1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1 TRÁI ĐẤT – TỌA ĐỘ CỦA MỘT ĐIỂM TRÊN TRÁI ĐẤT I HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC TRÁI ĐẤT 1. Hình dạng trái đất Trái đất có hình dạng rất phức tạp. Tùy thuộc vào tính chất và mục đích cần giải quyết của một bài toán về trái đất, người ta coi trái đất có những hình dáng gần đúng như sau: Hình dáng vật lý: là hình dáng thật của trái đất. Dạng Geoid : Là hình dạng tính theo trung bình độ lồi lõm của bề mặt đất Dạng Elipsoid: Người ta coi trái đất có hình dạng như một elip với độ dẹt nhỏ, quay quanh trục nhỏ (b) của elip (hay trục PnPs).
ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Phần I - HÀNG HẢI ĐỊA VĂN 1.1 - NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN ξ1 - TRÁI ĐẤT – TỌA ĐỘ CỦA MỘT ĐIỂM TRÊN TRÁI ĐẤT I - HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC TRÁI ĐẤT Hình dạng trái đất Trái đất có hình dạng phức tạp Tùy thuộc vào tính chất mục đích cần giải tốn trái đất, người ta coi trái đất có hình dáng gần sau: - Hình dáng vật lý: hình dáng thật trái đất - Dạng Geoid : Là hình dạng tính theo trung bình độ lồi lõm bề mặt đất - Dạng Elipsoid: Người ta coi trái đất có hình dạng elip với độ dẹt nhỏ, quay quanh trục nhỏ (b) elip (hay trục PnPs) - Dạng Spheroid: dạng cầu dẹt phía cực - Dạng cầu: (Sphere) coi trái đất hình cầu thường gọi Địa cầu Vào năm 1924, giới thống lấy hình dáng trái đất hình Spheroid (thường gọi International (1924) Spheroid) Kích thước trái đất: Cắt trái đất dạng Spheroid mặt phẳng qua trục PnPs ta kinh tuyến dạng elip, có bán trục lớn (a) bán trục nhỏ (b) Độ dẹt elip tính bằng: f = ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH a−b b = 1− a a (1.1) TRANG ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI PN b a PS Hình 1: Trái đất hình Spheroid Độ lệch tâm elip kinh tuyến (e) e2 = a2 − b2 b2 b = − = ( 1+ 2 a a a ) 1 − b a - Trục lớn : a= 6.378.245 mét - Trục nhỏ: b= 6.356.863,019 m - e2 = 0,0069334216 - f = 1/298,3 Nếu coi trái đất hình cầu bán kính cầu bằng: R= a b = 6.371,1 Km II - TỌA ĐỘ CỦA MỘT ĐIỂM TRÊN MẶT ĐẤT Các định nghĩa: • Trục địa dư (địa trục): Trái đất hình Spheroid quay xung quanh trục nhỏ elip kinh tuyến (b) gọi Trục địa dư Trục quay khơng phải cố định mà có thay đổi nhỏ khơng gian theo thời gian, dạng vừa dao động vừa tịnh tiến Giao điểm trục địa dư bề mặt spheroid trái đất gọi địa cực, có cực Bắc Pn cực Nam Ps • Mặt phẳng vng góc với trục địa dư, qua tâm trái đất gọi mặt phẳng xích đạo Giao tuyến mặt phẳng xích đạo với mặt Spheroid trái đất đường xích đạo Mặt phẳng xích đạo chia trái đất làm hai nửa: Bắc bán cầu (chứa PN) Nam bán cầu (chứa PS) • Các mặt phẳng song song với xích đạo cắt bề mặt trái đất hình Spheroid thành vĩ tuyến địa dư • Một nửa giao tuyến mặt phẳng qua PnPs với mặt Spheroid tính từ Pn đến Ps gọi kinh tuyến địa dư Năm 1884 họp quốc tế ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Newyork thừa nhận kinh tuyến qua đài thiên văn Greenwich (Anh) kinh tuyến số “0”, gọi kinh tuyến gốc Một kinh tuyến qua người quan sát gọi Kinh tuyến người quan sát Tọa độ điểm mặt đất Mỗi điểm trái đất xác định toạ độ kinh độ vĩ độ a/ Kinh độ (λ) - Góc nhị diện mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng qua kinh tuyến địa dư , giá trị góc cầu cực kinh tuyến đó, giá trị cung xích đạo tính từ kinh tuyến gốc đến kinh tuyến địa dư gọi kinh độ địa dư (λ) Tiếng Anh: Longitude ( Viết tắt: Long.) Kinh độ địa dư tính từ kinh tuyến gốc phía đơng gọi kinh độ đơng, biến thiên từ 0-180°, tính tốn quy ước lấy dấu “+”, cơng thức thường viết λE Nếu tính phía tây gọi kinh độ tây (λW) (-) Pn y c’ c y Q Hình 3: O ϕ’ U ϕ E D x Tọa độ điểm mặt đất b/ Vĩ độ Khi quan niệm trái đất có hình dạng khác kinh độ khơng thay đổi, vĩ độ thay đổi theo quan niệm Chúng ta có loại vĩ độ sau: - Vĩ độ địa dư : góc đường pháp tuyến điểm mặt đất với mặt phẳng xích đạo (ϕ) - Vĩ độ địa tâm: góc đường nối từ điểm mặt đất đến tâm trái đất với mặt phẳng xích đạo (ϕ‘ hình vẽ) - Vĩ độ địa quy tụ (quy chuyển): ta chuyển hình dáng trái đất từ dạng Spheroid sang dạng cầu ta có Vĩ độ quy chuyển (góc U hình vẽ) Vĩ độ mang tên N (+) điểm khảo sát nằm Bắc bán cầu, mang tên S(-) điểm khảo sát nằm Nam bán cầu /ϕ/ biến thiên từ 0-900 ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Ví dụ điểm M có tọa độ: M(50o48’2N ; 14o31’5E) Hiệu kinh độ hiệu vĩ độ Hiệu vĩ độ Hiệu vĩ độ (difference of lat.) (kí hiệu Hϕ ∆ϕ ) điểm mặt đất giá trị phần cung nhỏ kinh tuyến nằm vĩ tuyến chứa điểm Hϕ = ϕ2 - ϕ1 (biến thiên từ 0-180 độ) Nếu Hϕ = tàu chạy theo vĩ tuyến, Hϕ >0 tàu chạy phía Bắc, Hϕ < tàu chạy phía Nam ϕ2 = ϕ1 ± Hϕ Pn B(ϕ2λ2) Hình 5:E Hiệu kinh độ Hiệu vĩ độ, hiệu kinh độ Hϕ Q Hλ Hiệu kinh độ (Hλ ∆λ) điểm mặt đất phần cung nhỏ cung A(ϕ ) xích đạo nằm kinh tuyến chứa điểm 1λ1 PS Khi Hλ = λ2 - λ1 = 0: tàu chạy dọc theo kinh tuyến Khi Hλ > 0: Tàu chạy vè phía đơng, Hλ < 0: tàu chạy phía tây Hλ biến thiên từ 0-180 độ λ2 = λ1 ± Hλ Ví dụ: Tìm hiệu vĩ độ hiệu kinh độ điểm F T: lat F 50o48’N long F 1o07’W lat T 40o40’N long T 74o00W d.lat 10o08’S d.long 72o53’ W ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI ξ2- ĐƠN VỊ CHIỀU DÀI DÙNG TRONG HÀNG HẢI I - ĐƠN VỊ CHIỀU DÀI Trên hình cầu hay hình Spheroid người ta sử dụng đơn vị đo góc, độ, phút góc, hàng hải đo khoảng cách mặt đất phải sử dụng đơn vị chiều dài Người ta chọn chiều dài phút cung kinh tuyến để làm đơn vị đo, gọi hải lý Cơng thức tính gần độ dài phút cung kinh tuyến vĩ tuyến s ≈ 1.852,25 − 9,31 cos 2ϕ Từ cơng thức ta thấy giá trị phút cung kinh tuyến thay đổi liên tục, tăng dần từ xích đạo đến cực ϕ 15 30 45 60 75 90 S 1842,9 1844,2 1847,2 1852,25 1856,9 1860,3 1861,6 Dựa vào bảng ta thấy vĩ tuyến khác có giá trị độ dài phút cung kinh tuyến khác Như việc chọn đơn vị đo gặp khó khăn - Nếu coi trái đất hình cầu thay hình spheroid thấy chiều dài trung bình phút cung kinh tuyến bằng: s = 1852,3 m, gọi Dặm biển (sea mile) - Ở số nước giới chọn đơn vị hải lý hàng hải theo quy định riêng dựa vào vĩ độ trung bình vùng biển nước dựa theo nước khác, ví dụ Pháp chọn 1hải lý = 1852 m, Nhật bản, Anh chọn hải lý = 1853,18 m; Bồ đào nha chọn 1850 m - Ngày giới lấy giá trị quy tròn chiều dài phút cung kinh tuyến vĩ độ 45 độ làm đơn vị đo hàng hải, gọi Hải lý hàng hải quốc tế (International nautical mile) : n.mile = 1852 m Vì vậy, việc chế tạo dụng cụ đo chiều dài hàng hải đơn giản nhiều Các đơn vị khác : cable ( liên) feet = 1/10 hải lý = 185,2 m = 0,305 m yard (mã) = feet = 0,9144m fathom (sải) = feet = 1,83 m Knot (nơ): đơn vị đo tốc độ, 1knt = 1NM/h ( hải lý hàng hải / ) Hải lý xích đạo (Geographical mile) chiều dài 1’ cung xích đạo Với trái đất có dạng Spheroid - International (1924) Spheroid, có giá trị 1855,4 m II - TẦM NHÌN XA ĐỊA DƯ ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy 1.1 Chân trời nhìn thấy Chân trời thật chân trời tưởng tượng, tức mặt phẳng pháp tuyến trái đất mắt người quan sát Khi ngồi biển lúc trời sáng người ta thấy đường giới hạn mặt biển bầu trời Đường giới hạn vòng tròn nhìn thấy mắt thường gọi Đường chân trời nhìn thấy người quan sát (chân trời biểu kiến) BB’ Do có tượng khúc xạ khí nên tia sáng khơng thẳng từ mắt người quan sát tới đường chân trời mà theo đường cong với bán kính cong R1 Góc kẹp đứng mặt phẳng chân trời thật tiếp tuyến cung cầu tia sáng từ mắt người quan sát tới chân trời nhìn thấy gọi góc nghiêng chân trời nhìn thấy (d) Cung vòng cầu tia sáng từ mắt người quan sát tới chân trời nhìn thấy gọi tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy D (D tính cung AB hình) A’ A H r d d 90°-C/2 B R R1 C Tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy Giá trị D tính cơng thức sau: D=2,08 e 2r (1.14) (e tính mét D tính hải lý) Tầm nhìn xa mục tiêu Ở biển, phát mục tiêu nhơ lên khỏi đường chân trời nhìn thấy Giả sử có mục tiêu BB’, khoảng cách từ người quan sát đến mục tiêu AB, nhìn thấy mục tiêu vừa nhơ lên đường chân trời nhìn thấy Khoảng cách AB lớn tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy gọi Tầm nhìn xa mục tiêu, ký hiệu ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI (Dm) Nếu ký hiệu Dh tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy đặt mắt đỉnh mục tiêu BB’ : AB = AE + BE ⇒ Dm = De + Dh B’ A’ C E h e A B Dm δ Tầm nhìn xa mục tiêu Trên sở cơng thức tính De ta viết được: Dm = 2,08 ( e + BC ) hay Dm = 2,08( e + h) (1) Trong hải đồ Anh: độ cao h tính feet, để có Dm tính hải lý ta có cơng thức: Dm =1,149 ( e f + Hf ) (2) - Trong hải đồ Việt nam, Liên xơ cũ hải đăng ghi độ cao e= mét , từ De = 4,7 hải lý ( tương ứng hải đồ Anh e= 15 feet) Như vậy, e ≠ mét ta phải hiệu chỉnh lượng ∆ = 2,08( e + h ) - 2,08( + h ) ⇒ ∆ = 2,08 e − 4,7 (1.20) -Nếu e >5m Dm = D5m + ∆ - Nếu e < m Dm = D5m - ∆ ( D mét cho hải đồ) Tầm nhìn xa hải đăng e = mét gọi tầm nhìn xa địa dư hải đăng Ban đêm tầm nhìn xa phụ thuộc vào cường độ màu sắc nguồn sáng gọi tầm nhìn xa quang học, xác định lần khảo sát Nếu tầm nhìn xa địa dư khác với tầm nhìn xa quang học hải đồ người ta ghi gía trị tầm nhìn xa nhỏ Chiều cao mục tiêu ghi hải đồ ứng với điều kiện Mực nước lớn sóc vọng trung bình (Mean High Water Spring – MHWS) mực trung bình nước lớn cao (Mean Higher High Water – MHHW) Vì thời điểm cụ thể có thủy triều khác với điều kiện trên, phải tính tầm nhìn xa hải đăng theo cơng thức (1) (2) ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Khi có điều kiện khúc xạ, trời sáng tầm nhìn xa hải đăng phát sớm bình thường ngược lại điều kiện thời tiết xấu ξ3-XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN BIỂN I Những mặt đường Để định hướng khơng gian bề mặt đất, người ta đưa khái niệm mặt phẳng đường thẳng sau: Mặt phẳng thẳng đứng (V): Một người đứng mặt đất có hướng dây dọi Mặt phẳng chứa đường dây dọi gọi mặt phẳng thẳng đứng (V) Mặt phẳng nằm ngang (H): Mặt phẳng vng góc với đường dây dọi gọi mặt phẳng nằm ngang (khi mặt phẳng H tiếp xúc với bề mặt đất h=0) Nếu mặt phẳng nằm ngang qua mắt người quan sát gọi mặt phẳng chân trời thật Mặt phẳng kinh tuyến: mặt phẳng có chứa trục trái đất Nếu mặt phẳng qua người quan sát gọi mặt phẳng kinh tuyến người quan sát Mặt phẳng thẳng đứng vng góc với mặt phẳng kinh tuyến người quan sát gọi mặt phẳng đơng tây (R) Đường chân trời thật: giao tuyến mặt phẳng chân trời thật bầu trời tưởng tượng W S Z H N E W S Pn N Ps E V R n Hình 8: Các đường mặt việc định hướng ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Giao tuyến mặt phẳng kinh tuyến người quan sát mp chân trời thật đường Bắc- Nam Đường thẳng nằm mp chân trời thật vng góc với đường N-S đường Đơng -Tây II Những hệ thống định hướng mặt phẳng chân trời thật Đường N-S, E-W định nghĩa từ trươc qua vị trí người quan sát (A) chia mặt phẳng chân trời thật thành góc phần tư: NAE; NAW; SAE; SAW, viết tắt NE; NW; SE; SW Để xác định phương hướng bề mặt đất hay cụ thể mặt phẳng chân trời thật người ta đưa hệ thống phân chia khác nhau, có điểm hướng làm mốc Người ta chọn đường NS làm