Giáo trình đào tạo thuyền trưởng hạng ba - Hàng hải và thiết bị hàng hải

trạm truyền số liệu Công nghệ xử lý gồm: Tính lịch thiên văn, tính và hiệu chỉnh đồng hồ, hiệu chỉnh quỹ Bộ phận điều khiển trên mặt đất mô tả trên hình vẽ, các trạm giám sát không cần người trông coi, chịu sự kiểm soát của trạm điều khiển chính, có nhiệm vụ thu thập thông tin từ vệ tinh, liên tục kiểm soát vị trí vệ tinh, cập nhật thời gian và cung cấp lịch sao cho vệ tinh dùng để đảm bảo sự đồng bộ thời gian với thời gian chuẩn và vị trí trên trái đất. các dữ liệu này được truyền về trạm điều khiển chính Hình 5.2 Trạm điều khiển chính tiếp nhận, xử lý các thông tin, sai số dữ liệutừ các trạm giám sát truyền về và cập nhật, biên tập các bản tin đạo hàng, cung cấp thời gian chuẩn, tính toán các thông số vệ tinh, đưa ra các lệnh điều khiển rồi truyền chúng đến các trạm dẫn động, định giờ phát đến các vệ tinh GPS 5.1.3. Khâu sử dụng gồm Khi ta di chuyển hay dừng tại chỗ, máy thu GPS nhận tín hiệu từ vệ tinh rồi tính tóan định vị. Kết quả tính được là tọa độ hiển thị trên màn hình bộ ghi số liệu. Bộ ghi số liệu là máy cầm tay, có phần mềm thu thập số liệu. Bộ ghi số liệu có thể ghi vị trí hoặc gắn thông tin thuộc tính với vị trí. Máy tính, phần mềm xử lý số liệu: Hệ thống GPS có kèm theo phần mềm xử lý số liệu. Sau khi thu thập số liệu ở thực địa, phần mềm chuyển số liệu vị trí và thông tin thuộc tính sang máy tính (PC), sau đó phần mềm sẽ nâng cao độ chính xác (bằng kỹ thuật phân sai). Phần mềm xử lý số liệu GPS còn có chức năng biên tập hoặc vẽ. Phần mềm này cũng hỗ trợ thu thập các yếu tố địa lý và thông tin thuộc tính cho GPS hoặc các cơ sở dữ liệu khác. 5.2 Nguyên lý xác định vị trí bằng GPS Hình 5.3 Để giải thích một cách đơn giản, theo như hình 22.04, đầu tiên giả sử đã biết vị trí của hai vệ tính trong không gian, cả hai vệ tinh và máy thu của người sử dụng đều trang bị các đồng hồ đồng bộ với nhau. Khi vệ tinh phát ra một tín hiệu vào thời điểm được ghi lại trên đồng hồ người sử dụng và người sử dụng thu nhận được tín hiệu đó sau 1 giây, thời lượng sóng truyền lan từ vệ tinh đến người sử dụng là c.t (trong đó c là tốc độ sóng radio trong không gian bằng 300.000 km/s). Vị trí của người quan sát nằm trên một quả cầu tưởng tượng có bán kính R = c.t. Vị trí người quan sát vừa nằm trên quả cầu tưởng tượng vừa nằm trên trái đất, cho nên vị trí đó chắc chắn nằm trên đường giao nhau của mặt quả cầu và mặt trái đất, đó là đường vị trí thứ nhất A. Cùng cách như vậy, đồng thời đo khoảng cách đến một vệ tinh khác ta có đường vị trí thứ hai B. hai điểm P là vị trí của người quan sát. Hai đường vị trí này cắt nhau tại hai điểm, trong đó điểm P là vị trí của người quan sát. Hai điểm đó thường cách nhau rất xa nên không thể nhầm lẫn được Để thực hiện việc đo khoảng cách, có 3 vấn đề cần giải quyết: Xác định mối quan hệ giữa đồng hồ máy thu GPS của người dùng với đồng hồ trên vệ tinh phương pháp đo thời gian với độ chính xác cao, sai số thời gian 10-7s tương với sai số đo khoảng cách là cxt = 3x108x10-7 = 30 mét thông báo cho người sử dụng thời gian chính xác mà vệ tinh phát tín hiệu 5.3 Độ chính xác của hệ thống