẩn 0,6 đến 0,8 với la bàn lái Từ hải đồ đo vị mục tiêu xa đợc PT, tàu dùng la bàn đo phtới mục tiêu PL Tính đợc độ lệch la bµn δ = NL Nd C’λH y λH Y’ x HL Y’0 δ Hd X’ X’0 cho ta ®o tàu, với la phơng ơng vị PT d PL, sau tính hớng Hd= HL + Hình 4.1 Theo kết tính toán đợc vẽ hình vẽ sau: Đặt lực H H theo tỉ lệ xích quy định Để dựng lực BH,CH ta đem chiếu H H lên trục dọc ngang tàu Ký hiệu thành phần hình chiếu trục x x x 0, thành phần hình chiếu trục y y y Nếu lực BH, CH lực tác dụng vào kim la bàn có H hình chiếu chúng x0 yo Khi có lực BH,CH tác dụng thành phần hình chiếu lực tác dụng lên kim la bàn y , x Khi ta thấy đợc hình chiếu theo trục dọc tàu x x chênh đại lợng , đại lợng chinh BH, thành phần hình chiếu trục ngang y y chênh đại lợng CH Nghĩa : B’λH=x0’-x’ vµ C’λH= y0’ – y’ - VËy híng lực BH hớng sau lái , lực CH hớng bên trái tàu x< x0 y> y0 - Trong trờng hợp ta phải đặt nam châm khử nh sau :các nam châm khử dọc có đầu bắc hớng lái tàu Các nam châm khử ngang có đầu bắc hớng bên trái tàu Sau đặt nam châm vào giá đỡ thân la bàn ta cần thay đổi vị trí dúng cách quan sát phơng vị vủa chập tiêu, tàu cắt chập ta nhanh chóng di chuyển nam châm lên xuống để phơng vị la bàn PL trùng phơng vị địa từ Pd 4.4.phơng pháp Fry khử độ lệch la bàn Đặc điểm phơng pháp : có đặc điểm) -Dẫn tầu theo hớng hịa từ Hd nghĩa ta phải dẫn tàu theo chập tiêu, tốt sử dụng trờng khử độ lệch Nếu điều kiện trờng khử, chập tiêu ta sử dụng hớng la bàn quay tàu -Dẫn tàu khử độ lệch hớng mà độ lệch sinh lớn I- 74 - Phơng pháp có ®é chÝnh x¸c cao , dƠ thùc tËp - Cã ®iỊu kiƯn kiĨm tra δ thùc tÕ sau ®· tiến hành khử xong độ lệch II- Phơng pháp ERY khử độ lệch bán vòng Khử độ lệch bán vòng CH a Nguyên lý - Dẫn tàu theo hớng địa từ Hd = 0o dựa vào hớng độ lớn lực độ lệch ta xây dựng đợc tam giác lực nh sau Giả thiết phân lực dơng lấy tam điểm la bàn làm gốc, quy định tỷ lệ xích thích hợp ta đặt lực liên hớng kinh tuyến từ hớng vuông góc nh hình vẽ a Nối mút véc tơ cuối CH tâm la bàn ta đợc lực tổng hợp H Nhìn vào hình vẽ ta thấy góc lệch N hợp lực (AH+EH+CH) vông góc với kinh tuyến từ tạo Vì độ lệch lực CH sinh không xác định đợc độ lệch N, nên để khử CH ngời ta dùng cặp nam ch©m Nd NL A’λH E’λH C’λH B’λH H’ D’λH λH δN F1 fC S N f (A+E) S N H×nh 4.2 ngang đa vào thân la bàn khử hết N Tức cặp nam châm ngang đà tạo lực F1 triệt tiêu lực Ta có F1= -(AH+EH+CH) Đặt F1 = f (A+E) +fc Tức f (A+E) = -(A’λH+E’λH),fc= - C’λH Nh vËy lùc fc có tác dụng khử CH tất hớng tàu, lực f (A+E) khử (AH+EH) hớng Hd =00, hớng khác loại lực không trực đối nhau, nên lực f (A+E) lại tác dụng la bàn gây độ lệch gọi lực khử thừa +Để khử lực thừa f (A+E) ta dẫn tàu Hd=1800 lực tác dụng nh hình b Ta thấy (AH+EH) hớng tác dụng với f (A+E) vuông góc với Nd , hợp lực tác Nd dụng vào la bàn gây độ lệch S Chứng tỏ 1/2S lực NL DH (AH+EH) gây 1/2S lực f (A+E) gây Vậy ta điều chỉnh cặp nam châm nói khử 1/2S tức khử đợc f (A+E), công việc khử lực CH hoàn thành b- Các bớc tiến hành -Dẫn tàu Hd = 00, dùng biểu xích la bàn đo N điều chỉnh cặp H BH A’λH E’λH f (A+E) H’ 1/2δS δS nam ch©m khư hết N -Dẫn tàu Hd= 1800 ,đo S , điều chỉnh cặp nam châm ngang nói N S khử 1/2S -Ghi vị trí cặp nam châm ngang thớc đo thân la bàn 2- Khử độ lệch bán vòng BH a- Nguyên lý : - Dẫn tàu theo hớng địa từ Hd=900 Dựa vào hớng độ lớn lực độ lệch ta xây dựng đợc tam giác lực nh hình c Nhìn vào hình vẽ ta thấy hợp lực (AH-EH+BH) vuông góc với kinh tuyến địa từ tác dụng vào kim la bàn gây góc lệch đông E Vì độ lệch lực BH sinh không xác định đợc E Nên để khử BH ngời ta dùng cặp nam châm dọc đa vào N S thân la bàn để khử hết E.Tức cặp nam châm dọc đà tạo lực F2 triệt tiêu lực F2 fB Hình 4.3 Nd NL H DH C’λH A’λH- E’λH B’λH H’ δE S N f (A-E) S N 75 Hình 4.4 Ta có F2= -(AH-EH+BH) Đặt F2= f (A-E)+ fB.Tøc lµ f (A-E)= -(A’λH-E’λH) vµ fB = - B’λH Nh vËy lùc fB khư B’λH trªn tất hớng tàu, lực f (A-E) khử) (AH-EH) hớng Hd= 900 hớng khác loại lực không trực đối nhau, nên lực f (A-E) tác dụng vào la bàn gây độ lệch gọi lực khử Nd thừa NL - §Ĩ khư lùc thõa f (A-E) ta dÉn tàu Hd=2700 (AH- EH) F(A-E) Các lực tác dơng nh (h×nh vÏ d) C’λH H’ Ta thÊy lùc (AH-EH) hớng tác dụng với f (A-E) H vuông góc với kinh tuyến từ Hợp lực hai lực tác dụng vào la bàn gây độ lệch δW D’λH Chøng tá 1/2 δW (A’λH-E’λH) sinh vµ 1/2 δW f 1/2δW (A-E) δW Ư sinh Vậy ta điều chỉnh cặp nam châm dọc nói khử 1/2 W ,tức khử đợc f (A-E), công việc khử lực BH hoàn thành E S N S N b- Các bớc tiến hành - Dẫn tàu Hd = 900 đo E điều chỉnh nam châm dọc khử hết Hình 4.5 - Dẫn tàu Hd = 2700 đo W điều chỉnh nam châm dọc khử hết 1/2W - Ghi vj trí nam châm dọc thớc đo thân la bàn Chú ý: - Khi tiến hành khử độ lệch bán vòng BH, CH hớng N, S, E, W ta dẫn tàu hớng lần thứ điều chỉnh nam châm khử hết độ lệch đi, hớng thứ hai khử ẵ độ lệch, ghi vị trí nam châm - Nếu tàu hai hớng lần thứ thứ hai khử hết độ lệch, phải ghi vị trí nam châm lần hai Sau đặt nam châm vị trí ghi vị trí vào bảng độ lệch la bàn II Phơng pháp ERY khử độ lệch phần t - §é lƯch phÇn t hai lùc D’λH, E’λH sinh Trong thực tế hàng hải la bàn chuẩn đợc lắp đặt boong thợng nămg mặt phẳng trục dọc tàu, nên độ lệch lực EH sinh thờng nhỏ, vài phần độ Nhng ®é lƯch lùc D’λH sinh thêng kh¸ lín đạt tới 5o đến 7o, có lên tới 8o - Dới ta nghiên cứu lý thuyết khử độ lệch lực DH sinh Nguyên lý: + Khử độ lệch phần t tiến hành sau khử độ lệch bán vòng BH CH + Dẫn tàu hớng địa từ Hd = 45o Dựa vào hớng độ lơn lực gây lệch ta xây dựng đợc tam giác lực nh (hình e) Nhìn vào hình vẽ ta thấy hợp lực (AH + DH) vuông góc với kinh tuyến từ tác dụng vào la bàn gây độ lệch NE Vì độ lệch lực DH sinh không xác định đợc độ lệch NE Nên để khử đợc lực DH ngời ta dùng hai cầu sắt non đa vào hai bên chậu la bàn để khử hết độ lệch NE Tức hai cầu sắt non đà tạo lực F triệt tiêu hai lực Ta có: F3 = -( AH + DH) Đặt: F3 = fA + fD (ở fA = -AH vµ fD = D’λH) Nh vËy lùc fD khư D’λH hớng tàu, lực fA khử AH hớng Hd = 45o, hớng ®i Nd NL λH E’λH A’λH D’λH H’ δNE fD fA H×nh 4.6 Nd E’λH NL A’λH fA H’ δSE H SE Hình 4.7 76 khác hai lực không trực đối nên lực fA tác dụng vào la bàn gây độ lệch gọi lực khư thõa + §Ĩ khư lùc thõa fA ta dÉn tàu hớng Hd = 135o lực tác dụng nh (hình f) Ta thấy lực AH hớng tác dụng vói fA vuông góc với kinh tuyến từ Hợp lực hai lực tác dụng vào la bàn gây độ lệch SE Chứng tỏ 1/2 SE lùc A’λH sinh vµ 1/2δSE lùc fA sinh Vậy ta điều chỉnh hai cầu sắt non nói khử 1/2SE, tức khử đợc lực fA, công việc khử lực DH hopàn thành Các bớc tiến hành - Dẫn tàu hớng Hd = 45o đo độ lệch NE điều chỉnh hai cầu khử hết NE - Dẫn tàu Hd = 135o đo độ lệch SE điều chỉnh hai cầu khử 1/2 SE - Ghi vị trí hai cầu vào bảng độ lệch Chọn dạng sắt non khử DH + Phần ta đà nghiên cứu lực DH sắt non a e tàu gây Do muốn khử DH ta phải dùng sắt non đặt gần mặt số la bàn + Thiết bị sắt non khử độ lệch phần t gồm loại: thiết bị khử dạng sắt non dọc, dạng sắt non ngang dạng sắt non hình cầu + Để giải mục đích khử hết độ lệch phần t, ta phải chọn dạng sắt non khử nh cho phù hợp Muốn chọn đợc dạng phù hợp ta phải so sánh u nhợc điểm chúng mặt chất, chế tạo, điều kiện làm việc thực tiễn Ngoài ta chọn loại hay loại khác tuỳ thuộc vào la bàn nớc sản xuất có cấu tạo thiết bị khử phần t khác a Thiết bị sắt non dạng dọc + La bàn YK- M Liên xô chế tạo đợc sử dụng tàu Nd biển, ngời ta sử dụng thiết bị sắt non dạng dọc có đờng kính tiÕt diƯn mm mm x φ = 22 chiỊu dµi L = 300 , Loại trang bị tàu lứon có tiết diệt chiều dài lớn Sắt non dạng dọc gồm hai thỏi tròn, đặt mặt phẳng nằm ngang đối xứng qua tâm mặt số la bàn(Hình vẽ) N N Săts non dọc bố trí nh không làm tăng thêm khích thớc thân la bàn, không ảnh hởng tới việc quan sát phơng vị Nhng có nhợc điểm khử däc ngêi ta chÕ t¹o thèng nhÊt mét S lo¹i, đặt cố định vào vị trí Nên khử độ lệch phần t khó điều chỉnh , nên cần thiết phải tiến hành ca tới vài lần đạt y -aX S yêu cầu Trong thực tiễn hàng hải để thuận tiện ngời ta chuẩn bị sẵn thỏi sắt non có chiều dài ngắn tiết diện để thay + Sử dụng sắt non dọc để khử độ lệch phần t khử đợc Hình 4.8 DH giới hạn độ lệch từ 1o đến 6o b Thiết bị sắt non dạng ngang + Sắt non dạng ngang nằm mặt phẳng nằm ngang đặt hai phía trục ngang tàu, đối xứng qua tâm mặt số la bàn + Các thỏi sắt non dạng ngang có tiết diện vuông, thờng áp dụng cho la bàn loại tàu nhỏ khử đợc độ lệch giới hạn 1o đến 6o Để khử độlệch DH sinh ngời ta thực cách thay đổi khoảng cách chúng với tâm la bàn, thêm bớt khử, thay đổi kích thớc khử Nd x N S N -Y S Hình 4.9 c Thiết bị sắt non dạng hình cầu 77 + Sắt non dạng hình cầu xem nh tổng hợp hai dạng sắt non dọc ngang Sắt non hình cầu đợc chế tạo gồm hai cầu tròn có đờng kính khoảng 100mm đến 150mm tuỳ theo loại la bàn nớc chế tạo, phổ biến la bàn Nhật, Đức.v.v sắt non dạng hình cầu có u điểm khử đợc độ lệch 7o, có khả làm tăng sức bắc la bàn đợc sử dụng rộng rÃi Nhợc điểm làm tăng kích thớc la bàn, trọng lợng nặng gây trở ngại cho vặn chuyển, quan sát phơng vị mục tiêu ngang tàu Để khử độ lệch DH ngời ta cần thay đổi khoảng cách hai cầu so với tam la bàn Đ4.5 Khử độ lệch cảm ứng + Để khử độ lệch