hướng Có hệ thống sau: Hệ ngun vòng - Điểm mốc chọn điểm N - Giới hạn tính góc : tính từ điểm N, từ 0-360 độ theo chiều kim đồng hồ - Các điểm mặt phẳng chân trời thật điểm E (có giá trị góc 90 độ); Điểm S (giá trị góc: 180 độ); Điểm W (giá trị góc 270 độ); Điểm N ( 360 hay độ) Hệ bán vòng Vòng chân trời thật chia phần đường kinh tuyến N-S Điểm mốc điểm N S, giá trị góc tính từ o đến 180o phía Đơng Tây Khi viết phương vị bán vòng, người ta quy định sau: - Chữ đầu trùng với tên điểm gốc (N S) - Tiếp theo giá trị phương vị - Chữ sau trùng với hướng lấy phương vị (E W) Ví dụ: điểm nằm góc phần tư I, có gía trị 45o, viết được: A= N 45 E S 135 E Hệ 1/4 vòng Là hệ ngun vòng chia thành phần đường N-S E-W - Điểm mốc điểm N điểm S - Giới hạn tính góc: Tính từ điểm N S phía E W, tính từ 0-90 độ ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI N II I W S IV III S Hình 9: Cách định hướng hệ 1/4 Thứ tự góc phần tư: + Góc phần tư thứ nhất: từ điểm N tới E + Góc phần tư thứ : Từ điểm N đến W + Góc phần tư thứ : Từ diểm S đến điểm E + Góc phần tư thứ : Từ điểm S đến điểm W Cách viết giá trị phương vị hệ ¼ vòng: tên đầu trùng với tên điểm gốc, tên sau E W, giá trị giới hạn vòng 45 o Ví dụ ta viết: NE 45 Hệ 1/4 vòng sử dụng nhiều thiên văn hàng hải địa văn sử dụng, thêm phần phức tạp Hệ ca Trong lịch sử thuyền buồm người ta hay sử dụng hệ ca Người ta chia hệ ngun vòng thành 32 phần nhau, phần tương ứng 11,25° gọi ca (Point) Trong thực hành hàng hải hệ sử dụng III- Hướng biển Khái niệm hướng Trong Hàng hải có nhiều khái niệm hướng như: Hướng gió, Hướng dòng chảy, Hướng tàu chạy, Hướng từ người quan sát đến mục tiêu…Bản thân Hướng tàu chạy sử dụng nhiều khái niệm như: Hướng la bàn, Hướng địa từ, Hướng thật, Hướng thực tế ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 10 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Thao tác sơ đường chạy tàu cách liên tục Tồn hải đồ sau chọn thao tác sơ xong phải ghi chép lại vào mẫu kế hoạch hành trình (Passage Plan), đặt lại theo thứ tự tuyến hành trình để dễ dàng lấy sử dụng Các thao tác hải đồ chuyến phải được lưu giữ, đặc biệt khu vực, vị trí tàu bị cố (mắc cạn, đâm va…) phải giữ ngun để làm chứng cần thiết d/ Bảo quản Tu chỉnh hải đồ Hải đồ tài liệu quan trọng khơng thể thiếu hành hải, hải đồ cần phải bảo quản tốt phải tn thủ nghiêm ngặt qui định bảo quản hải đồ Cần ý điểm sau: Đặt hải đồ ngắn theo thứ tự sử dụng tuyến hành trình theo số hiệu hải đồ Khơng nên gấp hải đồ, gấp tránh cho đường gấp qua mục tiêu, kí hiệu quan trọng Dùng bút chì mềm, tẩy mềm thao tác, tránh làm nhàu nát hải đồ Khơng làm hải đồ bị ướt Ngồi nội dung qui định khơng vẽ nháp lên hải đồ Thường xun tu chỉnh hải đồ Tu chỉnh hải đồ có hai loại: - Tu chỉnh lớn: (Large correction) Là sửa đổi lớn hải đồ Tu chỉnh lớn thực phòng xuất hải đồ - Tu chỉnh nhỏ: (Small correction) hiệu chỉnh cho với nội dung thơng báo quan sát có thay đổi nhỏ phạm vi hải đồ thay đổi vị trí, đặc tính phao tiêu hàng hải, lắp đặt thiết bị, thơng báo khu vực tập trận Nó thực phòng xuất hải đồ, đại lý cung cấp hải đồ hay thực tàu sỹ quan hàng hải Tu chỉnh hải đồ thực khi: - Nhận hải đồ xuống tàu - Trước chuyến đi, trước thao tác đường chạy tàu lên hải đồ - Khi nhận thơng báo hàng hải có liên quan đến hải đồ - Khi tàu hành trình, phát sai khác so với hải đồ sử dụng mà thân sỹ quan hàng hải chưa nhận thơng báo ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 24 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI ξ5 THỦY TRIỀU I KHÁI NIỆM THỦY TRIỀU Thuỷ triều tượng mực nước biển dâng lên hay hạ xuống tác động lực tạo triều Lực tạo triều sinh chủ yếu sức hút (lực hấp dẫn) Mặt