TÀI LIỆU THI SỸ QUAN VẬN HÀNH BOONG PHẦN MÁY ĐIỆN HÀNG HẢI

máy móc điện và vô tuyến điện
Câu 78: Đặc điểm của la bàn loại 1 con quay, những lu ý khi sử dụng, bảo
quản.
+ Ưu điểm:
- Phần từ nhạy cảm chỉ có 1 con quay, cấu tạo gọn nhẹ, tiện lợi khi sử
dụng và có thể trang bị cho các loại tàu có kích cỡ khác nhau.
- Phơng pháp treo chủ yếu dùng các vòng các đăng.
- Dùng phơng pháp gắn bình thủy ngân thông nhau để biến con quay
thành la bàn con quay.
- Có khả năng đa nhanh trục chính con quay về mặt phẳng kinh tuyến
bằng cách tác động trực tiếp vào bộ phận nhạy cảm.
- Làm mát bằng không khí tự nhiên cho nên cấu trúc đơn giản.
- Nguồn điện cung cấp có thể là 1 chiều hoặc xoay chiều.
+ Nhợc điểm:
- Tốc độ con quay thấp 11.000vòng/phút, khả năng chỉ hớng và ổn định hớng kém.
- Do khả năng ổn định hớng kém nên khi tàu thay đổi chế độ chuyển động
sinh ra sai số quán tính tích luỹ, sai số này tồn tại 2,5h sau khi tàu thay đổi chế
độ chuyển động, đạt giá trị cực đại ở a chu kỳ.
- Không có bộ khử sai số tốc độ, thờng phải sử dụng bảng hiệu chỉnh hoặc
cơ cấu cơ khí.
+ Khắc phục:
- Không sử dụng la bàn để đo phơng vị sau khi tàu thay đổi chế độ chuyển
động.
- Không để các vật nhiễm từ lại gần la bàn.
- áp dụng số hiệu chỉnh sai số tốc độ khi sử dụng.
- Đảm bảo nguồn điện ổn định.
- Thờng xuyên so sánh với la bàn từ để phát hiện những bất thờng.
Câu 79: Đặc điểm của la bàn loại 2 con quay, những lu ý khi sử dụng, bảo
quản.
+ Ưu điểm:
- Mômen động lợng của con quay lớn, tốc độ con quay cao 20.000

vòng/phút cho nên khả năng chỉ hớng, ổn định hớng cao, do đó chịu ảnh hởng
của sai số quán tính ít hơn.
+ Nhợc điểm:
- Có cầu tạo phức tạp.
- Do đặc điểm treo bằng chất lỏng cho nên phụ thuộc nhiều vào tỷ trọng
chất lỏng, đòi hỏi phải pha chế chất lỏng nâng đợc chính xác.
- Do đặc điểm là dòng điện truyền qua con quay thông qua chất lỏng cho
nên độ dẫn điện của chất lỏng đóng vai trò rất quan trọng. Độ dẫn điện này phụ
thuộc vào nhiệt độ nên yêu cầu dải nhiệt độ cho phép hẹp vì vậy phải áp dụng cơ
cấu làm mát cỡng bức dẫn tới thiết bị cồng kềnh.
- Việc đa nhanh con quay về mặt phẳng kinh tuyến phải thông qua cơ cấu
riêng làm cho hệ thống phức tạp.
- Vận hành phức tạp & thờng xuyên quan tâm đến việc làm mát.
+ Khắc phục, nâng cao độ chính xác:

XTPRO- 2009

1


máy móc điện và vô tuyến điện
- Nếu la bàn có cấu tạo bộ khử sai số tốc độ, vĩ độ thì cần tiến hành khử.
- Để la bàn làm việc ổn định phải thờng xuyên kiểm tra dòng con quay, độ
cao quả cầu...
- Đảm bảo nguồn điện luôn ổn định.
- Bảo quản la bàn theo đúng định kỳ, đúng chỉ dẫn, 1 năm phải thay chất
lỏng 1 lần.
Câu 80: Đặc điểm của la bàn điều khiển điện từ trờng, những lu ý khi sử
dụng, bảo quản.
* Nguyên lý:

Dùng một thiết bị chỉ hớng và đo độ nghiêng đờng chân trời và duy trì hớng của la bàn và xác định độ nghiêng giữa mặt la bàn và mặt phẳng chân trời.
* Hoạt động của la bàn:
Trớc khi sử dụng la bàn loại này cần phải làm đồng bộ hớng với la bàn con
quay hoặc la bàn từ hoặc với một hớng chính xác nào đó.
Khởi động hệ thống mô tơ lai phơng vị và góc nghiêng khi tàu quay trở,
mô tơ sẽ lai sẽ làm đĩa la bàn quay để tàu luôn chỉ đúng hớng và khi máy đo độ
nghiên chân trời xác định góc nghiêng thì mô tơ lai góc nghiêng sẽ kéo mặt số la
bàn song song với điện từ trờng.
* Lu ý:
Phải đặt trục của la bàn theo hớng Bắc ban đầu.
Nguồn cấp cho động cơ và cá động cơ phải hoạt động cho tốt.
Công tác bảo quản cả phần cơ khí, các khớp nối của bánh răng ở mức sai
số nhỏ nhất.
Khi sử dụng đợc các la bàn khác phải dừng loại la bàn này vì loại la bàn
này chỉ dùng ở vùng vĩ độ cao.
Câu 81: Đặc điểm của hệ thống làm mát trong la bàn con quay, những lu ý
khi khai thác.
a. Phng phỏp lm mỏt bng nc ngt: ỏp dng cho la bn Kurt.
Hot ng theo phng thc tun hon (dựng nc bin bm vo lm mỏt
qua van iu chnh nc vo, bm nc ngt vo qua van iu chnh vo ng
rut g t trong chu dung dch v tr v bm theo ng khộp kớn). Dao ng
treo la bn con quay b ly nhit dn n nc ngt trong ng cng b núng
lờn.
Vỡ vy ta phi iu chnh nhit la bn cho phự hp bng cỏch lm mỏt
qu cu nhy cm l lng trong dung dch
duy trỡ thng xuyờn lm mỏt thỡ bm nc bin hot ng lm mỏt
nc ngt v x ra bin.
Lng nc vo nhiu hay ớt c quyt nh bi van iu chnh v thụng
qua mt l kim tra.
t ng lm mỏt khi nhit thay i thỡ khi nhit núng lờn rle

nhit nõng lờn phớa trờn lm chi tip im bờn di ca rle nhit h xung m
ng cao su dn nc lm mỏt v lng nc vo lm mỏt nhiu hn cũn quỏ
trỡnh khỏc thỡ ngc li.
b. Phng thc lm mỏt bng qut giú.

XTPRO- 2009

2


máy móc điện và vô tuyến điện
Di chu la bn ngi ta gỏn 1-2 qut giú tin hnh lm mỏt dung
dch, hot ng ca qut giú tựy thuc vo lng dung dch nhiu hay ớt. Qut
giú ny cng cú th hot ng c nhit cao v t ng ct khi nhit
thp.
Loi ny dựng cht dch tõm v gi thy ngõn nờn m bo qu cu
nhy cm luụn luụn l lng trong dung dch.
Nhit cao quỏ gii hn rle nhit bỏo ng ngi s quan hng hi
trc tip bt cụng tc in cho mch khi nhit dung dch xung thp qua
nhit cụng tỏc thỡ h thng cũi bỏo nhit kờu ta ngt qut.
c. Phng phỏp lm mỏt la bn con quay loi 1 con quay:
Khi con quay trc tip tỏc ng vo khụng khớ nú quay to ra mt lung
giú thi i lu t mt sau ca con quay do vy nú t ng lm mỏt hon ton
khụng cú h thng lm mỏt bt buc.
Câu 82: Sai s tc ca la bn con quay v cỏch khc phc i vi cỏc loi
la bn, nhng chỳ ý khi s dng.
1) Định nghĩa: sai số tốc độ của lbcon quay (v) sinh ra khi tàu chuyển động với
hớng đi và tốc độ không thay đổi.
2) Nguyên nhân: do tàu chuyển động cong trên vỏ trái đất với vận tốc không
đổi ngời ta gọi là chuyển động tơng đối, mặt khác trái đất lại chuyển động quay

xung quanh trục của nó với vận tốc góc đ, nh vậy tàu bị kéo theo với vận tốc
góc theo . Theo cơ học lý thuyết thì sẽ xuất hiện gia tốc Criolit tác động vào
tâm tầu trong đó có lbcon quay, gia tốc Criolit có độ lớn:


c = 2.e .vr .sin ( e , vr ) = 2. .v.sin ( e , vr ) Fc = M .c đây chính là
lực Criolit tác dụng vào lbcon quay gây ra sai số.
3) Thành lập công thức tính sai số ( v).
Bớc 1:


v = vE + v N
vE = v.sin HT
v N = v. cos HT

Nt
vN

v
HT
E

W

vE

(1)

(2)
Trong đó v là vận tốc thật của tàu (vận

tốc của tầu so với nền đất), HT là hớng thật.
Công thức (1) đặc trng cho tàu chuyển động
tròn song song với mặt phẳng xích đạo, công
thức (2) đặc trng cho tàu chuyển động tròn dọc
theo cung kinh tuyến cho nên ta có các vận tốc
góc tơng ứng:

1 =

vE
v.sin HT
=
R . cos R . cos

(3)

2 =

vN v. cos HT
=
R
R

(4)

XTPRO- 2009

3

máy móc điện và vô tuyến điện
Bớc 2: Lập hệ toạ độ Ox0y0z0 thuộc mặt phẳng chân trời.
Bớc 3: Tìm tổng vận tốc góc trên trục x0, y0, z0.