phần t, ngời ta đặt gần vào mặt số la bàn thỏi sắt non dọc, ngang hìh cầu Các thỏi sắt non vị trí nh không bị từ hoá từ trờng trái đất X, Y, mà bị hệ thống nam châm mặt số la bàn từ hoá, tợng gọi cảm ứng từ Từ trờng cảm ứng đà gây cho la bàn góc lệch gọi góc lệch cảm ứng, ký hiệu i + Ta nghiên cứu tính chất gây lệch loại tù cảm ứng này: La bàn sử dụng sắt non khử dọc, ta cho tàu hớng hớng phần t (hinh vẽ) - vị trí hớng 45o 225o tơng tự nh (hình a), cặp sắt non dọc bị từ hoá tác dụng vào la Nd NL H H H’ δ λH δ =0 i λH Hi S Hi S S S n n S n a i n S n λH Hi=0 δ =0 S n S NL≡Nd Hi i S n NL≡Nd Nd δ i n NL S n n b c d Hình 4.10 bàn lực Hi, đà gây góc lệch i > - vị trí hớng 135o 315o (hình b) Hi gây độ lệch cảm ứng i< vị trí hớng 0o 180o (hình c) Hi trïng víi Nd nªn δi = - vị trí hớng 90o 270o (hình d) Hi = nªn δi = VËy tàu thay đổi hớng từ 0o đến 360o độ lệch cảm ứng đạt cực đại bốn hớng phần t: 45o, 135o, 225o, 315o Độ lệch i = hớng chính: 0o, 90o, 180o, 270o Tức biến thiên theo quy luật phần t La bàn sử dụng sắt non khử ngang: Phân tích tơng tự ta thấy tàu thay đến 360o độ lệch cảm ứng đạt cực đại phần t: 45o, 135o, 235o, 315o cã dÊu ngỵc víi non dọc Độ lệch i = hớng 0o, 180o, 270o i đổi 0o hớng sắt 90o, δi khư däc g©y o +3 o -3 o 45o 90 o 135o 225o 315o o o 180 270 360o δi khư ngang g©y Hình 4.11 HL 78 Trên đồ thị biểu diễn độ lệch cảm ứng dạng sắt non dọc ngang Tóm lại: độlệch cảm ứng không thay đổi theo hớng mà thay đổi theo vĩ độ từ Phơng pháp khử độ lệch cảm ứng + Hiện độ lệch cảm ứng đợc ngòi ta sử dụngcác sắt non đặt dới chậu la bàn gọi cảm ứng La bàn sử dụng sdắt non khử dọc cảm ứng đợc đặt ngang La bàn sử dụng sắt non khử ngang cảm ứng đợc đặt dọc, Hai loại cảm ứng sử dụng phổ biến la bàn Liên Xô chế tạo, sử dụng + Qua nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm rằng, ngời ta có khả tạo thiết bị khử độ lệch phần t mà không gây độ lẹch cảm ứng Dạng sắt non khử có tính nh gọi vô cảm ứng + Thanh vô cảm ứng đợc chế tạo dạng hình cầu, trụ, mỏng, đợc sử dụng phổ biến la bàn Nhật, Đức, Trung Quốc nhiều nớc khác chế tạo Đ4.6 phơng pháp cô lôNG ga khử độ lệch la bàn Khử độ lệch phơng pháp Cologga dùng máy đo từ lực Máy đo từ lùc gåm nhiỊu lo¹i nhiỊu níc chÕ t¹o Lo¹i máy phổ biến giới nhà bác học Cologga sáng chế gọi máy đo từ lực Cologga dựa nguyên lý cấu tạo nh sau: I Nguyên lý cấu tạo máy đo từ lực Cô lông ga Nguyên lý đo phân lực H H Ta biết H phân lực nằm ngang địa từ trờng ta dùng máy đo bờ đợc H đo dới tàu đợc H dựa vào nguyên lý sau: + Kim la bàn đặt vị trí n chịu tác dụng phân lực H Phía theo chiều thẳng đứng ngời ta đặt nam châm đo song song với kim nam châm la bàn, cho đầu N nam châm đo trùng với đầu N kim nam châm Khi lực tác dụng hai cực nam châm đo vào kim la bàn f f2 hợp thu đợc f ngợc chiều với phân lực H Điều chỉnh kim nam châm đo lên xuống đến lực f = -H, ta xác định đợc khoảng cách từ nam châm đo đến kim nam châm On = d Để xác định đợc khoảng cách d xác, ngời ta dùng nam châm phụ NS đặt vuông góc với nam châm đo nằm khoảng cách d Điều chỉnh nam châm đo NS đến f = -H tức kim la bàn chịu lực tác dụngcủa nam châm phụ NS làm cho mặt số kim la bàn quay góc 90o Khi đà biết đợc khoảng cách d áp dụng công thức H1 = M/d3 ta tính đợc phân lực nằm ngang H = M/d M mômen cách On vừa xác định Nguyên lý đo phân lực thẳng đứng Z (Z ) Ta biết Z phân lực thẳng đứng địa từ trờng ta dùng máy đo bờ đợc Z đo dới tàu đợc Z dựa vào nguyên lý sau: Kim la bàn đợc treo vị trí n chịu tác dụng phân lực thẳng đứng địa từ trờng Z(Z) làm kim bị nghiêng (Hình vẽ nét đứt) Phía theo chiều thẳng đứng ngời ta đặt nam châm đo thẳng đứng có đầu S quay lên tạo lực f ngợc chiều với Z(Z) Điều chỉnh nam châm đo lên xuống đến f = -Z(-Z) quan sát kim la bàn trở vị trí nằm ngang, ta xác định đợc khoảng cách On = d, áp dụng công thức H2 = 2M/d3 ta tính đợc trị số phân lực Z(Z) theo công thức: Z(Z) = 2M/d3 M mômen từ nam châm đo, d khoảng cách vừa xác định Nam châm đo S n N N N N )) o 00 0) S 0) n ch©m phơ f N Nam n N ))0 N NN 00 SN Nn H(H’) f ))0) n N N N )0 f 1N 00 H×nhN4.12 N N ))0 )0) 00 )0) từ nam châm đo d khoảng S n N N N o N n N N Kim bị nghiêng N n )) S n 00 H×nh 4.13N 0) f ) )0N 79 00 n )0) N Z(Z) N N II Phơng pháp Cô lông ga khử độ lệch bán vòng: Đặc điểm phơng pháp Cô lông ga: (có đắc điểm) - Dẫn tàu theo hớng HL - Tiến hành khử độ lệch hớng mà độ lệch nhỏ - Tiến hành đo phức tạp, độ xác không cao - Không có điều kiện kiệm tra thực tế Khử độ lệch bán vòng BH a Nguyên lý: + Dẫn tàu theo hớng la bàn HL = 0o Dựa vào hớng độ lớn lực độ lệch ta xây dựng đợc tam giác lực nh hình (a), giả thiết lực AH, EH nhỏ bỏ qua Để xác định đợc hợp lực tác dụng tác dung vào kim la bàn ta chiếu lực H, DH, CH, BH lên hớng bắc la bàn NL Gọi hợp lực HN ta có: HN = HcosN + DHcosN + BH N độ lệch hớng 0o HN = (1+D)HcosN + BH (1) Hợp lực HN đo đợc máy đo từ lực Cologga Nhng trị số lực BH không xác đinh đợc HN nên BH cha đợc khử NL Nd Nd NL B’λH C’λH C’λH D’λH D’λH B’λH δN δS c b Hình 4.14 + Để tiếp tục tiến hành ta dẫn tàu hớng HL = 180o, lực tác dụng nh hình (b): Để xác định hợp lực tác dụng vào kim la bàn ta chiếu lực lên hớng bắc la bàn NL Gọi hợp HS ta có: H’S = λHcosδS + D’λHcosδS - B’λH H’S = λ(1+D’)HcosδS - BH (2) S độ lệch hớng 180o Hợp lực HS đo đợc máy đo Cologga, nhng trị số BH không xác định đợc HS nên cha khử đợc BH +Nhận xét: - Nhìn vào hai đa giác lực hình (a) (b) ta thấy chúng có cạnh tơng ứng tỷ lệ chøng tá ®é lƯch δ N = δ S = δ NS hay λ(1+D’)HcosδN = λ(1+D’)HcosδS = λ(1+D’)HcosδNS - Tõ biĨu thøc (1) vµ (2) ta thÊy khư BH tức BH = lực tổng hợp H N HS có giá trị HN = H’S = λ(1+D’)HcosδNS hay nãi c¸ch kh¸c b»ng c¸ch ta đa HN HS giá trị trung H ' + H 'S = λ (1 + D' ) H cos NS BH đà đợc khư b×nh H ' tb = N Trong thùc tiễn hàng hải ngời ta sử dụng máy Cologga để làm triệt tiêu H tb, để ơr la bàn lại lực BH Lực BH đợc khử cách sử dung nam châm khử dọc b Các bớc tiến hành: gồm bớc: - Dẫn tàu hớng la bàn HL = 0o, dùng máy Cologga đo HN - Dẫn tàu hớng la bàn HL =180o, dùng máy Cologga đo HS H ' + H 'S = λ (1 + D' ) H cos δ NS , đựt nam châm đo nằm ngang giá máy - TÝnh H ' tb = N Cologga vÒ vị trí Htb thớc đo bên trái - Điều chỉnh nam châm dọc thân la bàn để mặt số la bàn quay 90 o ghi vị trí đặt nam châm dọc việc khử BH hoàn thành 80 2.Khử độ lệch bán vòng CH a Nguyên lý: + Dẫn tàu hớng la bàn HL = 90o Căn vào hớng độ lớn lực độ lệch, ta xây dựng đợc đa giác lực nh hình (c) Giả thiết lực AH = EH = Để xác định lực tác dụng lên kim la bàn ta chiếu lực thành phần lên hớng bắc la bàn NL Gọi hợp lực HE Ta cã: H’E = λHcosδE - D’λHcosδE - C’λH H’E = λ(1- D’)HcosδE - C’λH (3) -Hỵp lùc H’E cã thể đo đợc máy Cologga Nhng trị số lực CH không xác định đợc HE nên CH cha đợc khử + để tiếp tục tiến hành ta dẫn tàu hớng HL o = 270 lực tác dụng nh hình (d) Để xác định hợp lực tác dụng vào kim la bàn ta chiếu lực lên hớng bắc la bàn NL Gọi hợp lực H’W Ta cã: H’W = λHcosδW - D’λHcosδW + C’λH δE Nd D’λH NL Nd NL λH C’λH B’λH B’λH λH D’λH C’λH H’W δE c H’E δW d H×nh 4.15 H’W = λ(1- D’)HcosδW + C’λH (4) Hỵp lùc HW đo đợc máy Cô lông ga nhng CH cha đợc khử + Nhận xét: -Từ hai đa giác lực (c) (d) ta thấy chúng có cạnh tơng ứng tỷ lệ nên = W = δ EW hay λ(1-D’)HcosδE = λ(1-D’)HcosδW = λ(1-D’)HcosδEW -§Ĩ khử CH ta cộng phơng trình (3) (4) CH bị triệt tiêu lực H E HW có giá trị nhau: HE = HW = (1-D)HcosEW Hay nói cách khác phơng pháp ta đa HE HW giá trị H ' + H 'W trung b×nh H ' 'tb = E = λ (1 − D' ) H cos δ EW CH đà đợc khử Qua hình (c) vµ (d) ta rót mét kÕt ln lµ: NÕu cách triệt tiêu thành phần H ' 'tb = λ (1 − D' ) H cos EW la bàn lại lực CH tác dụng Vì thực tiễn hàng hải ngời ta dùng máy Cologga để triệt tiwu H tb để la bàn lại lực CH Lực CH đợc khử cách sử dụng cặp nam châm khử ngang đặt thân la bàn b Các bớc tiến hành: gồm bớc -Dẫn tàu hớng HL = 90o dùng máy đo từ lực đo HE -Dẫn tàu hớng HL = 270o dùng máy ®o tõ lùc ®o H’W H ' + H 'W -Tàu tiếp tục hớng W, tính H ' 'tb = E Đặt trị số Htb lên thớc đo bên trái máy Cologga, tức nam châm đo máy Cologga đà triệt tiêu hết H tb , kim la bàn chịu tác dụng lực CH -Điều chỉnh nam châm ngang thân la bàn để mặt số kim la bàn quay 90 o ghi vị trí nam châm khử ngang Việc khử CH hoàn thành III Phơng pháp Cologga khử độ lệch 1/4 vòng D H a Nguyên lý: + Tiến hành khử DH sau đà khử độ lệch bán vòng BH CH, thực tế lực AH, EH nhỏ cho phép bỏ qua 81 + Dẫn tàu hớng bắc (N) Nam (S) la bàn Các lực tác dụng nh hình (a) Gọi hợp lực tác dụng lên hớng bắc la bàn NL HNS Ta có: H’NS = λH + D’λH (1) Nd NL NL Nd + Dẫn tàu hớng đông tây la bàn, lực tác dụng nh hình (b) Gọi hiựp lực tác dụng lên CH H kim la bàn HEW D’λH C’λH B’λH Ta cã: H’EW = λH - D’λH (2) + Để khử đợc DH ta cộng hai phơng H trình (1) (2), DH triệt tiêu tức lực HW lại tác dụng lên kim la hớng bắc la bàn NL H ' + H ' EW δE HE δW H ' ' 'tb = NS = λH Hay nãi c¸ch kh¸c ngời ta dùng máy Cologga triệt tiêu đợc H ' ' 'tb = H kim la bàn chịu tác dụng c d lực DH, khử lực DH cách sử dụng hai cầu sắt non đặt hai bên chậu la bàn Hình 4.16 b Các bớc tiến hành - Lấy kết đo từ lùc H’N , H’S , H’E , H’W