GPS Sai số do hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh không chính xác Khoảng cách tính toán từ vệ tinh đến máy thu phụ thuộc vào khoảng thời gian truyền tín hiệu ∆T mà máy thu đo được. Mặt khác khoảng thời gian ∆T lại phụ thuộc rất lớn vào đồng hồ của vệ tinh và của máy thu GPS. Trên mỗi vệ tinh người ta trang bị đồng hồ nguyên tử có độ chính xác rất cao, nó có sai số không quá 2.10 -3 s trong 1 ngày. Tuy nhiên đồng hồ nguyên tử vệ tinh lại lệch so với giờ chuẩn 10 -3 s và tuy độ lệch này luôn được hiệu chỉnh, song số hiệu chỉnh này vẫn có sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của vị trí tàu. Sai số này khoảng 15m Sai số do lập lịch vệ tinh không chính xác Trên cơ sở quan sát vệ tinh, khâu điều khiển dự đoán, tính toán quỹ đạo, vị trí của vệ tinh trong tương lai để cung cấp cho máy thu tính toán xác định vị trí. Tuy nhiên, quỹ đạo của vệ tinh lại chịu ảnh hưởng của lực hấp dẫn của nhiều thành phần như: trái đất, mặt trời và các thiên thểcó độ lớn khó tính toán trước được nên việc lập lịch vệ tinh dễ có sai số. Tất cả các nguyên nhân này gây sai số đối với vị trí xác định khoảng 8.4m Sai số do tầng khí quyển Khi sóng truyền từ vệ tinh xuống mặt đất phải xuyên qua lớp khí quyển bao quanh nên nó làm cho sóng truyền thay đổi tốc độ và bị khúc xạ đặc biệt là khi xuyên qua tầng ion. Sai số do tầng ion tác động lên vị trí xác định vào khoảng 20-30m vào ban ngày và 3-6m vào ban đêm, sai số này không thể hiệu chỉnh và khử hết nên nó vẫn tồn tại khoảng 2m Sai số lựa chọn Với mục đích bảo mật, sai số này khoảng 39 m. đối với máy thu GPS thì sai số này được biết trước và loại trừ được Sai số do nhiễu máy thu, do phản xạ, do người quan sát di chuyển Tổng hợp sai số này khoảng 6m Độ suy giảm mức chính xác -sai số DOP Đặc tính hình học của vệ tinh được thể hiện bằng thông số DOP, thông số đặc tính hình học này biểu thị độ chính xác của vị trí tàu. Về mặt hình học, có thể coi như nếu các vệ tinh càng phân bố rộng trên không gian thì độ chính xác càng tăng, giống như trường hợp góc kẹp giữa các đường vị trí càng gần 900 trong hàng hải địa văn thì độ chính xác càng cao Tổng hợp trung bình các loại sai số trên được thống kê theo bảng sau: Nguyên nhân gây sai số Sai số Sai số do đồng hồ vệ tinh 15m Sai số tầng ion và độ trễ ở tầng khí quyển 5.5m Sai số do phản xạ 6m Sai số do đồng hồ máy thu 3m Sai số lựa chọn SA 30m Sai số do lịch vệ tinh khơng chính xác 8.4m Cc sai số khác 20m CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 Câu 1: Trình bày những khái niệm cơ bản về quả đất? Câu 2: Trình bày các phép chiếu trên hải đồ? Câu 3: Trình bày các sai số trong hệ thống GPS? Câu 4: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 2 đường khoảng cách? Câu 5: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 3 đường khoảng cách? Câu 5: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 2 phương vị? Câu 6: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 3 phương vị? Câu 7: Trình bày cách xác định vị trí tàu bằng 1 phương vị và 1 khoảng cách? Chương II THIẾT BỊ HÀNG HẢI Bài 1 MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM KĐ MF TTĐK CB L h