trăng Mặt trời lên lớp nước bề mặt trái đất kết hợp với lực ly tâm trái đất Các thiên thể khác có gây lực tạo triều bé Do Mặt trăng gần trái đất nên sức hút lớn Mặt trời tác động Mặt trăng đến thủy triều rõ rệt Trên trái đất, vị trí gần Mặt trăng phía đối diện có lực tạo triều lớn làm cho mực nước nơi dâng cao đồng thời làm cho mực nước khu vực bị hạ thấp (nước ròng) Một số thuật ngữ: Nước lớn (High Water): thủy triều dâng lên cao chu kỳ dâng lên hạ xuống Nước ròng (Low Water): thủy triều hạ xuống thấp chu kỳ dâng lên hạ xuống Số hải đồ (Chart datum): mực nước sỡ để tính độ cao thủy triều hải đồ Biên độ triều (tide range): hiệu số độ cao nước lớn độ cao nước ròng II PHÂN LOẠI THỦY TRIỀU Bán nhật triều (Semi-diurnal tide): Trong vòng khoảng 24 50 phút, vị trí có hai lần nước lớn hai lần nước ròng (điểm A) Hiện tượng thường xảy Mặt trăng mặt phẳng xích đạo trái đất Nhật triều (Diurnal tide): ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 25 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Trong vòng khoảng 24 50 phút, vị trí có lần nước lớn lần nước ròng Hiện tượng thường xảy số nơi trái đất (vị trí C) Mặt trăng cách xa mặt phẳng xích đạo trái đất Triều hỗn hợp (Mixed tide): Trong vòng khoảng 24 40 phút, vị trí có hai lần nước lớn hai lần nước ròng độ cao thủy triều hai thời điểm nước lớn hai thời điểm nước ròng khác Hiện tượng thường xảy số nơi trái đất (vị trí B) Mặt trăng cách xa mặt phẳng xích đạo trái đất Triều cường (Spring Tide): Nghiên cứu thủy triều tháng âm lịch (Mặt trăng chuyển động hết vòng quanh trái đất) ta thấy vào ngày trăng non (mùng âm lịch) trăng tròn (15 âm lịch) thủy triều dâng cao hạ thấp gọi TRIỀU CƯỜNG, hay gọi triều sóc-vọng Lúc lực tạo triều lớn chu kỳ ( ba trái đất, Mặt trăng Mặt trời nằm đường thẳng) ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 26 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Triều kiệt (Neap Tide) ← Ngược lại với triều cường, vào ngày mùng 23 âm lịch thủy triều dâng hạ với biên độ nhỏ gọi triều kiệt Lúc lực tạo triều nhỏ chu kỳ ( Mặt trăng Mặt trời nằm vng góc trái đất) III DỰ ĐỐN THỦY TRIỀU Anh hưởng thủy triều đến hoạt động hành hải Độ cao triều Dòng triều Lịch thủy triều Lịch thuỷ triều tài liệu dùng để giải tốn dự đốn thủy triều, gồm bảng cho số liệu dự đốn thủy triều vòng năm số cảng Ngồi lịch thủy triều có dẫn tốn mẫu dự đốn thủy triều ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 27 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Các tốn dự đốn thủy triều: Gồm có hai tốn chính: Tìm độ cao thủy triều thời điểm cho trước cảng Tìm thời điểm để có độ cao thủy triều cho trước cảng ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 28 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI ← 1.2 – DẪN TÀU ξ HÀNH HẢI SUY TÍNH Q trình hành hải tàu từ điểm xuất phát tới điểm q trình dự đốn liên tục Trong ta dự đốn đường tàu, dự đốn qng đường mà tàu chạy Xác định vị trí tàu nhằm để kiểm tra việc dự đốn trước phục vụ cho cơng tác dự đốn tiếp theo, bảo đảm cho việc hành hải tàu đến đích an tồn hiệu I VỊ TRÍ DỰ ĐỐN – SAI SỐ TÍCH LUỸ CỦA VỊ TRÍ DỰ ĐỐN Vị trí dự đốn Vị trí dự đốn vị trí gần đúng, đánh dấu đường thời điểm đó, dựa vào yếu tố tính tốn Khi khơng có biện pháp kiểm tra phải thực dự đốn vị trí tàu Phụ thuộc vào yếu tố đưa vào để tính tốn, có loại vị trí dự đốn sau: - Khi dựa vào yếu tố: Hướng tốc độ tại, thời gian hành trình qua vị trí dự đốn đạt nằm hướng dự định hành trình tàu (True course) Trong tiếng Anh, vị trí gọi Dead Reckoning position (DR) - Khi đưa thêm yếu tố ảnh hưởng bên ngồi vào (góc dạt gió, dòng chảy) để tính tốn vị trí dự đốn nằm hướng dự đốn thực tế tàu (Course Made Good) Trong tiếng Anh gọi Estimate Position (EP) Sai số tích luỹ vị trí dự đốn Chúng ta biết vị trí dự đốn gần Độ xác hồn tồn phụ thuộc vào gía trị đưa vào tính tốn có tính chất tích lũy theo thời gian Giả sử thời điểm t1 vị trí tàu điểm A, vận tốc V Sau khoảng thời gian T , tàu chạy qng đường S, vị trí tàu điểm B (B vị trí dự đốn tàu) a b A t1 +εc -εc S C M δ -∆s +∆s B c N t2 d Sai số tích lũy vị trí dự đốn Thực tế có sai số hướng (±εC) sai số qng đường (±∆S) Giá trị ∆S lớn dần thời gian tính tốn từ A đến B lớn ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 29 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Như có sai số đại lượng dự đốn, vị trí tàu lúc khơng điểm mà phân bố diện tích abcd Vì diện tích gần nên người ta sử dụng vòng tròn có tâm điểm B, bán kính δ cho dễ tính tốn sử dụng elip mà bán trục dài trùng với hướng chạy tàu có gía trị a= ∆S; bán trục ngắn có giá trị b= S.εoC / 60 Lưu ý khơng sử dụng vị trí diện tích vị trí dự đốn để dẫn tàu khu vực có nhiều chướng ngại hàng hải II DỰ ĐỐN VỊ TRÍ TÀU KHI CĨ ẢNH HƯỞNG CỦA GIĨ VÀ HẢI LƯU Khái niệm dạt gió Khi tàu hành trình biển chịu tác động gió tổng hợp (gió thật gió tàu chuyển động gây ra), cấu trúc hứng gió phần thân tàu mặt nước, gió tác động vào tàu lực định Phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió diện tích hứng gió hiệu dụng, gió gây tượng: - Làm tăng tốc độ di chuyển tàu (gió xi chếch) - Làm giảm tốc độ tàu (gió ngược vát) - Làm lệch hướng chuyển động tàu (Gió ngang, chếch vát) Trọng tâm tàu lúc di chuyển hướng lệch với hướng định lái (hướng thật) Góc lệch hướng thật hướng di chuyển trọng tâm tàu bị gió tác động gọi Góc dạt gió (Leeway), ký hiệu Gió ngang 20o Gió ngược o Gió chêch trái 20 Gió vát phải 20o Gió xi 20o Hình 64: Các loại gió gọi theo góc thổi vào tàu Khái niệm hải lưu Sự dịch chuyển tịnh tiến khối nước biển theo phương ngang tác dụng thường xun yếu tố bên ngồi gió, lực tạo triều, chênh lệch áp suất vùng … gọi hải lưu Hải lưu đặc trưng hai yếu tố: tốc độ dòng chảy hướng dòng chảy ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 30 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Trong hàng hải tốc độ dòng chảy thường tính từ tâm la bàn ngồi biên, tính theo hệ ngun vòng hay hệ ca (Tên chân trời mà hải lưu chảy tới), tính ngược với hướng gió Giả sử khu vực hàng hải có hải lưu tác động Góc hợp hướng thật (nếu khơng có gió tác động) hướng thực tế gió (nếu có gió tác động) với hướng dịch chuyển thực tế tàu gọi góc dạt nước (Drift angle), ký hiệu Các vector tốc độ sau tạo nên Tam giác tơc độ: - Tốc độ tàu tốc độ kế (đây gía trị tốc độ tương đối tàu so với mặt nước) - Vlog - Tốc độ thực tế trọng tâm tàu hải lưu tác động –VMG - Tốc độ hải lưu Vdrift C B VDrift Vlog CMG A VMG D Anh hưởng hải lưu GĨC DẠT TỔNG HỢP Định nghĩa Thực tế biển, tàu hành trình chịu tác động đồng thời gió, hải lưu chuyển động lệch khỏi hướng định Góc hợp hai hướng gọi góc dạt tổng hợp, kí hiệu γ = ±α ± β Hướng thực tế trường hợp là: CMG = C ± γ = CMGα ± β Thao tác có dạt tổng hợp Khi có dạt tổng hợp ta có tốn thuận nghịch để xác định yếu tố chưa biết cách làm tương tự trường hợp dạt nước giới thiệu Chỉ lưu ý giá trị tốc độ Vlog, Slog ln ln đặt hướng thực tế gió (CMG ) (nếu sử dụng loại tốc độ kế tốc độ tương đối) ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 31 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Hdg CMG Vlog A VDrft C VMG Bài tốn thuận có dạt tổng hợp Hdg CMG A VMG VDrft C Vlog Hình 70: Bài tốn nghịch có dạt tổng hợp ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 32 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Thao tác dự đốn hải đồ ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 33 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI §2 LẬP KẾ HOẠCH HÀNH TRÌNH Ý nghĩa việc lập kế hoạch hành trình Theo thống kê tai nạn hàng hải thấy khoảng 80 phần trăm vụ xẩy yếu tố người Trong có đến ba phần tư vụ mắc cạn tàu lỗi sỹ quan hàng hải gây với việc lập kế hoạch hành trình khơng đầy đủ Vì vậy, Kế hoạch hành trình (Passage Plan) nội dung thường kiểm tra cảng biển, theo quy định luật Quản lý an tồn (ISM Code) Kế hoạch hành trình liên quan đến quy trình buồng lái có tổ chức tốt, phải lập cách cẩn thận trước tàu rời bến Kế hoạch hành trình lập tàu cập bến, bao gồm bước: I - Thu nhận thơng tin - Lập kế hoạch - Thực kiểm tra kế hoạch THU NHẬN THƠNG TIN Đây bước quan trọng qúa trình lập kế hoạch hành trình Dựa vào thơng tin thu để vạch đường sơ bộ, sau sỹ quan hàng hải phải ghi lại số liệu tài liệu sử dụng, với lưu ý khác… vào mẫu quy định (Passage Plan) phòng Quản lý an tồn cơng ty Trong chuyến đi, kế hoạch hành trình để buồng lái sỹ quan trực ca ký xác nhận hiểu rõ nọi dung kế hoạch Các nguồn thơng tin sẵn có bao gồm: - Kế hoạch khai thác cơng ty, cảng đi, cảng đến, tình trạng tàu - Các thơng báo hàng hải: Thơng báo dành cho người biển (ANM), Thơng báo địa phương thơng báo qua mạng lưới VTĐ Những thơng báo sử dụng để tu chỉnh hải đồ ấn phẩm hàng hải, lập kế hoạch phòng tránh - Các ấn phẩm hàng hải liên quan: Những thơng tin lấy từ ấn phẩm dùng để tham khảo, tính tốn tuyến đường an tồn đạt hiệu qủa kinh tế Các ấn phẩm hàng hải bao gồm: Người ta chia ấn phẩm làm loại: Những ấn phẩm hàng hải Cục thủy văn Anh cung cấp (có ký hiệu NP) Gồm có: • Các tập Hàng hải nam (Admiralty Saling Directions) từ: NP đến NP 72: tài liệu tham khảo cần cho việc phục vụ thao tác hải đồ lập kế hoạch hành trình ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 34 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI • Cẩm nang người biển (The Mariner’s Handbook) – NP 100 Đây sách gồm thơng tin chung bổ ích người biển phần bổ sung cho Hàng hải nam • Các tuyến đường đại dương giới (Ocean Passages for the World) – NP 136 Đây ấn phẩm ý cần lập kế hoạch hành trình tuyến đường ngồi đại dương Nó cho lời khun chọn tuyến hành trình, cho biết khoảng cách số cảng chính, với thơng tin yếu tố ảnh hưởng gió, dòng chảy, vùng băng nguy hiểm gặp phải • Bảng khoảng cách (Admiralty Distance Tables) – NP 350 Đây bảng cho biết khoảng cách hành trình ngắn tính hải lý hàng hải cảng giới • Danh mục hải đăng tín hiệu sa mù (Amiralty List of Lights and Fog Signals) – NP 74 đến NP 84 Đây gồm 11 tập, chúng lập danh mục trạm hải đăng, đèn biển quan trọng hàng hải, trạm tín hiệu sa mù • Danh mục trạm phát VTĐ (Admiralty List of Radio Signals) • Các xuất thủy triều Lịch thủy triều – ATT , gồm có tập (xem phần Dự tính thủy triều lịch thủy triều Anh) • Các ấn phẩm thiên văn (xem phần thiên văn hàng hải) Các sách tham khảo, sổ tay, sách giáo trình… phòng cung ứng cung cấp (ký hiệu CBs, BRs, S ) II LẬP KẾ HOẠCH Lựa chọn tuyến đường - Sau lựa chọn nghiên cứu kỹ hải đồ, sỹ quan hàng hải giao nhiệm vụ thao tác hải đồ định lựa chọn tuyến đường cho tàu hành trình Đường phải lựa chọn để đảm bảo u cầu an tồn đạt hiệu qủa kinh tế Yếu tố an tồn đặt lên hết sau phải lưu tâm đến yếu tố hiệu qủa kinh tế Thực hành thao tác hải đồ Sau chuẩn bị đầy đủ hải đồ theo u cầu đảm bảo hải đồ tu chỉnh cẩn thận, nắm vững thơng tin cần thiết nêu trên, sỹ quan hàng hải tiến hành cơng việc sau: - Vạch đường cho tàu (thao tác hải đồ) Đây đường dự kiến tàu di chuyển đó, tính đến yếu tố ngoại cảnh tác động thời tiết, hải lưu, địa hình, an ninh - Xây dựng đường giới hạn khu vực