Ux0 = . cos + 1. cos = . cos +
Uy0 = 2 =

v.sin HT
( > 0)
R

(5)

v. cos HT
( < 0)
R

(6)



V .sin HT
Uz0 = ( .sin + 1.sin ) = .sin +
tg ( < 0 )
R


Bớc 4: Dựng mặt phẳng chân trời và vẽ
Ux0, Uy0, Uz0 lên mặt phẳng toạ độ.

w

x0
vN

Bớc 5: Cho trục chính con quay chênh
khỏi mặt phẳng chân trời 1 góc , mặt
phẳng kinh tuyến 1 góc .

1

y0

vE
S
2

Bớc 6:

(7)

R


y = Ux0 .sin Uy0 .cos Ux0 . zUy0 ( > 0)
sin , cos 1 vì nhỏ.

(8)

0

z = .cos Uz0 .cos Uz0 ( > 0)

0

(9)

Tất cả các vận tốc góc chiếu lên trục Ox con quay không gây tiến động,
bỏ qua không xét, tuy nhiên nó có ảnh hởng đến vận tốc quay riêng nhanh chậm
của con quay. Nhng trong thiết kế thì vận tốc quay riêng của con quay cực lớn
= 12.10 3 ữ 35.10 3 vòng/phút.
Bớc 7: Xác định mômen ngoại lực.


Ly = a p( < 0 ) Ly = C. = B.

B áp dụng cho lbcon quay hạ thấp trọng tâm.
C áp dụng cho lbcon quay có bình thuỷ ngân thông nhau.
Bớc 8: Tìm mômen kháng.


Ry = H z ( < 0 ) Ry = H ( Uz0 )


Rz = H y ( > 0) Rz = H ( Ux0 . Uy0 )
qt

(10)
(11)

qt

Bớc 9: Mômen quán tính R y , R z 0 vì nhỏ.
Bớc 10:

XTPRO- 2009

4


máy móc điện và vô tuyến điện



R y + LY = 0


Rz + Lz = 0

Bằng cách chiếu lên Oy, Oz ta đợc:
R y + B. = 0

Rz = 0

(12)

Thay (10) và (11) vào hệ phơng trình (12) ta đợc:

H ( Uz0 ) + B. = 0

H ( Ux0 . Uy0 )

(13)

Hệ phơng trình vi phân (13) biểu diễn sai số của lbcon quay khi tàu
chuyển động với vận tốc và hớng đi không đổi, muốn tìm sai số thì ta tìm vị trí
cân bằng động của lbcon quay r , r ; về ý nghĩa thì r là góc chênh của trục
chính con quay khỏi mặt phẳng chân trời tại vị trí cân bằng còn r là góc lệch
của trục chính con quay so với mặt phẳng chân trời bắc thật, nó chính là sai số
cần tính toán. Để tính đợc 2 giá trị này ta có 2 cách:
Cách 1: Tính ngay vị trí cân bằng động tại hệ phơng trình vi phân, đây là
cách đơn giản nhất và nhanh nhất.
H .Uz0


=
r

=0
r = const
B




'
Uy

r = const
r = 0

r = 0

Ux0

'

r

(a )
'

(b )
'

( )

Thay môđun của giá trị Ux0 ,Uy0 vào b ' ta đợc:

r =

v. cos HT
( Radian )
R . . cos + v.sin HT

57 0 3.v. cos HT
r =
(độ)
R . . cos + v. sin HT

r = v : sai số tốc độ của lbcon quay.

Cách 2: ta chuyển hệ phơng trình này sang hệ phơng trình , độc lập,
giải phơng trình vi phân này ta cũng tìm đợc vị trí cân bằng động có kết quả nh
trên.
4) Nhận xét và kết luận.
Dấu (-) trong công thức biểu thị khi tàu chạy các hớng về phơng bắc từ
0
0
0 ữ 90 và 270 0 ữ 360 0 thì trục chính con quay lệch về phía tây của bắc thật, trong
tính toán ta lấy dấu (-), khi tàu chạy về hớng nam 90 0 ữ 270 0 thì trục chính của
con quay lệch về phía đông của bắc thật, trong tính toán ta lấy dấu (+). Tóm lại

XTPRO- 2009

5


máy móc điện và vô tuyến điện
dấu của sai số hoàn toàn phụ thuộc cosHT, khi cosHT mang dấu (+) thì biểu thức
mang dấu (-) và ngợc lại.
Sai số tốc độ của lbcon quay hoàn toàn không phụ thuộc loại lb 1 con
quay, loại lb 2 con quay, loại lb con quay điều khiển điện từ trờng nghĩa là tất cả
các loại lbcon quay đều có chung một sai số tốc độ nh nhau. Từ công thức trên ta
có thể lập bảng tính hoặc vẽ đồ thị theo các kiểu dạng khác nhau, tốc độ biến
thiên khi lập bảng căn cứ vào 3 thông số vận tốc, HT, vĩ độ ta chọn đợc sai số v .
Bảng tính hay đồ thị đều phải nội suy trong tính toán và mức độ chính xác có
khác nhau.
Sai số tốc độ của lbcon quay đạt tới vô cùng (không xác định đợc giá trị)
khi và chỉ khi mẫu số R . . cos + v. sin HT 0 lúc đó ta tìm đợc vĩ độ mà
v.SinHT
lbcon quay mất tác dụng cos =

đại lợng R . = vtrái đất tại xích
R .
đạo=900 hải lí/giờ, cho giá trị v và HT ta có đợc vĩ độ tới hạn

th = arccos

v. sin HT
R .

ở gần xích đạo sai số này bé nhất vì cos 1 .
Khi tàu chạy song song với vĩ tuyến thì cosHT=0 nên sai số tốc độ =0.
Khi tàu chạy theo cung kinh tuyến HT = 0 0 ,180 0 thì cos HT = 1 nên
sai số này đạt cực đại.
Trong tính toán ngời ta thờng dùng công thức gần đúng vẫn đảm bảo cho

57 0 3.v. cos HLcq
độ chính xác v =
.
900. cos
5) Các phơng pháp khử sai số tốc độ trong lbcon quay.
Phơng pháp 1 (phơng pháp giải tích): dựa vào công thức gần đúng hoặc
công thức chính xác, lập bảng tính hay đồ thị theo 3 biến số: v, HT hoặc HLcon
quay, cos , căn cứ vào 3 thông số này ta tra vào bảng đợc giá trị v , giá trị v
có thể cho ngay trong bảng. Nếu không cho thì ta căn cứ vào cách lập luận của
hớng để lấy dấu HLcq = HT ( v ) .
Phơng pháp 2: dựa vào công thức trên để lập bảng tính tự động cho lbcon
quay, một số lbcon quay có bộ phận khử sai số tốc độ tự động do đó ngời ta gắn
thêm vào HT lbcon quay một khối hiệu chỉnh sai số, trên khối này nó có một
núm đặt tốc độ khắc từ 0 ữ 25kts cách nhau 5kts và một núm đặt giá trị vĩ độ từ
0 ữ 75 0 . Đối với la bàn 1 con quay thì ngời ta đặt thêm 1 công tắc để lựa chọn vĩ

độ N(S) nhằm mục đích khứ sai số r =

D
.tg , riêng hớng lbcon quay đợc đa
c

truy theo tự động do đó trên bảng điều khiển không có công tắc nhập hớng la
bàn.
Cõu 83: Sai s quỏn tớnh v sai s lc, cỏch khc phc i vi cỏc loi la
bn.

XTPRO- 2009

6


m¸y mãc ®iÖn vµ v« tuyÕn ®iÖn
I - Sai số quán tính.
1) Sai số quán tính loại 1.
a) Định nghĩa.
Sai số quán tính loại 1 lbcon quay xuất hiện khi tàu thay đổi chế độ
chuyển động (thay đỏi vận tốc, hướng hoặc đồng thời cả 2), lúc đó xuất hiện gia
tốc quán tính, gia tốc này tác dụng vào trọng tâm của bộ phận nhạy cảm lbcon
quay (bỏ qua thiết bị dập dao động không
NLcq
HLcq2
tắt) gây ra sai số.
v1
b) Phân tích nguyên nhân.
HLcq1

Giả sử tàu chuyển động với vận tốc
∆vNLcq
không đổi nhưng hướng thay đổi.
v2
v1 = v2 = const.
HLcon quay1 → HLcon quay2
∆vNLcon quay = v1.cosHLcon quay1 v1.cosHLcon quay2

∆vNLcq
∆t

=

v1
( cos HLcq1 − cos HLcq2 )
∆t

∆t: khoảng thời gian tàu thay đổi hướng.
∆vELcq v1
= ( sin HLcq2 − sin HLcq1 )
∆t
∆t
∆v
∆v
⇒ lim NLcq = a N ; lim ELcq = aE
∆t → 0
∆t → 0 ∆t
∆t
tâm

∆vELcq

ELcq

Giả sử xét lbcon quay hạ thấp trọng
W

Nhìn vào hình vẽ trong trường hợp này ta thấy Fqt gây mômen đối với
trục Ox không gây tiến động cho lbcon quay do đó không gây ra sai số nên bỏ
S

qua. Còn Fqt do aN gây ra gây mômen với trục Oy con quay, theo tính chất 2 thì
trục chính con quay sẽ tiến động đến
WLcq
mômen Ly, kết quả làm trục chính con
quay lệch khỏi hướng ban đầu gây ra
sai số.
FqtW = − M .a E
Ta có thể lập luận cho các trường
NLcq
hợp khác tương tự như trên.
c) Công thức.
Gia tốc quán tính loại 1 tác dụng FqtS = − M .a N
G
vào lbcon quay muôn hình muôn vẻ vì
tàu chuyển động trên mặt nước với tốc
Z
ELcq
độ và hướng thay đổi khác nhau trong
từng trường hợp do đó phân tích lực tác dụng vào lbcon quay rất phức tạp và

khó biểu diễn bằng phương trình toán học chính xác. Đây là công thức ta phải
bỏ bớt những thành phần vô vùng bé và cho tàu chuyển động theo 1 hướng đi
hoặc 1 tốc độ nhât định thì công thức thu được chỉ là công thức gần đúng nhưng
vẫn đảm bảo kết luận cơ bản của sai số quán tính.