T F 1.1 Nguyên lý hoạt động của máy đo sâu hồi âm 1.1.1 Nguyên lý đo sâu bằng sóng âm TTĐK: trung tâm điều khiển. MF: máy phát. F: màng dao động phát. T: màng dao động thu. KĐ: khuyếch đại. CB: chỉ báo. Hình 1.1 Để đo độ sâu dưới đáy tàu người ta sử dụng phương pháp sau: từ trung tâm điều khiển phát, điều khiển máy phát để tạo ra xung dao động cực mạnh phát xuống máy phát. Xung dao động qua màng dao động phát tạo ra sóng siêu âm phát xuống đáy biển. Khi sóng siêu âm gặp đáy biển, phản xạ trở lại, màng dao động thu nhận được sóng siêu âm, người ta đo được khoảng thời gian phát và thời gian thu. Vì vậy, tính được độ sâu dưới đáy biển theo công thức sau: h = c: Vận tốc sóng siêu âm trong nước biển. t: Thời gian thu và phát. L: Khoảng cách giữa màng dao ñoäng thu vaø phaùt. Để chỉ báo tín hiệu độ sâu, màng dao động thu sóng siêu âm để biến thành dao động điện áp đến bộ phận khuyếch đại tín hiệu, đưa đến trung tâm điều khiển rồi đến máy chỉ báo độ sâu. Nếu độ sâu lớn thì L/2 rất nhỏ so với c.t/2 nên độ sâu có thể viết: h = Thực tế, nhiều máy đo sâu hiện nay người ta chỉ sử dụng một màng dao động kép (vừa phát, vừa thu) nên khử được sai số do có khoảng cách L. Như vậy, việc đo sâu bằng sóng âm thực chất là việc đo khoảng thời gian giữa lúc phát và thu sóng siêu âm. Vì khoảng thời gian này rất nhỏ, nên việc đo được chúng tương đối phức tạp. Để biểu thị độ sâu đo được thông qua thời gian đo được bằng nhiều phương pháp như: Dùng đèn chỉ thị độ sâu. Ghi độ sâu bằng băng giấy. Dùng màn hình điện tử. Chỉ báo bằng số. Phương pháp tạo ra sóng siêu âm: Các dụng cụ thủy âm (máy đo sâu), người ta dùng phương pháp sau để tạo sóng âm: Trong môi trường đàn hồi, người ta đặt một nguồn phát sóng siêu âm (màng dao động phát). Màng dao động đó có bề mặt tiếp xúc với các phần tử của môi trường và làm thay đổi áp lực của môi trường, sự thay đổi trạng thái của môi trường bị nén hoặc dãn ra nhờ sự đàn hồi mà được truyền từ phần tử này sang phần tử khác. Đó là sự truyền sóng siêu âm trong môi trường. Nếu trong vùng có sự tác động của nguồn âm, ta đặt một vật có khả năng dao động dưới tác dụng của môi trường bên ngoài thì vật đó sẽ lặp lại những dao động của nguồn. Như vậy, ta thu được sóng siêu âm (màng dao động thu). Sau đây là những phương pháp tạo ra và thu sóng siêu âm. Phương pháp tạo sóng siêu âm (chế tạo ra màng dao động phát): Hiệu ứng từ thuận: khi cho một thanh kim loại có từ tính như: niken, côban, và cuốn xung quanh nó những vòng dây, sau đó cho dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua thì lúc này thanh kim loại bị thay đổi kích thước (thay đổi chiều dài, chiều rộng theo quy luật của tần số nguồn điện tác dụng). Hình 1.2 ∆L ∆L L Nếu ta có nhiều thanh kim loại như trên ép chặt lại với nhau như thế và cho dòng điện xoay chiều hoặc một chiều dưới dạng xung điện cực mạnh chạy qua thì dưới tác dụng của dòng điện, các thanh kim loại sẽ thay đổi kích thước theo quy luật tần số dòng điện và như vậy các thanh kim loại sẽ va đập vào nhau, lúc đó phát ra âm thanh có tần số nhất định. Nếu các thanh kim loại được ép với nhau càng chặt thì tần số âm càng lớn, sẽ tạo ra sóng siêu âm. Lợi