trªn hớng tiến hành khử độ lệch bán vóng BH CH - Tính toán: H ' +H 'S H ' + H 'W H ' NS = N ; H ' EW = E 2 H ' + H ' EW H ' ' 'tb = NS = H - Tàu tiếp tực hớng Tây (W), Đặt nam châm đo máy Cologga vỊ vÞ trÝ H ' ' 'tb = λH tøc máy Cologga đà triệt tiêu đợc H ' ' 'tb , kim la bàn chịu tác dụng lực DH, ta điều chỉnh hai cầu sắt non để mặt số la bàn quay 90o , đồ thòi ghi vị trí hai cầu Việc khử đà hoàn thành 4.7 So sánh u nhợc điểm hai phơng pháp Ery cô lông ga I Phơng pháp ERY: * Phơng pháp ERY phơng pháp khử độ lệch la bàn đợc sử dụng phổ biến có u nhợc điểm sau: + Ưu điểm phơng pháp ERY tiến hành đơn giản, đạt độ xác cao Phơng pháp không yêu cầu thiết bị phụ nào, đợc áp dụng cho loại la bàn Ngoài áp dụng phơng pháp ERY tiến hành đồng thời khử độ lệch la bà chuẩn la bàn lái + Nhợc điểm phơng pháp ERY: - Phơng pháp phải dẫn tàu theo hớng địa từ, thực đợc nơi có chập tiêu vật tiêu đặc biệt chuyên dùng cho phơng pháp này, lợi dung mục tiêu xa Khi mục tiêu định hớng thời tiết xấu phơng pháp tiến hành đợc cách so sánh với số hớng la bàn điện Trong trờng hợp phải quan tâm tới độ xác la bàn điện Đặc biệt hàng hải vĩ độ cao, la bàn điện cha đợc ổn định sau tàu đổi hớng - Phơng pháp ERY áp dụng khử độ lệch hớng la bàn, phơng pháp khử gần áp dụng với la bàn có góc lệch không lớn 7o - Để đảm bảo khử đạt độ x¸c cao, hÕt Ýt thêi gian nhÊt, ngêi ta tiÕn hành khử sơ hai hớng vuông góc với nhau, gọi phơng pháp bán ERY Phơng pháp thờng áp dụng tàu chạy từ cảng từ nhà máy sửa chữa tàu khu vực có chập tiêu để khử độ lệch II Ưu nhợc điểm phơng pháp Cologga + Ưu nhợc điểm phơng pháp: 82 - Phơng pháp Cologga đợc sử dụng phổ biến Liên Xô nớc đông Âu Bởi tiến hành dẫn tầu theo hớng la bàn, dễ thực Trong trình khử độ lệch không cần có chập tiêu định hớng, thời tiết xấu phơng pháp đợc áp dụng + Nhợc điểm phơng pháp: - Độ xac kem phơng pháp ERY nh nguyên nhân sau: Cơ sở lý thuyết phơng pháp Cologga cho c¸c lùc A’λH = 0,E’λH = Trong trêng hợp chung chúng khác Trong thực tế hai lực nhỏ la bàn chuẩn đ ợc đặt mặt phẳng trục dọc tàu - Nguyên nhân làm phơng pháp Cologga có độ xác tợng cảm ứng từ sắt non khử phần từ nam châm đo máy Cô lông ga gây Khi đo hai lực tổng hợp hớng đối nhau, khoảng cách nam châm đo tới sắt non khác nhau, gây t ợng cảm ứng từ khác nhau, lực tổng hợp đo mắc phải sai số, nên lực BH CH không đợc khử triệt tiêu - Phơng pháp Cô lông ga mắc phải sai số sai số hớng tàu chạy, đo lực tổng hợp Vì khử độ lệch theo phơng pháp Cô lông ga hay ERY cần phải giữ hớng tàu chạy xác Chú ý: Khi sử dụng phơng pháp Cologga khử độ lệch bán vòng hai hớng đối nhau, ta nên dẫn tàu theo hớng E W la bàn để kết hợp với khử độ lệch tàu nghiêng 4.8 Khử gần phơng pháp cô lông ga hai hớng la bàn vuông góc với Nh ta đà đề cập tới, muốn tăng độ xác cho phơng pháp khử độ lệch bán vòng theo Cô lông ga ta cầ phải tiến hành khử sơ trớc Khử sơ thực phơng pháp Cô lông ga hai hớng la bàn vuông góc với Khi khử độ lệch bán vòng Cô lông ga hai hớng la bàn N S biểu thức lực tổng hợp có dạng HN , HS đợc đa giá trị Htb H 'tb = λ (1 − D' ) H cos NS Còn hớng E W lực tổng hợp đợc đa H ' 'tb H ' 'tb = λ (1 − D' ) H cos EW Để khử gần độ lệch ta coi: CosNS = cosEW = Và lực tổng hợp lại (1+D)H (1-D)H Để có giád trị (1+D)H (1-D)H ta lấy D theo giá trị cũ đà tính toán, lực H đo bờ Đó sở lý luân phơng pháp khử gần độ lệch bán vòng phơng pháp Cô lông ga hai hớng la bàn vuông góc với nhau, phơng pháp ngời ta gọi phơng pháp bán Cô lông ga Phơng pháp bán Cô lông ga đợc tiến hành thao tác nh sau: Đo lực H bờ, tính giá trị (1+D)H (1-D)H Cho tầu hớng N S đặt vòng phơng vị số 0o hay 180o vòng góc mạn, ®Ỉt ®o Cologga vỊ chØ sè λ(1+D’)H, ®Ỉt Cologga lên la bàn cho đầu bắc đo hớng phía dây vạch chuẩn, di chuyển phận gá cặp nam châm khử dọc lên xuống dới để số W mặt số dới lăng kính vòng phơng vị Lực BH đà đợc khử Cho tàu hớng E W, đặt vòng phơng vị vào số 270o 90o vòng góc mạn, đặt đo Cologga vào số (1-D)H, đặt Cologga lên la bàn cho đầu bắc đo hớng phía dây vạch chuẩn di chuyển gá cặp nam châm khử ngang để số W mặt số dới lăng kính vòng phơng vị Lực CH đà đợc khử 4.9 Khử Độ lệch gần rên hai hớng từ ngợc 83 Phơng pháp khử hai hớng từ ngợc tiến hành hai híng E, W hc N, S Trong thùc tiÕn thêng thùc hiƯn trªn hai híng E-W, trªn hai híng ngời ta kết hợp đợc khử đồng thời với độ lệch nghiêng Phơng pháp khử dực sở phơng pháp ERY lẫn Cô lông ga Giả sử ràng tàu nằm hớng E từ Trên hớng E lực (A-E)H BH gây Dùng nam châm khử dọc đa góc lệch 0o BH đà đợc khử, song thành phần phụ f1 = -(A-E)H Sau đà