XTPRO- 2009

7


m¸y mãc ®iÖn vµ v« tuyÕn ®iÖn
δ 1j = δ j max .e − ht . cos ωtd t

(1)

δjmax
: sai số quán tính cực đại.
t
: thời gian tồn tại sai số quán tính.
h
: hệ số tắt dần.
ωtd
: tần số góc dao động tắt dần.
Trong tính toán người ta thường quan tâm đến biên độ sai số quán tính cự
đại là:
 cos ϕ

δ 1j max = ( δ v 2 − δ v1 ).
− 1 (2)
 cos ϕ∗ 

δv1
: sai số tốc độ của lbcon quay khi tàu đạt v1.
δv2
: sai số tốc độ của lbcon quay khi tàu đạt v2.
ϕ
: vĩ độ tàu hành trình (vĩ độ đặt lbcon quay).
ϕ*
: vĩ độ tính toán chuẩn riêng cho lbcon quay.
Ví dụ: lbcon quay kiểu Kurs có ϕ* = 600
d) Nhận xét.
- Sai số quán tính loại 1 là sai số tắt dần theo thời gian, cực đại ngay sau
khi tàu kết thúc chế độ chuyển động.
- Thời gian tồn tại sai số quán tính loại 1 phụ thuộc vào vĩ độ chạy tàu và
sự biến thiên tốc độ ( δ v 2 − δ v1 ) .
v . cos HLcq2
v . cos HLcq1
δv2 = − 2 0
; δ v1 = − 1 0
90 . cos ϕ
90 . cos ϕ
Vậy sai số này phụ thuộc vào biến thiên tốc độ theo phương bắc lbcon
quay và phụ thuộc vào vĩ độ.
- Thực nghiệm tính toán và đo đạc thực tế cho thấy vĩ độ càng cao (cao
hơn vĩ độ chuẩn) thì sai số cực đại càng lớn, thời gian tồn tại sai số càng lâu. Ở
vĩ độ thấp thì sai số cực đại bé và thời gian tồn tại sai số quán tính loại 1 là ít.
e) Phương pháp giảm lắc.
- Có 1 số lbcon quay hiện đại người ta yêu cầu có độ chính xác cao, người
ta lắp thêm thiết bị khử sai số quán tính loại 1 tự động và loại này được gọi là
lbcon quay không “chao”.
- Chế tạo lbcon quay không “chao” là rất phức tạp vì nó đưa thêm thiết bị

điều khiển tự động vào bộ phận nhạy cảm lbcon quay theo quy luật và vĩ độ, lợi
ích thu lại trong sử dụng đối với ngành tàu hàng không đáng kể như giá thành
chế tạo quá đắt. Do đó nó chỉ được sử dụng trên tàu quân sự hiện đại như lbcon
quay Kurs 5 của Liên Xô.
- Tất cả lbcon quay dùng trên tàu hàng hiện nay không có thiết bị khử sai
số quán tính.
2) Sai số quán tính loại 2.
a) Định nghĩa.
Sai số quán tính loại 2 xuất hiện khi tàu thay đổi chế độ chuyển động, lực
quán tính tác dụng vào trọng tâm của thiết bị dập dao động không tắt của lbcon
quay gây ra sai số.

XTPRO- 2009

8


máy móc điện và vô tuyến điện
b) Phõn tớch nguyờn nhõn.
- Gi s xột lbcon quay con lc thy lc. Nu ta dựng vt nng phớa Tõy
dp dao ng khụng tt thỡ chớnh vt nng phớa Tõy ny ó gõy ra sai s quỏn
tớnh loi 2.
Gi s tu gi nguyờn vn tc v i hng trong khong thi gian t. Ta
cú:
v( cos HLcq1 cos HLcq2 )
aN = lim
FqtS = M .a N
t 0
t
v( sin HLcq2 sin HLcq1 )

aE = lim
FqtW = M .aE
t 0
t
M: khúi lng vt nng phớa Tõy.
W

Nhỡn vo hỡnh v ta thy Fqt gõy mụmen vi trc Ox, khụng gõy tin
S

ng lch hng nờn b qua khụng xột. Cũn Fqt vuụng gúc vi mt phng con
quay gõy mụmen vi trc Oz lm trc chớnh con quay tin ng khi hng ban
u gõy ra sai s quỏn tớnh. Cỏc trng hp khỏc ta cng phõn tớch tng t.
c) Cụng thc.
d) Nhn xột.
Nú thuc loi nhng sai s quỏn tớnh tt dn theo thi gian khi tu kt
thỳc ch chuyn ng thỡ sai s ny l bộ nht, sau ú tng dn v thc hin 1
dao ng tt dn theo thi gian. Thi gian tn ti ph thuc vo v t lbcon
quay, vo khong thi gian thay i ch chuyn ng.
e) Lm gim.
Mt s lbcon quay yờu cu cú
chớnh xỏc cao ngi ta lp t
vật nặng
thờm thit b kh sai s quỏn tớnh
FqtS
loi 2 nh lbcon quay Kurs 4 v 5.
FqtW
i a s lbcon quay hin nay dựng
WLcq
trờn tu khụng cú thit b kh sai s ELcq

quỏn tớnh loi 2 vỡ thc t sai s ny
FqtS vuông góc mpcq
bộ v thng t ng gim dn theo
FqtS đi ra
thi gian.
mpcq
3) Sai s quỏn tớnh tng hp: l
Z
tng i s ca sai s quỏn tớnh loi
1 v 2.

0j = 1j + 2j
* Nhn xột:
Sai s ny thuc loi sai s quỏn tớnh tt dn theo thi gian, v nh
hn v tớnh toỏn chun thỡ sai s quỏn tớnh loi 1 v 2 trỏi du nờn sai s tng
hp nh v ngc li.
* Chỳ ý:
i vi lbcon quay khụng cú thit b kh sai s quỏn tớnh loi 1 v 2 thỡ
khi tu thay i ch chuyn ng, sai s quỏn tớnh tng hp s tn ti trong 1

XTPRO- 2009

9


m¸y mãc ®iÖn vµ v« tuyÕn ®iÖn
khoảng thời gian t, thời gian tồn tại phụ thuộc vào vĩ độ, nếu vĩ độ cao thì thời
gian tồn tại lâu và ngược lại.
* Phương pháp làm giảm trong sử dụng:
Khi tàu thay đổi chế độ chuyển động thì ta không nên đo phương vị la bàn

đến mục tiêu ngay mà phải chờ cho tàu chuyển động trên hướng đi mới khoảng
15 đến 20 phút. Khi khử độ lệch la bàn từ nếu lấy lbcon quay làm chuẩn ta cần
chú ý đến các điều kiện.
δ 0j
δ 0j
ϕ = 00

1
0
-1
-2

t (phót)
15 30 45 60 75 90 105

ϕ = 300

1
0
-1

t (phót)
15 30 45 60 75 90 105

-2

H×nh 1

H×nh 2

δ 0j
3

2

ϕ =7 00

1
0
-1
-2

t (phót)
30

60

90 120 150 180 210
H×nh 3

Nhìn vào hình 1, 2, 3 ta thấy ở vĩ độ thấp sai số quán tính tổng hợp bé,
thời gian tồn tại khoảng 95 phút, ở vĩ độ càng cao sai số quán tính tổng hợp càng
lớn (khi ϕ = 700) thì thời gian tồn tại sai số khoảng 210 đến 230 phút, điều này
giúp chúng ta khi sử dụng lbcon quay ở vĩ độ cao thì tốt nhất là chạy tàu trên
hướng đi mới ít nhất là 30 phút. Ở vĩ độ thấp thì ta có thể bỏ qua sai số này vì
sai số bé (±10).
II - Sai số lắc.
1) Định nghĩa: Sai số lắc của la bàn xuất hiện khi tàu lắc.
2) Nguyên nhân.
- Khi tàu lắc, gia tốc quán tính lắc tác dụng vào trọng tâm của LBCON

QUAY gây ra mômen quán tính và
NLcq
nó làm trục chính con quay lệch khỏi
J
HLcq
hướng chỉ ban đầu gọi là sai số.
- Khi tàu lắc hỗn hợp người ta
phân tích thành lắc ngang và lắc dọc.
WLcq
ELcq
Thực nghiệm cho thấy lắc ngang gây
Jqt
sai số lớn và cần phải xét, lắc dọc
gây sai số nhỏ nên có thể bỏ qua.
SLcq
Làn sãng
3) Thành lập công thức.

XTPRO- 2009

10


m¸y mãc ®iÖn vµ v« tuyÕn ®iÖn
Giả sử tàu lắc ngang đơn thuần, do đó làn sóng đánh vào mạn tàu.
Giả sử tàu lắc ngang theo quy luật hình sin có gia tốc tiếp tuyến là:

J = J max .sin ωk t

T

ωk

: thời gian
: tần số góc lắc ngang.