dụng hiệu ứng này người ta chế tạo ra màng dao động phát. Phương pháp thu sóng siêu âm (chế tạo màng dao động thu): Hình 1.3 v ∆L ∆L Hiệu ứng từ nghịch: gồm thanh kim loại như: niken, xung quanh có cuộn dây. Nếu ta dùng lực cơ học để làm thay đổi chiều dài của thanh niken bằng cách kéo hoặc nén thì lúc này thanh kim loại có nhiễm từ. Trọng lượng của cuộn dây đó ta thấy suốt điện động ra của cuộn dây luôn tỉ lệ với tần số kéo nén, gọi là hiện tượng cảm ứng từ nghịch. Áp dụng để chế tạo màng dao động thu sóng hình sin Màng dao động thu dựa trên nguyên lý sau: gồm các thanh niken ép lại với nhau và có cuộn dây xung quanh, khi sóng âm phản xạ trở về từ đáy biển, tác dụng vào thanh kim loại. Lúc này sóng âm truyền trong môi trường nước biển chạy qua lớp tiếp giáp với môi trường thứ hai là thanh kim loại niken, làm kim loại này rung lên theo tần số của nguồn âm, các thanh kim loại này va đập vào nhau chúng di chuyển tường đối trong lòng cuộn dây mà thanh kim loại niken đã có từ tính sẵn nên trong cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng. Như vậy tín hiệu sóng âm thu về được chuyển thành tín hiệu điện. Nhược: Nguồn tiêu thụ của màng dao động tương đối lớn. Thông thường 1500 – 2000(V) phóng qua cuốn dây này mới tạo ra được công suất yêu cầu của máy phát Rất nguy hiểm cho người thợ sửa chữa. Tần số phát ra trong 1 phạm vi từ 24 Khz – 35 Khz Kích thước của màng dao động thu phát cồng kềnh Chọn tần số sóng siêu âm để đo sâu: Người ta sử dụng sóng siêu âm để đo sâu vì nó có những ưu điểm sau: Sóng siêu âm dễ phát ra búp phát hẹp từ màng dao động phát để tập trung năng lượng xuống đáy biển, giảm được công suất của máy phát, sự tập trung năng lượng còn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của màng dao động phát. Sinα = K α: Góc mở cực đại của búp phát. K: hệ số phụ thuộc vào nguồn phát. d: Kích thước màng phát. Như vậy, ta thấy nếu tăng tần số (giảm bước sóng) thì giảm, lúc đó tăng khả năng định hướng của búp phát. Mặt khác, giảm bước sóng sẽ làm tăng khả năng phản xạ ở bề mặt. Tuy nhiên, nếu bước sóng giảm thì sự tổn hao năng lượng lớn, tầm xa giảm. Nếu dùng sóng âm có tần số thấp (bước sóng lớn) thì dễ lọt tạp âm, búp phát rộng, hệ số định hướng giảm, năng lượng bị phân tán trên nhiều hướng do đó năng lượng phát đi không được xa. Ta thấy chọn tần số làm việc cho máy đo sâu phù hợp với kiều kiện hàng hải tương đối phức tạp, có nhiều mâu thuẩn. Thông thường, các máy đo sâu hiện nay người ta chọn tần số 20 – 50 KHz, một số máy có thể chọn tần số cao hơn (phù hợp cho các máy dò tìm cá). Các máy đo sâu hiện nay có thể thay đổi được tần số phát để phù hợp với điều kiện hàng hải. 1.2 Thiết bị tự ghi độ sâu Băng truyền động quấn qua hai ròng rọc được kéo bằng một mô tơ quay nhanh với tốc độ ổn định chính xác, trên băng truyền động gắn một ghi ép chặt trên mặt giấy ghi. Trên bề mặt giấy ghi tráng một lớp kim loại mỏng (thường dùng lá nhôm), trên đó phủ một lớp chất không dẫn điện mỏng nữa. Khi có một điện thế dẫn quan kim ghi thì lớp trên của kim loại bị cháy và làm lộ ra lớp kim loại với màu sắc khác Hình 1.4 Khi máy hoạt động, nam châm kích phát, gắn trên băng