khử BH hớng từ E đồng thời hớng la bàn E (hình T78a) Do ngời ta dùng Cologga để đo lực tổng hợp HE: HE = (1-D)H CH Tầu nằm hớng từ W (hình T78b) Trên hớng lực (A-E)H f1 gây ra: F1 = (A-E)H Vì để khửe f1 ngời ta di chuyển cặp nam châm khử dọc để giảm lực W nửa Vị trí cặp nam châm dọc có tác dụng khử BH Để khư lùc C’λH ngêi ta dïng Cologga ®o lùc H’W chiếu lên hớng vuông góc với trục dọc tàu, trùng với kinh tuyến từ Giá trị hình chiếu đà giảm W nửa đợc tính theo c«ng thøc: δ H 'W cos W = λ (1 − D' ) H + C ' λH §Ĩ nguyên hình dạng Cologga, di chuyển đo số chØ trung b×nh: δ H ' E + H 'W cos W = λ (1 − D' ) H Sau sử dụng nam châm khử để đa số W mặt số dới lăng khính vòng phơng vị Lực CH đà đợc khử Cũng tơng t nh ngời ta khử đợc độ lệch bán vòng hớng N S Khử độ lệch theo phơng pháp u điểm phơng pháp ERY Cologga cần dẫn tàu hai hớng Do đợc áp dụng trờng hợp hàng hải cho phép dẫn tàu hai hớng ngợc N, S E, W từ Độ xác phơng pháp xấp xỉ phơng pháp ERY phơng pháp khư nµy cã tÝnh tíi lùc A’λH vµ E’λH chø không cho chúng nh phơng pháp Cologga Phơng pháp khử tiến hành theo hai cách, theo sở lý thuyết hay theo th ớc thẳng đứng trục gá khử độ lệch Nếu độ lệch không đợc khử sơ trớc áp dụng cách thứ hai đặt đạt độ xác cao Thứ tự thao tác khử hớng E W từ HE Cách thứ 1: Cho tàu hớng từ E, sử dụng nam châm dọc đa E dùng Cologga đo thành phần hình chiếu Cho tàu hớng W, dùng nam châm dọc giảm độ lệch W nửa Lực BH đà đợc khử H ' E + H 'W Dùng Cologga đo thành phần hình chiếu HW , di chuyển đo Cologga số di chuyển gá nam châm khử ngang để đa số W mặt số la bàn dới lăng kính vòng phơng vị Lực CH đà đợc khử Cách thứ 2: Cho tàu hớng từ E, sử dụng nam châm khử dọc đa độ lệch E 0, đánh dấu vị trí gá nam châm khử dọc, Dùng Cologga đo thành phần hình chiếu HE Cho tàu hớng từu W, điều chỉnh khử nam châm khử dọc đa W 0, đánh dấu vị trí khử nam châm khử dọc, di chuyển bộga giá trị hai giá trị đà đánh dấu Lực BH đà đợc khử Ghi vị trí gá nam châm khử ngang Đặt vòng phơng vị số 90o vòng góc mạn, đặt đo Cologga số H E , Đặt Cologga lên la bàn ssao cho đầu bắc đo phía dây vạch chuẩn 84 Di chuyển gá nam châm khử ngang để đa số W mặt số phía duới lăng kính vòng phơng vị, đánh dấu vị trí míi cđa bé g¸ ngang, di chun bé g¸ vị trí trung bình hai vị trí đà ghi Lực CH đà đợc khử 4.10 nguyên nhân làm độ lệch bán vòng thay đổi Trong qua trình tàu hàng hải độ lệch bán vòng thay đổi hàng loạt nguyên nhân Một nguyên nhân thay đổi thành phần thẳng đứng thành phần nằm ngang, từ trờng trái đất tàu thay đổi vùng hàng hải Do khử độ lệch bán vòng nam châm vĩnh cửu thực đ ợc ứng với vĩ độ từ Khi tàu chuyển sang vĩ độ khác thay đổi thành phần Z mà lực BH CH gây độ lệch bán vòng thay bị ®ỉi Thùc tiƠn ®· chØ r»ng tµu tõ vĩ độ trung bình vào vùng cực thay đổi lực fZ cZ mà độ lệch bán vòng thay đổi lớn 10o Sự thay đổi độ lệch bán vòng phát sinh lực P Q thay đổi Khi lập phơng trình Passon ta đà giả thiết vật liệu cấu tạo tàu gồm có hai loại sắt từ: Sắt từ cứng sắt từ mềm Loại sắt từ cứng đợc xem nh có từ tính cố định theo thời gian lực P Q đựơc xem cố định Trong thực tế từ trờng tàu vĩnh cửu mà thành phần P Q hoàn toàn cố định mà luôn thay đổi theo thay đổi ngoại lực tác dụng vào thân tàu Một nguyên nhân khác thay đổi từ trờng tàu vĩnh cửu từ trờng bán vĩnh cửu Từ trờng vĩnh cửu tàu có đợc đóng tàu, sắt từ tàu bị từ hoá dới tác dụng từ trờng trái đất Thép đóng tàu loại thép có lực kháng từ không lớn, dới tác dụng từ trờng trái đất yếu bị từ hoá yếu Nhng trình đóng tàu bị rung động va đập mà sắt từ tàu tăng thêm khả từ hoá Sau xuất xởng tàu hoạt động môi trờng từ trờng từ hoá trái đất, thân từ trờng yếu không trực tiếp thay đổi từ trờng vĩnh cửu tàu, nhng tàu bắt đầu làm việc tàu bị rung động làm việc máy chính, va đập sóng từ trờng tàu bắt đầu thay đổi phần từ trờng vĩnh cửu bị biến mất, phần từ trờng biến gọi bán vĩnh cửu Sau tõ trêng b¸n vÜnh cưu biÕn mÊt, tõ trêng vĩnh cửu tàu ổn định Từ trờng bán vĩnh cửu phát sinh không đóng tàu mà phát sinh trờng hợp tàu hàng hải nhiều ngày đêm hớng sau sửa chữa tàu dài ngày Trong trình từ trờng bán vĩnh cửu biến đi, độ lệch la bàn từ liên tục thay đổi Vì để đảm bảo an toàn thời kỳ ngời điều khiển tàu cần phải thận trọng lấy số hiệu chỉnh la bàn Sau suất xởng tàu đóng, sửa chữa xong sau tàu đứng cảng dài ngày trớc đa tàu khử độ lệch bán vòng cần phải cho tàu lại nhiều lần nhiều hớng khác để làm tăng tốc độ suy biến từ trờng bán vĩnh cửu Từ trờng tàu cố định bị thay đổi hàng loạt nguyên nhân khác nữa, chẳng hạn ảnh hởng va chạm lực học bên