Chu kỳ lắc ngang: Tk =

2π
= 13 ÷ 14 s
ωk

Tàu chở khách cỡ lớn Tk = 21 ÷ 23s

J qt = − J max .sin ωk t
J qtELcq = J max .sin ωk t cos HLcq

(1)

J qtSLcq = J max .sin ωk t sin HLcq

(2)

Chính gia tốc này tác dụng vào trọng tâm LBCON QUAY gây ra lực quán
tính NS, EW.

FqtE = M .J qtE

(3)

FqtS = M .J qtS

(4)

M: khối lượng bộ phận nhạy cảm của la bàn con quay.
Sau nửa chu kỳ thì nó gây ra quán tính bắc, tây và có độ lớn như quán tính
đông, nam.
E

W

Nhìn vào hình vẽ thấy Fqt và Fqt gây mômen đói với trục x con quay,
lúc cùng chiều với vận tốc góc quay riêng, lúc thì ngược chiều, nó làm cho vận
tốc góc con quay tăng hoặc giảm, làm ảnh hưởng không đáng kể nên không xét.
N

S

Còn Fqt và Fqt gây ra mômen cùng chiều nên trên trục z 0 chính mômen
này gây ra sai số lắc lbcon quay.
Tính lz trong cả 1 chu kỳ và lấy giá trị trung bình:

l z0 = FqtS .a.sin γ
vì γ là góc dịch chuyển tâm do lực quán tính gây ra là rất bé nên:
FqtE M .J qtE J qtE
sin γ = tgγ =
=
=
P
M .g
g

l z 0 = M .J qtS .a.sin γ = aM .J max .sin ωk t cos H Lcq
1
⇔ Lz0 = aM .J max .sin 2 ωk t.sin 2 H Lcq .
2g
T

k
B 2
sin ω t.dt
∑ Lz0 = 2 g 2 .J max .sin 2 H Lcq . ∫ T k
k
0

XTPRO- 2009

11


m¸y mãc ®iÖn vµ v« tuyÕn ®iÖn

∑ Lz0 =

2
B.Tmax
.sin 2 H Lcq

(5)
4g 2
* Tíh mômen đối với trục y.

N
S
Ta thấy trên hình học mômen Fqt và Fqt gây mômen trên trục y trong
cả chu kỳ có dấu ngược nhau cho nên xét tổng thể trong 1 chu kỳ khép kín bằng
0. Điều này ta có thể lập công thức chứng minh tương tự như trên, thành phần
xuất hiện trong công thức là:
Tk
sin 2ωk t.dt

∫

=0
Tk
Để tính được sai số ta phải dực vào phương trình vi phân của lbcon quay:
0

 H .( α '−ωd sin ϕ ) + Bβ = 0

 H .( β '−ωd cos ϕ ) + ∑ l z = 0

( a)
( b)

Tìm vị trí cân bằng động có 2 cách:
- Đưa phương trình trên về hệ
WLcq
thống phương trình vi phân α, β
(phức tạp).
- Lấy ngay vị trí cân bằng
động ở hệ phương trình vi phân

FqtW
NLcq
S
Lcq
(đơn giản hơn).
N
α γ
Fqt
FqtS
Tại vị trí cân bằng:
G
G
ELcq
α = α r
α ' = α 'r = 0
⇒
FqtE


β
=
β
β
'
=
β
'
=
0



r
r
P
Thực tế ta chỉ cần quan tâm
z0
đến vị trí cân bằng động so với mặt
phẳng kinh tuyến là α vì nó chính là sai số về hướng đi, còn β là góc chênh của
trục chính con quay so với mặt phẳng chân trời tại vị trí cân bằng α.

αr =

∑ Lz0

ωd cos ϕ .H

=

2
B.J max
. sin 2 2 H Lcq

4 g 2ωd . cos ϕ .H

Đây chính là sai số lắc của lbcon quay.
4) Nhận xét.
- B: là mômen trọng lực đối với lbcon quay hạ thấp trọng tâm. Với lbcon
quay có bình thủy ngân thông nhau thì thay B = C.
B = a.M.g.
a ≠ 0 thì tồn tại sai số có nghĩa là tâm treo của con quay trùng với tâm

khối lượng của con quay. Đối với con quay cân bằng thì a = 0.
- Gia tốc tiếp tuyến:

J max = θ max .ρ

ρ: khoảng cách từ trọng tâm lbcon quay đến trọng tâm tàu. Từ công thức
thấy gia tốc góc θmax là đại lượng khách quan không phụ thuộc vào yếu tố điều

XTPRO- 2009

12


máy móc điện và vô tuyến điện
chnh nờn ta cú th gim lc trong lp t lbcon quay nh sau: a lbcon quay
v gn vi trng tõm ca con quay thỡ nh, iu ny trong thc t khú lm.
- HLcon quay: khi hng súng ỏnh vo tu EN, WN, ES, WS thỡ sai s lc
bng 0 vỡ ngi ta chng minh rng hng H Lcon quay chớnh bng hng súng
ỏnh vo tu thụng qua hỡnh v khi thnh lp cụng thc ny.
Sai s lc cc i: khi tu chy EN, WN, ES, WS thỡ sin2H Lcon quay = 1 sai
s ny cc i theo hng.
- : xớch o cos = 1 nờn sai s bộ. vựng cc thỡ cos = 0 nờn sai s
ny t giỏ tr cc i.
- H: mụmen ng lng ca lbcon quay, H cng ln thỡ sai s lc cng
nh v ngc li.
5) Gim lc.
- t lbcon quay gn trng tõm con tu (khú thc hin).
- Gim giỏ tr B bng cỏch s dng lbcon quay cú b phn nhy cm cõn
bng.
B = M.a.g (a = 0)

- Tng mụmen ng lng ca lbcon quay lờn rt ln.
- Chng rung cho b phn nhy cm ca lbcon quay bng cỏch lp 4 lũ xo
hỡnh tr vo giỏ lbcon quay v treo b phn nhy cm ca lbcon quay bng
vũng cỏcng chng rung ngang v rung dc. Phng phỏp ny ỏp dng khỏ
nhiu.
* Chỳ ý:
Cụng thc trờn trong khi tớnh toỏn ó b lc quỏn tớnh tỏc dng vo thit
b dp dao ng khụng tt la bn gõy ra sai s lc. loi tr sai s ny i vi
lbcon quay dựng bỡnh thy bỡnh cht lng dp dao ng khụng tt thỡ ngi ta
chia bỡnh dp dao ng khụng tt ra nhiốu vỏch ngn riờng bit nhm mc ớch
gim mụmen mt thoỏng.
Cõu 84, 85, 86: u nhc im ca ch lỏi tay, lỏi t ng, lỏi s c,
phng phỏp s dng ti u.
a) \ Lái tay.
Sau khi khởi động xong máy lái thì việc điều khiển tàu đợc thực hiện trực
tiếp bằng việc điều khiển vôlăng lái, góc bẻ lái theo yêu cầu sẽ đợc chỉ thị trên
mặt chỉ báo (Rudder order indicator). Khi bánh lái quay đợc tới góc bẻ lái yêu
cầu thì kim chỉ báo góc bẻ lái thực sẽ cho ta biết góc bẻ lái thực của bánh lái.
Phơng pháp lái tay, ngời ta còn gọi là phơng pháp lái theo lệnh. Trong quá
trình lái ngời thuỷ thủ thực hiện trực tiếp quay vôlăng theo lệnh của sỹ quan.
Trong khi lái phải chú ý nghe lệnh, thực hiện lệnh, trả lời lệnh một cách nhanh
chóng. Trong trờng hợp quan sát thấy cần thiết phải đổi hớng cho tàu mà cha
thấy sỹ quan ra lệnh, lúc đó ngời thuỷ thủ lái phải nhắc khéo ngời sỹ quan đa ra
lệnh mới bằng cách nhắc lại lệnh cũ đã đợc thực hiện rồi.
Trong trờng hợp lái thẳng thế thì ngời lái phải quay vôlăng lái sao cho tàu
hành trình theo một hớng cố định bằng cách lái căn cứ vào các mục tiêu cố định
trớc mắt, hoặc lái theo la bàn, hoặc căn cứ theo 2 cột trớc mũi. Trong phơng pháp