truyền động, lướt qua đầu cảm biến (gắn cố định) thì mạch điện được đóng kín khiến máy phát tạo ra một xung dao động cơ học và phát sóng âm vào đáy biển. cùng lúc đó kim ghi cũng chỉ đúng vị trí “zero” trên thang tỷ lệ giấy ghi. Trong khi bút ghi vẫn tiếp tục di chuyển thì một phần năng lượng của xung phản hồi từ đáy biển được bộ tạo dao động thu nhận được và chuyển từ tín hiệu cơ thành tín hiệu điện rồi đưa qua bộ khuếch đại và đưa về bút ghi vẽ thành một vệt đen trên giấy ghi để chỉ báo độ sâu Khi thay đổi các thang đo khác nhau thì cũng thay đổi tốc độ mô tơ cho phù hợp Ngoài hai phương pháp chỉ báo độ sâu như trên còn có loại chỉ báo theo nguyên lý kỹ thuật số 1.3 Sai số của máy đo sâu hồi âm Sai số do máy đo sâu hồi âm nhận được có thể chia ra làm hai loại: sai số dụng cụ và sai số phương pháp. Sai số dụng cụ: là sai số sinh ra do sự chưa thật hoàn chỉnh của thiết bị, của các chi tiết máy hay do sự điều chỉnh chưa hợp lý. Muốn hạn chế sai số này phải lắp đặt, chỉnh lý, bảo quản, khai thác máy một cách thích hợp. Sai số phương pháp: sai số này chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài hay sinh ra từ nguyên lý của máy đo sâu hồi âm. Sau đây là một số loại sai số này: Sai số mạch 0 Như ta đã biết theo nguyên lý đo sâu thời điểm phát thì kim ghi (hoặc tia quyét phải bắt đầu ứng với vị trí 0 m trên thước. Nhưng trong thực tế khi bắt đầu phát thì kim ghi hoặc tia quyét xuất phát ở thời điểm ±0m Nếu ở vị trí -0m người ta gọi là hiện tượng phát sớm Nếu ở vị trí +0m người ta gọi là hiện tượng phát muộn Phát sớm hay phát muộn đều có kết quả đọc độ sâu sai. Để kiểm tra trực giác khi hoạt động máy đo sâu thì 1 số máy người ta lắp thêm đường zero liner. Lúc đó người ta xoay núm zero liner về vị trí 0m. Một số máy người ta dùng đường zero liner để điều chỉnh theo đường mớn nước. Như vậy độ sâu đọc được ta không cần phải cộng thêm mớn nước của con tàu. Một số máy đo sâu không lắp thêm thiết bị này thì vấn đề điều chỉnh phát đúng vạch 0 gặp rất nhiều khó khăn yêu cầu có thợ sửa chữa chuyên ngành. Sai số do tốc độ truyền âm tính toán khác với trị số thật: Khi tính toán, thiết kế máy đo sâu hồi âm, người ta lấy tốc độ truyền âm trong nước biển là một giá trị không đổi (1500 m/s). Nhưng thực tế, tốc độ truyền âm là một hàm của nhiều biến số như: độ mặn, nhiệt độ, áp suất, độ sâu, sự khác nhau của một số vùng nước, tốc độ truyền âm của mỗi vùng cũng khác nhau, sự chênh lệch giữa tỷ số tốc độ thật và tốc độ tính toán có thể lớn đáng kể, ảnh hưởng tới độ chính xác của phép đo. Người ta xác định sai số này bằng công thức: dh = h (-1) h: độ sâu khi đo (độ sâu đo được trên máy). Co: tốc độ tính toán của sóng siêu âm. C: tốc độ thật của sóng siêu âm. Khi Co > C thì dh mang dấu âm. Khi Co < C thì dh mang dấu dương. Tốc độ truyền âm trong nước biển từ: 1460 m/s đến 1550 m/s. Sai số do đáy biển nghiêng: A B h' h g g C Các máy đo sâu sử dụng sóng siêu âm với tần số khoảng 20 -35 MHz. Để tăng tính định hướng, với khoảng tần số này, màng dao động phát phát sóng siêu âm xuống đáy biển thành búp phát có góc mở a. Như vậy, khi đáy biển nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc g thì máy đo sâu sẽ đo được độ sâu h’ khác với độ sâu thực thẳng đứng dưới đáy tàu h. Do đó, độ sâu đo được sẽ mang một sai số là: Dh = h – h’ Xét tam giác ABC ta có: h = -> Dh = - h’ = h’ (secg - 1) Hình 1.5 Như vậy, ta thấy độ nghiêng của đáy biển càng lớn thì Dh càng tăng. Khi g < 300, sai số này không đáng kể so với độ sâu đo được. Ảnh hưởng của tàu lắc tới độ chính xác của máy đo sâu: Khi tàu lắc, bề mặt của màng dao động thu phát luôn bị dao động. Mặt khác, cũng bị ảnh hưởng của bọt khí dưới đáy tàu. Như vậy, làm cho sự truyền âm giữa lúc phát và thu và thu không đúng thực tế với độ sâu dưới đáy tàu, làm giá trị độ sâu đo được mang sai số. Sai số do ảnh hưởng của tàu lắc rất khó xác định. Vì vậy, trong thực tế người ta không tính đến nó. Để giảm ảnh hưởng của tàu lắc đến sự hoạt động của máy đo sâu hồi âm, chủ yếu người ta chọn vị trí lắp đặt màng dao động ở vị trí thích hợp nhất. Sai số do có đường cơ bản: Khi đo độ sâu ở các vùng có độ sâu nhỏ (<20m) thì ta phải tính toán khoảng cách giữa màng dao động thu đến màng dao động phát theo công thức tính độ sâu dưới đáy tàu: h = Nhưng giả sử, ta dùng công thức gần đúng để tính toán giá trị độ sâu: h = Giả sử khi đo sâu, giá trị độ sâu đo được không ảnh hưởng của các sai số khác thì:hđo = Ta có sai số do đường cơ bản sinh ra: Dh = h – hđo = - Hay Dh = - hđo Để khắc phục sai số này, các máy đo sâu hiện nay người ta đặt màng dao động thu và phát gần chung một vị trí hoặc màng dao động kép vừa phát vừa thu sóng siêu âm. Như vậy, sẽ loại trừ được sai số này Bài 2 : RADAR 2.1 Tác dụng của radar Phát hiện mục tiêu. Đo khoảng cách tới mục tiêu. Đo góc mạn của mục tiêu. Hành trình khi tầm nhìn xa hạn chế. Đồ giải tránh va, tìm kiếm cứu nạn. Dẫn luồng, quan sát mặt biển. 2.2 Sơ đồ nguyên lý chung Máy phát: Tạo ra xung VTĐ siêu cao tần có công suất lớn đảm bảo đủ để thám sát mục tiêu ở thang tầm xa yêu cầu. Máy thu: Thu tín hiệu phản xạ từ mục tiêu trở về biến đổi chúng thành tín hiệu điện (xung ảnh). Máy chỉ báo: Hiển thị tín hiệu thu được thành hình ảnh, từ đó thao tác được phương vị, khoảng cách đến mục tiêu. Chuyển mạch: Đưa tín hiệu từ máy phát ra anten và đưa tín hiệu từ anten vào máy thu mà không cho chúng đi sai tuyến tránh ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các bộ phận khác. Đồng bộ: Điều hoà hoạt động của các bộ phận, bảo đảm cho chúng hoạt động độc lập và đồng bộ với nhau. Khi máy phát hoạt động thì máy thu ngưng hoạt động và ngược lại. 2.3 Thu phát sóng radar Khi radar bắt đầu phát xung thì trên màn hình máy chỉ báo người ta bắt đầu cho tia quét chạy từ tâm ra biên của màn hình. Khi xung phát gặp mục tiêu phản xạ trở về thì tín hiệu này được máy thu và khuyết đại đưa lên máy chỉ báo làm tia quét sáng lên thành một vùng có hình dáng kích thước theo cấu trúc mục tiêu. Hình 2.1 Như vậy ta chỉ cần đo khoảng cách từ tâm tia quét đến điểm sáng thì tính được khoảng cách đến mục tiêu đo. 2.4 Nguyên lý xác định cự ly Gọi t là thời gian từ khi phát sóng tới lúc thu sóng phản xạ trở về. C là vận tốc truyền sóng VTĐ. D là khoảng cách từ tâm màn hình đến điểm sáng do sóng phản xạ thu được trên màn hình. v là vận