ngoài, nhiệt độ thay đổi Dới tác dụng lực học mạnh, chẳng hạn nh va chạm vào đá, vào băng khả từ hoá sắt tàu thay đổi lớn Độ lệch bán vòng trờng hợp thay đổi tới 3o Sự thay đổi nhiệt độ thân tàu làm độ lệch bán vòng thay đổi, nhng giá trị thay đổi thờng nhỏ tác dụng học Ngoài ra, vi phạm vị trí đặt nguồn phát sáng, vi phạm cự ly từ la bàn tới nguồn từ trờng khác làm cho từ tàu vĩnh cửu thay đổi, độ lệch bán vòng thay đổi Những tác dụng lực học, thay đổi nhiệt độ, điện trờng vào thân tàu làm thay đổi từ trờng tàu, nhng làm thay đổi từ tàu vĩnh cửu, vật sắt từ mềm không chịu ảnh hởng Vì độ lệch cố định độ lệch phần t không chịu ảnh hởng nguyên nhân nêu Sự thay đổi cấu tạo tàu thay đổi tải trọng tàu dẫn đến làm thay đổi tất loại độ lệch: bán vòng, cố định phần t 4.11 khử độ lệch tàu thay đổi vĩ độ từ Nguyên lý: - Khi tiến hành khử độ lệch cho tàu chạy tuyến cận hải viễn dơng, la bàn từ tàu thờng đặt thêm hệ thống cấu hiệu chỉnh vĩ độ, đặt phía trớc la bàn Hệ thống khử độ lệch bán vòng phụ sinh tàu thay đổi vĩ độ khoảng > 10o Thực tiễn độ lệch bán vòng phụ sinh không lớn khoảng từ o đến 3o Vì ta phải loại trừ dựa vào nguyên lý sau: - Ta đà biết khử độ lệch bán vòng BH CH: 85 Ta có: BH = cZ + P C’λH = fZ + Q Qua công thức ta thấy độ lệch bán vòng lực P Q sắt già sinh lớn đạt tới vài chục độ, gọi độ lệch bán vòng Để khử độ lệch bán vòng qua tất vĩ độ ng ời ta đà dùng nam châm vĩnh cửu đặt theo chiều dọc chiều ngang thân la bàn Trong hai công thức lại lực cZ fZ thành phần sắt non tàu sinh vÜ ®é thay ®ỉi lín ( ∆φ >10o) Hai lực cZ fZ thay đổi, thay đổi đà tác dụng vào kim la bàn sinh độ lệch mới, gọi độ lệch bán vòng phụ Để khử độ lệch bán vòng phụ ngời ta dùng sắt non Flinder đặt theo chiều thẳng đứng phía trớc la bàn gọi cấu hiệu chỉnh vĩ độ - Thực tế tàu la bàn chuẩn đợc đặt mặt phẳng trục dọc tàu nên lùc fZ thêng nhá, cho phÐp bá qua V× vËy cấu hiệu chỉnh vĩ độ la bàn dùng ®Ĩ khư lùc cZ - Ta ®· nghiªn cøu lùc cZ sắt non thuộc ống khói tàu đặt theo chiều thẳng đứng gây lực dọc la bàn chuẩn ống khói đặt sau la bàn nên cZ thờng âm (hay c < 0) Để khử lực cZ âm ngời ta đặt cấu hiệu chỉnh vĩ độ phía trớc la bàn tạo c1Z dơng sắt non thẳng đứng Đầu sắt non thẳng đứng nằm mặt phẳng nằm ngang qua mặt số la bàn Dới tác dụng lực từ tàu thẳng đứng Z, cấu hiệu chỉnh vĩ độ tác dụng vào kim la bàn lực c1Z’ (h×nh vÏ) NÕu c1Z’ = -cZ th× lùc cZ đợc khử tất vĩ độ từ Giá trị c1 biểu thị đặc tính cấu hiệu chỉnh vĩ độ, phụ thuộc vào kích thớc cấu khoảng cách từ tới tâm mặt số la bàn - Phơng pháp xác định: Để xác định hệ số c1 ta tiến hành nh sau Ta cã: c1 = c/k (1) , c vµ k lµ hệ số sắt non tàu đợc xác định nh sau: * Phơng pháp xác định hệ số c: Ta viết phơng trình lực B1H1 = cZ1 + P B2H2 = cZ2 + P B ' λH − B ' H Trừ hai phơng trình cho rút c = (2) Theo công thức trªn ta lÊy H1, H2, Z1 − Z Z1, Z2 đồ từ trờng, B1 B2, hệ số la bàn lấy 0,8 đến 0,9 * Phơng pháp xác định hệ số k Hệ số k xác định đồng thời cách với hệ số c cách dụng máy đo từ lực Cologga đo lực Z hớng E W điểm xác định hệ số B1 B2 Ta viết hơng trình thứ ba Z phơng trình Passon øng víi hai vÜ ®é tõ Z’ EW = Z1 + kZ1 + R Z’ EW = Z2 + kZ2 + R Z '1EW − Z ' EW Giả hệ phơng trình ta có: (1 + k ) = (3) Z1 − Z Tõ c«ng thøc (2) vµ (3) ta cã c vµ k thay vào công thức (1) ta có hệ số c Theo hƯ sè c1 chän c¬ cÊu hiƯu chØnh vÜ độ cho phù hợp, từ bảng hệ số sắt non Flinder + Cơ cấu hiệu chỉnh vĩ độ đặt gần mặt số la bàn, gây độ lệch cảm ứng kim nam châm mặt số la bàn Để tránh tợng cảm ứng ngời ta dùng cấu hiệu chỉnh vĩ độ kép gồm thỏi sắt non giống đặt mặt phẳng thẳng đứng, đờng qua tâm la bàn, thỏi đặt phía thỏi đặt phía dới mặt số la bàn, loại cấu hiệu chỉnh vĩ độ kép thờng trang bị tàu nớc đông Âu chế tạo nh Đức, Balan, thuỵ Điển cấu hiệu chỉnh vĩ độ Nhật gồm mặt giá đỡ gỗ có lỗ để lắp sắt non màu đen có kích thớc L = 500m m, = 10m m 4.12 khử độ lệch tàu nghiêng Nguyên lý khử độ lệch + Khi nghiên cứu nguyên lý độ lệch tàu nghiêng ta đà biết tàu nghiêng ngang sinh lực (R + kZ - eZ)i gọi lực độ lệch tàu nghiêng Để khử lực ngời ta sử dụng nam châm thẳng đứng đặt thân la bàn tạo lực ngợc chiều với hợp lực Giả sử gọi lực nam châm thẳng đứng tạo Fzi Ta có: FZi = -(R + kZ - eZ)i hay FZ = -(R + kZ - eZ) 86 Nh vËy sau khư ®é lƯch tàu nghiêng hợp lực Z phơng trình Passon tàu vị trí thăng tăng thêm lực FZ Để đơn giản sử dụng phơng trình Z ta cho tàu hớng E W, hớng lực X = nên đòn sắt non g không bị từ hoá dẫn đến gX = 0, hY nhỏ bỏ qua Vậy phơng trình ZEW = Z + kZ + R + FZ thay giá trị hợp lùc FZ = -(R + kZ - eZ) vµo ta cã : Z’ EW = Z + kZ + R -(R + kZ - eZ) Z’EW = Z + eZ = Z(1 + e) (1) a+e a−e ) , hÖ số D' = Mặt khác ta biết hệ số la bµn λ = (1 + 2λ a−e a−e ⇒ λD ' = λ ( )= 2λ a+e a−e )−( ) = (1 + e) thay (1 + e) = (1 − λD' ) vµo (1) ta cã: Ta lÊy: λ − λD' = (1 + 2 Z ' EW = Z (1 − D' )λ (2) Ta biến đổi tiếp phơng trình (2) để ZEW tính đợc qua giá trị đo đợc máy ®o tõ lùc nh sau: Ta biÕt sư dơng máy Cologga để khủ lực CH, đà xác định đợc hợp lực trung bình là: H ' E + H 'W = λ (1 − D' ) H cos δ EW Sau đà khử độ lệch bán vòng EW nhỏ cos EW H ' + H 'W ⇒ E = λ (1 − D' ) H H ' + H 'W ⇒ λ (1 − D' ) = E thay vào phơng trình (2) H H ' + H 'W Z Ta cã: ⇒ Z ' EW = E (3) H H ' E + H 'W Z Vậy để khử đợc độ lệch tàu nghiêng ta phải đa đợc ZEW giá trị lµ mµ lùc Z, H, H’E , H H’W đo đợc máy Cologga Sau tính đợc ZEW đặt trị số lên thớc đo bên phải Cologga cho mặt số la bàn bị nghiêng, đồng thời sử dụng nam châm thẳng đứng thân la bàn để kim mặt số la bàn trở vị trí thăng bằng, độ lệch tàu nghiêng đà đợc khử Các bớc tiến hành - Dùng máy đo từ lực đo phân lực H Z bờ nơi từ trờng phát sinh - Khi tàu hớng E W đo HE HW máy Cologga (có thể lấy kết đo H E HW tiến hành khử độ lệch bán vòng) - Tính trị số ZEW theo công thức (3) - Tàu tiếp tục hớng W (E) thay chËu la bµn thêng b»ng chËu la bàn nghiêng (chậu la bàn nghiêng có cấu tạo đặc biệt giới thiệu chơng III) - Đặt nam châm đo theo chiều thẳng đứng máy Cologga giá trị Z EW thớc đo bên phải đặt máy lên mặt chậu la bàn nghiêng, nam châm đo tác dụng vào la bàn lực làm kim la bàn bị nghiêng - Điều chỉnh nam châm thẳng đứng thân la bàn sợi dây kéo lên khéo xuống đến khi, kim la bàn nghiêng trở vị trí thăng - Tháo máy đo từ lực chậu nghiêng la bàn khỏi thân la bàn thay chậu la bàn rên tàu vào, đồng thời cố định vị trí nam châm thẳng đứng ghi vị trí vào bảng độ lệch lại, công việc khử độ lệch tàu nghiêng hoàn thành Chú ý: -Khi tiến hành khử độ lệch tàu nghiêng dọc, cách phân tích tơng tự nh ta có công thức Z ' EW = Z (1 + D' )λ Theo ®iỊu kiƯn khư độ lệch tau nghiêng ta thấy nghiêng dọc nghiêng ngang khác dấu hệ số D Khi khử độ lệch phần t nhỏ D nhỏ, khác hai cách khử nhỏ Nếu đà khử hết độ lệch phần t tức D = điều khiện khử nghiêng dọc nghiêng ngang nh -Trên tàu loại nhỏ ngời ta tiến hành khử độ lệch tàu nghiêng phơng pháp nghiêng nhân tạo Nguyên tắc khử so sánh hai phơng vị la bàn trớc sau nghiêng xác định đợc độ lệch 87 điều chỉnh nam châm thẳng đứng để khử độ lệch tàu nghiêng nói Để làm tàu nghiêng nhân tạo từ o đến 8o ngời ta bớm nớc vào Ba lát vào bên tàu -Khi tàu hớng Bắc Nam độ lệch nghiêng ngang đạt giá trị cực đại Độ lệch đạt tới o ứng với 1o nghiêng ngang Khi tàu hớng Đông Tây độ lệch nghiêng dọc đạt giá ttrị cực đại Độ lệch đạt tới 3o ứng với 1o nghiêng dọc -Trong thực tiễn Hàng hải để khử độ lệch tàu nghiêng đạt độ xác cao ngời ta tiến hành khử sơ cách đặt nam châm thẳng đứng vào vị trí thân la bàn Vị trí tham khảo tàu loại đặt vào vị trí theo kinh nghiệm ngời hiệu chỉnh thông thờng dặt đầu Bắc nam châm thẳng đứng quay lên tàu đóng Bắc bán cầu Câu hỏi tập chơng IV: Nguyên nhân gây độ lệch riêng la bàn từ ? Phương pháp Ery khử độ lệch riêng la bàn từ ? Phương pháp Colonga khử độ lệch riêng la bàn từ ? So sánh ưu nhược điểm phương pháp Ery Colonga ? Phương phỏp kh lch tu nghiờng ? Chơng Công tác hiệu chỉnh la bàn phơng pháp lập bảng độ lệch lại 5.1 Những trờng hợp cần thiết phải hiệu chỉnh la bàn I Những nguyên nhân gây độ lệch la bàn: Các tàu chạy biển đợc đóng sắt thép La bàn từ trang bị tàu, ảnh hởng từ trờng sắt thép tàu sinh ra, tác dụng vào la bàn, gây độ lệch lớn Nhất tàu đóng mới, độ lệch đạt tới vài chục độ Trong trình hoạt động, trạng thái từ trờng la bàn cố định, mà biến đổi theo biến đổi sắt thép tàu điều kiện từ hoá thiên nhiên : nh tàu bị va chạm mạnh, bị mắc cạn, tàu nằm lâu hớng cố định, tàu vào sửa chữa lớn, v.v Các trờng hợp ảnh hởng đến trạng thái từ trờng tàu gây độ lệch la bàn La bàn từ sau mét thêi gian dµi sư dơng, kim trơ vµ phận học khác bị mòn h hỏng, gây độ lệch la bàn lớn Do ta phải tiền hành bảo dỡng sửa chữa la bàn theo định kì hàng năm 5.1.2 Các trờng hợp cần phải hiệu chỉnh la bàn + Tàu đóng + Tàu vào nhà máy sửa chữa lớn theo định kì + Tàu bị chấn động mạn nh: va chạm mạnh, bị mắc cạn, tàu bị pháo kích + Vị trí la bàn thay đổi kiến trúc buồng lái thay đổi + Sau tàu chuyên chở khối lợng sắt thép lớn + La bàn sau sử dụng 12 tháng cần kiểm tra khử độ lệch + Trong trình tàu chạy biển kiểm tra la bàn có độ lệch > 5O, nên cho khử lại độ lệch la bàn 88