cần tránh - Đánh dấu mục tiêu hay sử dụng để xác định vị trí tàu ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 35 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI III KHOA HÀNG HẢI - Xác định khoảng cách đoạn đường (giữa điểm chuyển hướng) - Dự tính điểm neo chờ hai đầu bến nơi ẩn nấp gặp tình xấu thời tiết, cố… - Ghi chép nội dung thao tác, ấn phâm sử dụng, thơng số thuỷ triều, hải lưu hai đầu bến, vùng luồng hẹp… vào Passage Plan - Kiểm tra lại lượt cơng việc tiến hành (kết hợp với Danh mục kiểm tra buồng lái (Bridge Check lists), có sẵn tàu), săp xếp lại tồn hải đồ thao tác theo thứ tự hướng hành trình để tiện sử dụng THỰC HIỆN VÀ KIỂM SỐT KẾ HOẠCH Kế hoạch hành trình lựa chọn sau thuyền trưởng phê duyệt phải sỹ quan trực ca buồng lái thực nghiêm túc, khơng có quyền thay đổi Tuy nhiên tàu hành trình biển thực tế sai khác với kế hoạch Các ngun nhân gây phần lớn điều kiện khí tượng thủy văn dự tính theo kế hoạch khơng với thực tế, cố hàng hải bất thường, số thay đổi biển chưa kịp cập nhật… Do vậy, song song với việc thực kế hoạch lập, cơng việc theo dõi di chuyển tàu động thái tuyến hành trình phải kiểm sốt chặt chẽ, đảm bảo xử lý kịp thời trường hợp nguy hiểm để dẫn tàu đến đích cách an tồn hiệu Một cơng việc quan trọng để kiểm sốt kế hoạch thường xun xác định vị trí tàu §3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG ĐỊA VĂN I KHÁI NIỆM VỀ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU Như ta biết q trình dẫn dắt tàu theo tuyến đường vạch q trình dự đốn liên tục Do nhiều ngun nhân mà việc dự đốn tồn nhiều sai số sai số tích lũy dần theo thời gian khơng kiểm tra, đánh giá Khi ta có vị trí tàu xác định ta đánh giá mức độ xác vị trí dự đốn, loại trừ sai số tích lũy q trình dự đốn kiểm tra việc thực kế hoạch chuyến để phục vụ tốt cho cơng việc dẫn tàu Bản chất việc xác định vị trí tàu tìm mối liên quan vị trí mục tiêu với vị trí tàu thơng qua việc sử dụng dụng cụ hàng hải để xác định đại lượng đo từ tàu tới mục tiêu Tức ta xác định đường đẳng trị, đường có chứa vị trí tàu Sau xác định đường đẳng trị ta thao tác lên hải đồ tìm giao điểm chúng, vị trí tàu thời điểm xác định II KHÁI NIỆM ĐƯỜNG ĐẲNG TRỊ VÀ ĐƯỜNG VỊ TRÍ - Đường đẳng trị: quĩ tích tất điểm có trị số đại lượng đo sử dụng tiến hành xác định vị trí tàu - Đường vị trí : ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 36 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI Trong trường hợp đường đẳng trị có dạng đường cong phức tạp khó vẽ hải đồ, người ta thay đoạn đường đẳng trị gần vị trí tàu (hay gần vị trí dự đốn vị trí tàu nằm gần vị trí dự đốn sai số dự đốn khơng q giới hạn cho phép) đoạn thẳng tiếp tuyến với để cơng việc xác định vị trí tàu thực nhanh chóng đảm bảo độ xác cho phép Các đoạn thẳng gọi đường vị trí III MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG ĐỊA VĂN Trong phương pháp xác định vị trí tàu địa văn, ta dựa vào mục tiêu mặt đất xác định rõ mắt thường dụng cụ hàng hải có ghi rõ hải đồ để tìm mối tương quan chúng với vị trí tàu Các dụng cụ thường sử dụng để quan trắc là: - La bàn (từ quay): dùng để xác định phương vị mục tiêu - Sextan : dùng để đo góc kẹp hai mục tiêu độ cao mục tiêu để xác định khoảng cách tới mục tiêu - Radar hàng hải : dùng để đo phương vị khoảng cách tới mục tiêu (xem phần “máy móc điện hàng hải”) Phương pháp đường phương vị : Vị trí tàu Vị trí tàu Phương pháp khoảng cách: ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 37 ĐẠI CƯƠNG HÀNG HẢI KHOA HÀNG HẢI R1 R1 Vị trí tàu R2 Vị trí tàu R2 Phương pháp phương vị khoảng cách: Phương pháp góc kẹp ngang ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH TRANG 38