XTPRO- 2009

13


máy móc điện và vô tuyến điện
này ngời thuỷ thủ phải tuyệt đối tuân thủ theo lệnh của sỹ quan chỉ huy, không
đợc tuỳ tiện đổi hớng đi của tàu hoặc thực hiện sai lệnh bởi vì vậy sẽ gây nguy
hiểm cho con tàu. Khi chuyển từ lái tự động sang lái tay thì vôlăng lái (Steering
wheel) phải đợc đa về vị trí 0 tức là kim chỉ thị góc bẻ lái yêu cầu ở giữa mặt chỉ
báo, sau đó bật công tắc chức năng về vị trí MAN.
Trong trờng hợp lái theo la bàn điện thì phải chờ cho la bàn hoạt động ổn
định và tiến hành đồng bộ la bàn phản ảnh với la bàn chính.
*Chú ý: sau mỗi ca trực hoặc thay thuỷ thủ lái cần kiểm tra hoạt động của
hệ thống lái thuỷ lực bằng cần lái lever ở cả 2 van điện từ N01 và N02.
b) Lái tự động.
Khi la bàn điện đã ổn định theo hớng bắc nam và việc đồng bộ la bàn phản
ảnh và la bàn chính đã thực hiện xong thì phơng pháp lái tự động theo la bàn sẽ
đợc tiến hành nh sau:
- ấn và xoay núm đặt hớng (núm số 9) sao cho kim chỉ góc đặt hớng trùng
với hớng đặt.
- Bật công tắc chức năng sang vị trí AUTO, lúc này tàu sẽ đi theo hớng yêu
cầu.
- Cách chuyển hớng đi trong lái tự động: khi tàu đang ở chế độ lái tự động
muốn chuyển hớng ta nhấn nút COURSE SETTING KNOB (núm số 9) và xoay
kim chỉ góc đặt hớng chỉ vào hớng đi yêu cầu, khi đó tàu sẽ chuyển hớng đi mới.
- Trong lái tự động khi hớng đi thay đổi quá 150 thì chuông báo động lệch
hớng sẽ kêu và khi hớng đi thay đổi dới 150 thì nó sẽ tắt.
*Chú ý: khi đặt hớng trong trạng thái tự động mà góc đặt hớng là lớn thì ta
không đợc xoay núm số 9 liên tục mà ta phải xoay núm số 9 sao cho kim đặt hớng lúc đầu dịch chuyển đợc 100, sau đó ta quan sát thấy mũi tàu đã dịch chuyển
đợc 50 thì ta lại dịch chuyển kim đặt hớng thêm 50 nữa. Khi mũi tàu dịch chuyển
đợc 50 tiếp theo ta xoay núm số 9 sao cho kim đặt hớng dịch chuyển 50 và cứ nh

vậy ta chuyển kim đặt hớng tới hớng cần đặt.
- Công tắc điều chỉnh trong lái tự động.
+ Điều chỉnh thời tiết: từ nguyên lý hoạt động của hệ thống ta thấy rằng cứ
mỗi khi có sự chênh lệch về hớng đi giữa hớng đặt và hớng thực tế, lập tức sẽ có
tín hiệu điều chỉhh bánh lái đa về hớng đã định. Tuy nhiên trong điều kiện thời
tiết sóng gió... có tác động ảnh hởng mạnh đến con tàu làm cho con tàu liên tục
bị chao đảo về hai mạn. Do đó dễ gây ra hiện tợng quá tải làm h hỏng máy lái.
Vì vậy ngời ta đa vào núm điều chỉnh thời tiết có giá trị từ 1 đến 12, khi biển
lặng ta đặt giá trị 0, khi biển động ta đặt giá trị từ 0 đến 12 tuỳ theo điều kiện
thời tiết sóng gió.
+ Điều chỉnh góc bẻ lái và tốc độ bẻ lái để tăng chất lợng lái tự động tức là
làm sao nhanh chóng đa tàu trở về hớng đi và bánh lái không phải bẻ nhiều, ta
dùng núm RUDDER ADJ và RATE ADJ điều chỉnh. Việc điều chỉnh này phụ
thuộc vào tải trọng, loại tàu... do đó phải có chuyên gia kỹ thuật tính toán cho
từng loại tàu.
c) Lái cần.
Bật công tắc cấp nguồn cho máy lái về vị trí EMER.

XTPRO- 2009

14


máy móc điện và vô tuyến điện
Để bánh lái quay sang phải hoặc sang trái ta quay cần gạt Lever sang vị trí S
hoặc P. Khi quay cần sang vị trí S bánh lái sẽ quay sang phải và ngợc lại khi
quay cần sang vị trí P bánh lái sẽ quay trái.
Khi quay cần Lever ta phải giữ cần, nếu để dừng bánh lái tại góc bẻ lái yêu
cầu ta quay cần gạt về giữa, để đa bánh lái về vị trí 0 ta quay cần Lever về phía
ngợc lại. Khi lái tàu theo phơng pháp này thì ơphải thờng xuyên qua sát góc bẻ

lái thực trên thiết bị chỉ báo góc bẻ lái thực (RUDDER ANGLE INDICATOR).
d) Lái sự cố.
Trong trờng hợp vì lý do nào đó các phơng pháp lái trên không thực hiện đợc thì ta có thể dùng phơng pháp lái sự cố bằng cách sử dụng bơm tay bơm trực
tiếp đẩy dầu lên xilanh để quay bánh lái. Khi sử dụng ta chỉ việc bật công tắc mở
van dầu ở gần tay bơm, khi muốn bơm dầu sang xilanh bên trái hoặc phải ta chỉ
việc bật công tắc mở van dầu sang trái hay phải. Sau đó dùng bơm tay để bơm
dầu vào xilanh đẩy piston sang trái hoặc sang phải theo yêu cầu của ngời lái. Khi
lái ở chế độ này quan sát góc bẻ lái trên kim chỉ báo góc bẻ lái thực đợc nối cơ
với bánh lái.
*Chú ý: khi thực hiện chế độ lái này xong thì phải để công tắc đóng mở van
ở vị trí giữa.
Cõu 87: Nhng sai s khi s dng mỏy o sõu, phng phỏp loi tr.
1) Sai số do tốc độ truyền lan của sóng âm trong môi trờng nớc biển.
Tốc độ truyền lan của âm trong môi trờng phụ thuộc tính chất của môi trờng
đó do các phân tử của mỗi môi trờng đàn hồi có trọng khối khác nhau, cũng nh
lực đàn hồi của chúng là khác nhau nên tốc độ truyền âm trong mỗi môi trờng là
khác nhau.
Công thức tính tốc độ truyền âm trong môi trờng nớc:
c=

e


e: môđun đàn hồi.
: tỉ trọng của môi trờng.
Xét trong môi trờng chất lỏng:
1
k

Thay e = c =

1
k

k: hệ số nén (hệ số đoản nhiệt của chất lỏng nén).
Tốc độ truyền lan của sóng âm trong môi trờng nớc biển thay đổi khi nhiệt
độ, độ sâu, độ mặn tăng lên, nhất là khi nhiệt độ của nớc tăng.
Để làm giảm sai số ngời ta tính toán và xây dựng biểu đồ đơn vị cho từng
máy và đợc ghi trong lý lịch máy, căn cứ vào đó tính đợc hc.

hc =

c c0
c0

c0 là tốc độ truyền sóng âm theo tính toán.
c là vận tốc siêu âm thực tế.
h là chỉ số đo sâu đúng của độ sâu h h0 = hc trong đó h0 là chỉ số đo đợc của
máy.

XTPRO- 2009

15


máy móc điện và vô tuyến điện
2) Sai số đờng cơ bản.
Đối với màng dao động thu phát độc lập:
2

2

t
t l
h = c h c
2
2 2

ở độ sâu lớn thì sai số này không đáng kể nên có thể bỏ qua.
3) Sai số do tàu lắc.
Khi tu lc thỡ giỏ tr o c khụng phi l giỏ tr ngn nht ngay phớa
di ỏy tu (ht) m l khong cỏch t ỏy tu n ỏy bin (vuụng gúc vi ỏy
tu - ho).
4) Sai số do đáy biển nghiêng.


hđ = ht

ht

ht

hđ

Đáy biển
Khi tàu không lắc

hđ = ht + h
h

Khi tàu lắc

Khi ỏy bin nghiờng gúc ln, gúc m bỳp phỏt ca mng dao ng ln thỡ
tớnh n nh hng ca súng õm kộm.
Giả sử >:
h = AD AC = ht hd
ht =

hd
cos

A

h = ht hd
1

h = hd
1 = hd ( sec 1)
cos

2
ht

hđ

Qua phân tích công thức trên ta thấy rằng ở trong
C
máy đo sâu hiện nay sai số h sẽ không ảnh hởng đến h

D

độ sâu đo đợc nếu nh <80, góc mở búp phát 2<300.
Đáy biển
5) Sai số do tốc độ động cơ điều khiển thiết bị
phát.
Trong máy đo sâu ngời ta dùng một động cơ điện quay cam điều khiển
phát tín hiệu, có thể là cam từ hoặc cam cơ tuỳ từng loại. Để có chế độ chính xác
thì tốc độ của động cơ phải bằng một hằng số, tốc độ này không phụ thuộc vào
điện áp cung cấp của nguồn mà phụ thuộc thang đặt độ sâu trên máy, thang đặt
độ sâu càng lớn thì tốc độ quay càng nhỏ và ngợc lại nhng phải là hằng số trong
thang đó. Nhng trong thực tế nguồn cung cấp bên ngoài vào động cơ luôn thay

XTPRO- 2009

16


máy móc điện và vô tuyến điện
đổi do vậy tốc độ động cơ thay đổi. Ngày nay ngời ta dùng bộ ổn áp điện để tự
động điều chỉnh do vậy điện áp vào động cơ luôn ổn định do đó sai số này bị loại
bỏ.
6) Sai số vạch không.
Tại thời điểm phát sóng đo sâu, về mặt nguyên lý thì kim chỉ thị phải đặt ở
đúng vị trí On; đối với máy chỉ thị hình thì gốc của vệt sáng phải ứng với vị trí 0
mét. Nhng thực tế thì kim ghi hoặc gốc của vệt quét nằm ở vị trí 0 mét nếu máy
phát phát sớm hoặc nằm dới vạch 0 mét nếu máy phát phát muộn. Cả 2 trờng hợp
trên đều dẫn tới sai số. Để giảm sai số này thì ngời ta điều chỉnh kim chỉ thị của
máy đo lúc máy thu bắt đầu hoạt động.
Cõu 88: Quy trỡnh khai thỏc v s dng mỏy o sõu hi õm, nhng lu ý.
I. Vận hành máy đo sâu NEL 5
Bớc 1: Chuẩn bị máy:

Ta đa đất cả các công tắc về vị trí tắt, riêng công tắc của thang độ sâu của
máy tự ghi đặt ở vị trí 1000 đối với máy chỉ thị đèn quay đặt ở vị trí H chiết áp
khuếch đại nên để ở vị trí trung bình từ 3 ữ 4, kiểm tra các cầu chì, các đèn báo
hiệu và băng giấy tự ghi có còn nguyên vẹn hay không, nếu h hỏng thì phải
thay thế.
Bớc 2: Vận hành máy:
a. Khi sử dụng nguồn AC xoay chiều thì ta bật công tắc trên hộp nguồn về
vị trí cấp điện. Sau đó tùy theo vị trí quan sát ở trên tàu mà ta sử dụng máy chỉ
thị hoặc máy tự ghi. Nếu đứng trong buồng hải đồ thì ta phải sử dụng máy tự ghi
độ sâu nh sau:
- Bật công tắc cấp nguồn cho máy tự ghi. Vôn kế chỉ thị điện áp U = 127V10%,
đèn báo nguồn sáng.
- Căn cứ vào vị trí dự đoán của tàu trên hải đồ để đặt thang độ sâu thích
hợp, nếu độ sâu < 200m ta bật công tắc về 200m, nếu lớn hơn thì ta bật về vị trí
2000. Lúc này máy đã hoạt động sẵn sàng. Tăng dần chiết áp khuếch đại để đặt
thang độ sâu. Nếu độ sâu đo đợc trên máy phát hiện thấy khác xa với độ sâu dự
đoán thì ta ấn núm đánh dấu độ sâu nghi ngờ.
Nếu độ sâu dự đoán dới đáy tàu < 15m thì ta bật công tắc khử nhiễu loạn số
0.
- Tắt máy tự ghi: Quay chiết áp khuếch đại về vị trí trung bình, sau đó đa
thang đặt độ sâu về vị trí 1000 máy ngừng hoạt động. Cuối cùng là tắt công tắc
cấp nguồn cho máy tự ghi và tắt công tắc nguồn trên hộp lọc.
- Nếu ngời quan sát đứng ở buồn lái thì ta bật công tắc cấp nguồn cho máy
chỉ thị, vôn kế chỉ thị nguồn và đèn báo nguồn sáng.
- Tùy theo độ sâu dự đoán để đặt thang độ sâu thích hợp. Nếu thang độ sâu
<100m thì ta đa thang độ sâu từ H về 100. Nếu > 100m thì ta đa thang độ sâu về
2000, lúc này máy đã hoạt động hoàn toàn.
Tăng dần chiết áp khuếch đại để đọc ánh chớp của đèn trên đĩa chỉ thị.
- Nếu độ sâu <15m, bật công tắc khử nhiễu loạn số 0.
- Tắt máy: Giảm khuếch đại về vị trí trung bình, đa thang độ sâu về vị trí H,

máy ngừng hoạt động.
- Tắt nguồn của máy chỉ thị, vôn kế chỉ báo về 0.

XTPRO- 2009

17


máy móc điện và vô tuyến điện
b. Sử dụng nguồn DC: Các bớc nh sau:
Bớc 1: Ta bật công tắc trên hộp lọc về vị trí khởi động "I" , chờ từ 3sữ5s thì
đa công tắc sang vị trí khởi động "II", nguồn điện chỉ trên vôn kế 127V.
Bớc 2: Vận hành máy tự ghi và vận hành máy chỉ thị (Giống nh trên).
II. Tóm tắt nội dung điều chỉnh máy đo sâu NEL 5
1. Điều chỉnh điện thế cung cấp cho máy đo sâu hồi âm.
Nếu điện thế của mạng điện tàu là 127V thì điện đợc đa đến cực 5,6 của
máy biến thế tự ngẫu trong hộp lọc, còn nếu mạng điện tàu là 220V thì đa tới cực
5,7.
Bộ lọc do nhà máy sản xuất ra dùng cho điện thế 220V. Điện thế đa vào
máy đo sâu hồi âm trong cả 2 trờng hợp đều đa tới cực 5 & 6 (127V).
Nếu vì nguyên nhân nào đó điện thế đa tới sơ đồ nhỏ hơn 127V thì bằng
cách chuyển dây dẫn 7 từ cực 5 tới cực phụ của biến thế tự ngẫu ta có thể đợc
điện thế 127V.
Còn nếu nh điện thế đa tới sơ đồ lớn hơn 127V thì phải chuyển dây dẫn 2 từ
cực 5 tới các cực phụ của biến thế tự ngẫu.
2. Điều chỉnh rơ le phát:
Chú ý: Những mạnh điện của rơle trong thời gian máy đo sâu hồi âm làm
việc đều có điện thế 1500V, vì vậy trớc khi tiến hành điều chỉnh rơ le cần phải
tắt máy đo sâu hồi âm.
ở rơ le ngoài ta điều chỉnh khe hở giữa công tắc (16) và (17) cũng nh điều

chỉnh độ căng của lò xo.
Khe hở giữa các công tắc khi phần ứng đợc hút vào phải ở khoảng
0,7ữ1mm. Khe hở đợc điều chỉnh bằng cách thay đổi công tắc trên (17). Lò xo
kéo cần phải đáp ứng độ bền vững cho máy hoạt động khi điện thế của mạng
điện tàu thay đổi trong khoảng 5% điện thế định mức (5%).
Nếu nh lúc đó rơ le không làm việc hoặc làm việc mà có nhiều tia lửa điện
thì phải giảm độ căng của lò xo nếu nh khi không có điện mà độ nén của công
tắc không tốt. Để điều chỉnh độ căng của lò xo ta dùng đinh cắt.
3. Điều chỉnh tốc độ vòng quay của các động cơ trong máy
tự ghi và máy chỉ thị độ sâu:
Ta dùng đèn nê ông chớp để kiểm tra số vòng quay của động cơ trong máy
tự ghi, còn trong máy chỉ thị theo số vòng của kim gắn vào hộp tốc độ.
Khi động cơ trong máy tự ghi quay với tốc độ bình thờng thì đèn nê ông sẽ
chớp 90 lần/phút trong máy chỉ thị độ sâu thì kim sẽ quay 90 vòng/phút. dùng
đồng hồ bấm giây để đo thời gian đèn chớp 90 lần hay kim quay 90 vòng. Có thể
thay đổi số vòng quay của động cơ nhờ vít điều chỉnh bộ điều tốc, trong máy tự
ghi cũng nh trong máy chỉ thị. Khi quay vít đi theo chiều kim đồng hồ là tăng
tốc độ của động cơ, còn vặn ngợc lại là giảm tốc độ động cơ. Số vòng quay của
động cơ trong các máy chỉ báo độ sâu phải thế nào để đèn nê ông chớp 90 lần
(kim quay 90 vòng/phút) là đúng.
4. Điều chỉnh các cụm công tắc.
Khoảng cách giữa các công tắc của các cụm công tắc khi chúng hở phải ở
trong khoảng 0,5ữ 0,7mm. Để điều chỉnh ta vặn vít công tắc về phía cần thiết.

XTPRO- 2009

18


máy móc điện và vô tuyến điện

Các cụm công tắc điều khiển phát xung ở cả hai khoảng đo sâu trong máy tự ghi
cũng nh trong máy chỉ thị độ sâu đều đặt ở vị trí thế nào khi công tắc hở là lúc đờng gờ trên trống tiếp xúc với nẹp bút ghi ở điểm đối diện với mạch chuẩn số
không, hay đèn nê ông trong máy chỉ thị nằm đối diện với mạch số không trên
thang thớc đo sâu.
Đờng số không trên băng giấy hay đèn nê ông chớp khi máy hoạt động ở
khoảng độ sâu nào đó không trùng với số "0" trên thang thớc thì phải quay đĩa và
trên đó có gắn các cụm công tắc cho tới khi chúng trùng với nhau mới thôi.
Muốn quay đĩa để điều chỉnh ta phải tắt điện đa vào máy. Khi điều chỉnh nh trên
thì độ sâu đo đợc là tính từ mặt phẳng màng dao động.
Cụm công tắc khử nhiễu loạn số 0 trong máy tự ghi và máy chỉ thị cần phải
ở vị trí mà khi các công tắc của nó hở thì điểm tiếp xúc với đờng gờ hay đèn nê
ông trong máy chỉ thị nằm đối diện với vạch khắc 3-5m trên các thang thớc đo
sâu 0-200 và 0-100m.
Cụm công tắc lọc tín hiệu thu về đặt thế nào cho nó bắt đầu hở cùng một
lúc với sự hở mạch của công tắc điều khiển phát ở khoảng đo sâu 0-1000m.
Trong khoảng thời gian vòng đầu (tơng ứng với trục con quay 1800) thì
công tắc của cụm máy phải hở trong khoảng thời gian vòng thứ hai chập và hở
các công tắc phải xảy ra khi mà đờng gờ tiếp xúc với nẹp bút ghi tại điểm đối
diện với số 0 trên thang đo.
Để điều chỉnh cho công tắc chập đúng lúc ta vặn công tắc chuyển độngvề
phía này hoặc phía kia. Khi điều chỉnh các cụm công tắc trong máy tự ghi, ta nên
dùng đờng đồ thị hoạt động của các cụm công tắc đó trong bản phụ lục.
5. Điều chỉnh độ nén của bút ghi độ sâu và bút ghi đờng
đánh dấu phân giới (Bút đánh dấu độ sâu nghi ngờ).
Điều chỉnh độ nén của bút ghi độ sâu trên trống quấn băng giấy (qua băng
giấy) ta dùng 2 vít điều chỉnh ở trên khung gắn bút ghi. Vít điều chỉnh ở phía
trên nối với lò xo để điều chỉnh độ căng của lò xo, nh vậy cũng là điều chỉnh độ
nén của bút ghi lên băng giấy.
Vít điều chỉnh dới để giới hạn sự quay của nẹp bút ghi. Độ nén đợc chọn
theo chất lợng của các đờng độ sâu đợc ghi lại trên băng giấy.