tốc quét ta có: D = C. Hình 2.2 2.5 Nguyên lý đo phương vị Để đo được góc mạn mục tiêu: Anten và tia quét quay đồng bộ và đồng pha với nhau + Đồng bộ: Anten và tia quét quay cùng 1 thời điểm và cùng 1 tốc độ + Đồng pha: Anten phát sóng về phía trục dọc tàu thì tia quét chỉ đúng 0 độ trên mặt chỉ báo Hình 2.3 Người ta thiết kế sao cho anten và tia quét quay đồng bộ với nhau. Nghĩa là chúng quay cùng tốc độ và khi búp phát trùng với mặt phẳng trục dọc tàu thì tia quét cũng phải chỉ đúng vạch 00 trên màn hình, khi đó hình ảnh trên màn hình sẽ tỉ lệ với thực địa. Để đo phương vị tới mục tiêu chỉ cần đo phương vị của ảnh mục tiêu trên màn hình 2.6 Các loại ảnh trên màn ảnh radar 2.6.1- Ảnh ảo do phản xạ nhiều lần. Hình 2.4 Khi tàu ta đi gần các mục tiêu lớn phản xạ sóng tốt, thì sóng phản xạ qua lại giữa tàu và mục tiêu nhiều lần dẫn tới ngoài ảnh thật ra còn có 1 hoặc nhiều ảnh ảo nằm phía sau ảnh thật. Đặc điểm các ảnh ảo này là cách xa tâm và nhỏ dần, ảnh thật nằm gần tâm và lớn nhất. Các ảnh này nằm trên cùng 1 hướng và cách đều nhau. Tín hiệu phản xạ nhiều lần có thể giảm hay loại bỏ bằng cách giảm độ khuếch đại hay chỉnh đúng A/C SEA. 2.6.2 Anh ảo do búp phát phụ: Hình 2.5 Màn ảnh chuyển động thật Mỗi khi bộ phận quét quay, một vài năng lượng bức xạ sẽ vượt ra khỏi giới hạn của búp phát được gọi là các búp phát phụ. Nếu có 1 mục tiêu xuất hiện ở nơi mà búp phát chính cũng như búp phát phụ phát hiện được nó, các tín hiệu do búp phát phụ gây nên sẽ xuất hiện ở 2 bên ảnh thật ở cùng 1 khoảng cách tới tàu. Các búp phát phụ thường chỉ ảnh hưởng ở khoảng cách ngắn và từ các mục tiêu cho sóng phản xạ mạnh. Ta có thể giảm hay loại bỏ bằng cách giảm độ khuếch đại hay chỉnh đúng A/C SEA. 2.6.3 Ảnh do phản xạ thứ cấp: Nếu gặp những mục tiêu phản xạ tốt như đê chắn sóng, cầu thì sóng từ radar đập vào các mục tiêu đó rồi phản xạ tới các mục tiêu khác. Tới gặp mục tiêu sau này nó lại phản xạ về mục tiêu 1, sau đó mới phản xạ trở về anten. Như vậy tín hiệu phản xạ sau khi phản hồi từ mục tiêu sẽ về anten bằng con đường gián tiếp. Hình 2.6 Khi đó trên màn hình sẽ xuất hiện ảnh ảo của mục tiêu thứ 2, có cùng hướng với bề mặt phản xạ và có khoảng cách tới tàu khác so với tín hiệu phản xạ trực tiếp, cách bề mặt phản xạ với khoảng cách từ mục tiêu thật tới bề mặt này. Anh ảo này không xác định, khi vị trí tương đối giữa tàu ta và mục tiêu thay đổi thì ảnh này mất. 2.6.4 Anh ảo do nhiễu giao thoa: Nếu tàu ta đi gần tàu khác mà trên tàu đó có radar đang hoạt động có cùng tần số với radar tàu ta thì nhiễu do radar tàu đó gây nên đối với tàu ta là những đường cong đứt nét chạy từ tâm ra biên màn ảnh. Để khử nhiễu này, trên radar có nút IR. Ảnh của mây: Khi tàu chạy trong vùng có thời tiết xấu, trời có nhiều mây thấp, khi bật radar thì trên màn hình cũng bắt được ảnh của chúng do chùm búp phát cũng chụp vào các đám mây và các đám mây này cũng phản xạ tín hiệu sóng radar về anten. Anh của chúng là những đám sáng trôi bồng bềnh không cố định. Để giảm ảnh do mây ta giảm thang tầm xa. 2.7 Các chế độ định hướng của radar Chế độ chỉ hướng mũi tàu: HEAD UP Trên màn ảnh radar, dấu mũi tàu SHM luôn cố