Độ song song đợc kiểm tra theo đờng đánh dấu phân cách. Khi ấn nút thì
những đờng thẳng đứng xuất hiện trên băng giấy phải đều từ trên xuống dới. Để
điều chỉnh độ song song ta dùng vít điều chỉnh gắn ở thành trên của khung bút
ghi.
Bút đánh dấu đờng quy ớc khoảng thang đo sâu phải tiếp xúc nhẹ nhàng với
trống. Vị trí của nó có thể điều chỉnh vít còn độ nén của nó trên băng giấy nhờ vít.
6. Điều chỉnh hệ khuếch đại
Trong điều kiện của tàu, ngời ta mở một nút điều chỉnh ở hộp máy khuếch
đại để điều chỉnh thiên áp trên lới đèn tiratron. Tiến hành điều chỉnh bằng cách
vặn vít mà trục của nó nằm trong lỗ có nắp đậy.
Mở máy chỉ thị độ sâu và vặn nút khuếch đại trên máy chỉ thị độ sâu theo
chiều kim đồng hồ tới tận cùng. Quan sát đèn nê ông chớp và vặn nút điều chỉnh
thiên áp từ vị trí tận cùng bên trái theo chiều kim đồng hồ cho tới lúc đèn không
chớp lộn xộn nữa trên thang đo độ sâu (đèn không chớp lung tung ở nhiều chỗ
khác nhau do có nhiễu loạn) và chỉ còn lại tia chớp tơng ứng với độ sâu đo đợc.

XTPRO- 2009

19


máy móc điện và vô tuyến điện
Tiến hành kiểm tra lại theo cả hai khoảng đo sâu. Sau đó tắt máy chỉ thị độ sâu
đi và tiến hành kiểm tra lại ở cả 2 khoảng đo sâu trong máy tự ghi độ sâu, lúc đó
nút điều chỉnh khuếch đại trên máy tự ghi vặn về vị trí lớn nhất.
Nếu nh đối với máy tự ghi dịch thế trên vẫn cha đủ điều đó có thể nhận thấy
khi trên băng giấy có những tín hiệu phụ (nhiễu) thì cần phải tăng thiên áp cho
tới khi nhiễu mất đi và chỉ còn lại tín hiệu độ sâu ghi đợc.
III. Bảo quản máy đo sâu hồi âm NEL 5
Việc bảo quản và theo dõi máy đo sâu hồi âm chỉ cho những ngời am hiểu

tốt về máy. Những ngời khác không đợc tiến hành những thao tác kỹ thuật về
máy đo sâu hồi âm. Cấm không đợc phát động máy tự ghi độ sâu mà không lắp
băng giấy dẫn điện vào.
Trong thời gian máy đo sâu hồi âm làm việc cần phải theo dõi để cho:
1. Điện thế của mạng điện trên tàu đa tới không lệch khỏi số định mức
hơn 5%.
2. Trong máy chỉ thị và máy tự ghi không xảy ra những tiếng ồn phụ, sự
sung động, kêu rít. Nếu nh những cái đó xảy ra thì phải tắt máy và tìm nguyên
nhân.
3. Để cho tín hiệu lại trên máy tự ghi và đèn nê ông chớp ở máy chỉ thị độ
sâu đợc rõ nét phải điều chỉnh độ khuếch đại cho đúng.
4. Qua 30 giờ máy hoạt động cần phải:
a. Kiểm tra lại tốc độ vòng quay của máy động cơ điện trong máy tự ghi và
máy chỉ thị, trong trờng hợp cần thiết phải tiến hành điều chỉnh lại bộ điều tốc
của động cơ.
b. Kiểm tra lại bộ điều chỉnh số 0 trên thớc đo trong máy tự ghi và máy chỉ
thị độ sâu, trong trờng hợp cần thiết phải kiểm tra lại và tiến hành điều chỉnh.
IV. Những điều cần chú ý trong quá trình khai thác
1. Trong 1 tháng nạp từ cho màn dao động thu 2 đến 3 lần.
2. Sau 100 giờ máy làm việc phải:
a. Dùng giẻ khô lau và bôi dầu vadơlin kỹ thuật (không đặc lắm) vào các ổ
trục trong máy, biến đổi dòng điện, các bánh xe răng, các trục, các vít truyền
động và các van trong máy tự ghi độ sâu và máy chỉ thị độ sâu.
b. Dùng giẻ sạch tẩm cồn lau sạch các cổ góp điện của bộ tự điều chỉnh tốc
độ ly tâm của động cơ điện trong máy tự ghi độ sâu và chỉ thị độ sâu. Trong trờng hợp thấy có những nốt rỗ thì dùng giấy nhám mịn số "00" mà đánh sạch.
c. Kiểm tra mặt công tắc của rơle, khi phát hiện thấy các lỗ rỗ thì dùng giấy
nhám mịn số "00" đánh sạch, sau đó dùng giẻ sạch tẩm cồn mà lau.
3. Mỗi lần tàu vào đà cần phải:
a. Kiểm tra bề mặt ngoài của màng dao động và cạo sạch những rác bẩn, hà,
bùn, han rỉ...

b. Trong thời gian sơn, cạo hà phần chìm của tàu cần theo dõi để cho các
màng dao động không bị sơn lên.
c. Kiểm tra lại độ cách điện của các cuộn dây trong thời gian tàu vào đà và
sau khi tàu đã hạ thủy. Trong cả 2 trờng hợp điện trở cách điện đều không nhỏ
hơn 10M.
d. Sau khi đã hạ thủy thì phải thải không khí trong các lớp màng dao động.

XTPRO- 2009

20


máy móc điện và vô tuyến điện
e. Nếu nh trong khi tàu vào đã tháo màng dao động ra thì lúc lắp vào cần
chú ý lắp màng dao động phát cho đúng. Màng dao động phải lắp thế nào cho
cạnh dài của hộp màng đặt song song với mặt phẳng trục dọc của tàu.
Cõu 89: Trỡnh by h thng hng hi v tinh, u nhc im, nhng lu ý
khi khai thỏc s dng.
1) Cấu trúc của hệ thống.
Hệ thống GPS gồm 3 khâu: khâu vệ tinh, khâu mặt đất và khâu sử dụng.
a) Khâu vệ tinh (Space Segment).
Khâu vệ tinh bao gồm 24 vệ tinh bay trên quỹ đạo quanh trái đất với độ cao
khoảng 20200 km, các vệ tinh này đợc phân bố đều trên 6 mặt phẳng quỹ đạo, có
độ nghiêng so với mặt phẳng xích đạo là 55 0. Các vệ tinh đợc bố trí cách đều
nhau về góc là 1200, chu kỳ quanh trái đất là 11h58m. Với cách bố trí này đảm
bảo cho bất kỳ thời gian và vị trí nào trên trái đất thì máy thu cũng có thể nhìn
thấy đợc ít nhất là 4 vệ tinh với góc ngẩng lớn hơn 90 so với mặt phẳng chân trời.
Mỗi vệ tinh có một bộ dao động phát tần số cơ bản là 10,23 MHz đợc ổn
định bởi đồng hồ nguyên tử Cesi, qua 2 bộ nhân tần cho ra 2 tần số L 1=1575,42
MHz (10,23 MHz ì 154) và L2=1227,6 MHz (10,23 MHz ì 120). Các tần số này

đợc điều biến với các mã ngẫu nhiên giả (Pseudo Random Noises PRN) gọi là
mã C/A và mã P. Hai mã này sẽ mã hoá bản tin hàng hải thông qua kỹ thuật điều
biến phổ rộng rồi phát đi trên hai tần số L 1 và L2. Các tín hiệu sau khi đợc điều
biến, khuyếch đại đợc phát xuống khâu sử dụng ở mặt đất đảm bảo cho máy thu
xác định toạ độ, hiệu chỉnh từng giây thời gian liên tục suốt 24 giờ trong ngày.
Vệ tinh phát hai tần số L1, L2 còn nhằm mục đích xác định số hiệu chỉnh sai lệch
sóng truyền khi đi qua tầng ôzôn để đa vào tính toán vị trí chính xác. Vệ tinh
chịu sự giám sát của khâu điều khiển, thu thập bản tin hàng hải từ khâu điều
khiển 3 lần/ngày theo chu kỳ 8 giờ, lu trữ trong bộ nhớ và liên tục phát cho khâu
sử dụng. Mỗi khi nhận đợc bản tin mới, bản tin cũ sẽ đợc thay thế hoặc chỉnh lý.
Nguồn năng lợng cung cấp cho vệ tinh là các pin mặt trời. Vệ tinh đợc trang
bị các đầu phóng tên lửa để đẩy vệ tinh bay đúng quỹ đạo mong muốn. Mỗi vệ
tinh đều đợc trang bị hai loại đồng hồ nguyên tử Rubidi và Cesium có những đặc
tính bổ trợ cho nhau tạo ra độ chính xác rất cao. Các đồng hồ này cũng chịu sự
giám sát của khâu điều khiển thông qua bản tin hàng hải đợc cập nhật 3
lần/ngày. Tuổi thọ của vệ tinh khoảng 7,5 năm.
*Các tín hiệu mã hoá (mã ngẫu nhiên giả PRN).
Mã C/A (Coarse/Aquisition): hầu hết các máy thu dân dụng sử dụng mã
C/A để xác định khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu. Mã C/A là một chuỗi các
phân tử giá trị 0 và 1, nó có tần số chip (tần số phân tử là 1,023bit, đợc bố trí
theo trật tự ngẫu nhiên giả để máy thu nhận biết. Mã C/A chỉ phát trên tần số L1.
Mã P (Pseudo-random): mã P đợc thiết lập để dùng cho mục đích quân
sự của Mỹ, nó đợc cấu trúc với độ phân giải cao. Mã P là một dãy các phần tử
(chip) gồm các số 0 và 1, tần số chip của mã P cao hơn 10 lần so với mã C/A tức
là bằng tần số cơ bản của đồng hồ 10,23MHz, điều này cho phép phân giải
khoảng cách trên mã P tốt hơn hay độ chính xác đo khoảng thời gian truyền sóng
cao hơn. tín hiệu mã P đợc phát trên cả 2 tần số L1 và L2.