định tại vạch 00 của vòng khắc độ cố định. Khi tàu quay trở, SHM vẫn đứng yên, ảnh các mục tiêu cố định sẽ quay ngược huớng quay trở của tàu. Ưu điểm: sự phân bố của ảnh các mục tiêu trên màn hình giống thực tế hiện trường khi nhìn từ buồng lái trên tàu về phía mũi nên thường sử dụng khi điều động tàu, khi ra vào luồng hay hành hải ở nơi đông tàu thuyền qua lại. Khuyết điểm: Khi tàu quay trở, ảnh các mục tiêu quay trở theo chiều ngược lại tạo các vệt nhòe trên màn hình, làm khó quan sát, không xác định được các mục tiêu gần nhau, đo thiếu chính xác. Không cho biết hướng thật 1 cách trực quan. Chỉ đo được góc mạn (phương vị tương đối) của mục tiêu. Muốn xác định được phương vị của mục tiêu phải lấy giá trị góc mạn cộng hướng đi, hoặc ở một số radar có thể kết hợp việc sử dụng vòng phương vị di động. Chế độ chỉ hướng bắc thật: NORTH UP Ở chế độ này radar phải nối với la bàn. Vạch dấu mũi tàu trên màn ảnh sẽ lệch đi 1 góc so với điểm 00 đúng bằng hướng đi thực tế của tàu (dấu mũi tàu cùng toàn bộ màn ảnh xoay đi 1 góc đúng bằng hướng chạy tàu). Khi đó ta đọc góc kẹp giữa vạch 00 và đường ngắm qua ảnh mục tiêu sẽ cho ta biết phương vị của nó. Khi tàu quay trở, SHM quay theo, luôn đảm bảo chỉ báo đúng hướng thực tế của tàu, ảnh các mục tiêu cố định sẽ cố định. Ưu điểm: Anh các mục tiêu cố định giữ nguyên khi tàu quay trở nên màn ảnh không bị nhòe, dễ quan sát, xác định vị trí chính xác. Quang cảnh trên màn hình radar giống trên hải đồ. Thường được dùng khi hành hải xa bờ hay khi dùng xác định vị trí tàu làm người quan sát dễ nhận mục tiêu hơn. Khuyết điểm: Màn ảnh xoay đi 1 góc đúng bằng hướng chạy tàu nên dễ gây cảm giác sai nhất là khi chạy hướng Nam. Quang cảnh thực tế phía trước mũi tàu và màn hình khác nhau, không dùng để ra vào luồng. Chế độ chỉ hướng lái tàu: COURSE UP Chế độ là chế độ mà trong đó màn hình được cài đặt ở 1 hướng nào đó, thường là hướng chạy tàu. Vì thế khi quan sát trên màn hình ta thấy chế độ này tương tự chế độ chỉ hướng mũi tàu, chỉ khác là vạch dấu mũi tàu sẽ dao động khi tàu bị đảo hướng quanh. Ưu điểm: tương tự như chế độ hướng mũi tàu. Ngoài ra, khi tàu quay trở, vì dấu mũi tàu quay còn các mục tiêu đứng yên nên màn ảnh không bị nhòe. Chú ý: ở chế độ này khi tàu thay đổi hướng ở góc lớn, ta phải cài đặt lại hướng cho màn hình. 2.8 Những lưu ý khi khai thác radar Trước khi cho radar hoạt động cần quan sát không có người đứng gần an ten, đề phòng an ten quay đập vào người có thể gây tử vong. Khi cần làm việc tại vị trí anten, phải mang dây và mũ bảo vệ, phải đảm bảo đã tắt nguồn điện radar và treo biển báo không được cho radar hoạt động, đang sửa chữa. Trong máy có các bộ phận chứa điện áp cao có thể gây sốc điện đe dọa tính mệnh con người. Vì vậy khi máy hư hỏng hoặc cần điều chỉnh bên trong phải mời chuyên viên kỹ thuật hoặc thông báo cho người cung ứng máy để điều chỉnh, sửa chữa, không được tự ý thóa mở máy. Trong máy có những bộ phận tích điện mạnh, vì vậy sau khi tắt nguồn điện 2, 3 phút vẫn còn tồn tại điện tích mạnh có thể gây nguy hiểm. Khi cần bảo dưỡng, điều chỉnh phải đợi ít nhất 3 phút sau khi tắt nguồn điện rồi mới tiến hành. Ảnh hưởng c