XTPRO- 2009

21


máy móc điện và vô tuyến điện
Cả 2 mã P và C/A đều chứa các bản tin vệ tinh (Satellite Message) có tốc
độ dữ liệu là 50bit/s. Nh vậy, các máy thu dân dụng sử dụng chế độ định vị tiêu
chuẩn bằng mã C/A sẽ có độ chính xác kém so với chế độ định vị chính xác
bằng mã P vì một số nguyên nhân sau đây:
+Chuỗi tín hiệu của mã P rất dài và không lặp lại gây khó khăn cho việc
đồng pha để xác định thời gian truyền sóng, các máy thu thông thờng cũng
không có khả năng tạo chuỗi mô hình giống nh chuỗi thật nên không thể thu đợc
mã P.
+Mã P đợc phát trên 2 tần số, do các tần số khác nhau nên sự khúc xạ của
sóng khi qua các tầng khí quyển của trái đất là khác nhau. Máy thu quân sự có
thể thu cả hai tần số này, so sánh kết quả và tính toán đợc khoảng cách đúng từ
vệ tinh đến máy thu trong khi máy thu thông thờng chỉ thu đợc tần số L1 nên
không loại trừ đợc sai số khúc xạ nói trên.
+Mã tín hiệu C/A chịu một sai số do các bản tin vệ tinh cố ý làm sai lệch đi,
máy thu không thể xác định chính xác thời gian truyền sóng từ vệ tinh đến máy
thu do đó vị trí tàu bị suy giảm.
+Đồng hồ của máy thu đặc biệt đôi lúc cũng là loại đồng hồ nguyên tử của
máy thu thông thờng. Chiều dài chip của mã P chỉ bằng 1/10 so với mã C/A do
đó nó có thể đo thời gian truyền sóng với độ chính xác cao hơn nhiều so với mã
C/A.
Để cải thiện độ chính xác, các máy thu thông thờng có thể sử dụng kỹ
thuật vi phân GPS. Chế độ này cho phép xác định vị trí tàu với độ chính xác cao
dới 10m.

Mã Y: đây là một mã mới mà Mỹ dự định đa vào để thay đổi mã P nhằm
làm tăng thêm độ độ chính xác của vị trí xác định. Các chi tiết về mã khoá đặc

biệt này cho đến nay vẫn cha đợc công bố.
b) Khâu mặt đất (khâu điều khiển Control Segment).
Khâu mặt đất có cai trò điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống GPS, nó
điều hành các tính năng của vệ tinh thông qua việc theo dõi quỹ đạo vệ tinh, xử
lý các thông số do vệ tinh truyền xuống và phát trở lại vệ tinh để điều chỉnh mọi
sự hoạt động của vệ tinh cũng nh toàn bộ hệ thống.
Khâu điều khiển gồm có: một trạm chính (Master Control Station) đặt tại
Colorado Spring Mỹ, trạm này có nhiệm vụ tính toán và điều khiển toàn bộ hệ
thống; 4 trạm phụ (Slave Station) đặt tại các vùng khác nhau trên thế giới là
Hawai, Ascension, Diego và Kawjalein. Các trạm phụ này có nhiệm vụ theo dõi
và thu phát tín hiệu lên vệ tinh theo điều khiển của trạm chính. Tần số phát lên
cho vệ tinh là L1=1575,42MHz còn tần số từ vệ tinh xuống là L2=1227,6MHz.
c) Khâu sử dụng User Segments.
Khâu sử dụng bao gồm tất cả những máy thu sử dụng hệ thống định vị
toàn cầu GPS. Mỗi máy thu nhận tín hiệu từ 3 đến 4 vệ tinh để tính toán vị trí
của nó. Trên cơ sở thông tin của lịch vệ tinh, máy thu sẽ lựa chọn các vệ tinh
thích hợp để xác định toạ độ của mình với độ chính xác cao nhất. Khi vệ tinh
thay đổi vị trí, máy thu tự động chuyển sang chòm vệ tinh mới thích hợp hơn.

XTPRO- 2009

22


máy móc điện và vô tuyến điện
Máy thu GPS thực chất là một
máy thu vô tuyến kết hợp với một
máy tính chuyên dụng, máy thu GPS
thu tín hiệu từ vệ tinh rồi tính toán
cho ra vị trí của mình:

S1 (x1, y1, z1)

z

S2 (x2, y2, z2)

S3 (x3, y 3, z3)

+Chế độ 3D (3-Dimension): vĩ
độ, kinh độ, độ cao.
U (xu, y u, zu)
+Chế độ 2D (2 Dimension): vĩ
O
độ, kinh độ còn độ cao anten đối với
hàng hải coi nh dã biết và đa vào
x
bằng tay.
Ngoài ra máy thu còn tính
toán đợc các thông số: tốc độ di chuyển trên mặt đất (SOG) với độ chính xác
0,1m/s; thời gian chính xác thông tin vệ tinh (số hiệu vệ tinh, góc ngẩng, phơng
vị vệ tinh); hớng di chuyển của máy thu trên mặt đất; độ suy giảm mức chính
xác theo phơng ngang (HDPO).
Máy thu còn có nhiều chức năng khác nh: lu giữ toạ độ địa lý, tính toán
khoảng cách và hớng tới một điểm cho trớc, độ dạt, vẽ đờng đi...
2) Nguyên lý cơ bản của việc xác định toạ độ của máy thu.
Máy thu của hệ thống GPS hoạt động trên cơ sở đo khoảng cách đồng thời
tới các vệ tinh thông qua việc đo thời gian sóng truyền từ vệ tinh tới máy thu. Vị
trí của các vệ tinh trong không gian coi nh đã đợc biết trớc, nó đợc xác định
trong số liệu của bản tin hàng hải phát đi từ vệ tinh. Do vậy, nếu biết đợc khoảng

cách đồng thời từ máy thu tới các vệ tinh thì có thể tính toán đợc toạ độ của máy
thu.
Xét về mặt toán học, ta có thể giải hệ phơng trình để tìm toạ độ của một
điểm trong không gian nh sau:
Lập hệ toạ độ Đềcác trong không gian có tâm trùng với tâm trái đất, mặt
phẳng xOy trùng với mặt phẳng xích đạo, trục Ox nằm trong mặt phẳng kinh
tuyến Greenwich. Gọi R1, R2, R3 lần lợt là 3 khoảng cách tới 3 vệ tinh S1, S2, S3
có các toạ độ tơng ứng (x1, y2, z1); (x2, y2, z2); (x3, y3, z3). Vị trí của máy thu U có
toạ đô (xu, yu, zu) nh hình vẽ sau:
Phơng trình khoảng cách từ các vệ tinh đến máy thu trong hệ toạ độ không
gian 3 chiều đợc xác định nh sau:
R1 =

( x1 xu ) 2 + ( y1 yu ) 2 + ( z1 zu ) 2

R2 =

( x2 xu ) 2 + ( y 2 yu ) 2 + ( z 2 zu ) 2

R3 =

( x3 xu ) 2 + ( y 3 y u ) 2 + ( z 3 z u ) 2

Với hệ 3 phơng trình trên, các giá trị R1, R2, R3; x1, x2, x3; y1, y2, y3; z1, z2, z3
coi nh đã biết, ta có thể giải đợc 3 ẩn số là xu, yu, zu để xác định đợc toạ độ của
máy thu.
Trong thực tế, đồng hồ máy thu luôn tồn tại một sai số tu nào đó không thể
biết trớc đợc, sai số này dẫn đến sai số khi đo khoảng cách từ vệ tinh đến máy
thu một khoảng: R=tuìC trong đó C là vận tốc truyền sóng.

XTPRO- 2009

23

y


máy móc điện và vô tuyến điện
Do vậy, để xác định toạ độ của máy thu và sai số đồng hồ cần phải có thêm
ít nhất 1 phơng trình khoảng cách nữa, tức là máy thu cần phải quan sát thêm ít
nhất 1 vệ tinh nữa. Hệ 4 phơng trình tơng ứng với 4 khoảng cách R từ vệ tinh tới
máy thu để xác định vị trí của máy thu sẽ là:
R1 =

( x1 xu ) 2 + ( y1 yu ) 2 + ( z1 zu ) 2 + R

R2 =

( x2 xu ) 2 + ( y 2 yu ) 2 + ( z 2 zu ) 2 + R

R3 =

( x3 xu ) 2 + ( y3 yu ) 2 + ( z3 zu ) 2 + R

R4 =

( x4 xu ) 2 + ( y 4 yu ) 2 + ( z 4 zu ) 2 + R

Giải hệ 4 phơng trình vừa nêu trên, máy thu sẽ xác định đợc 4 ẩn số là: xu,
yu, zu và sai số R (tơng ứng với sai số đồng hồ máy thu).

Dùng phơng pháp chuyển đổi từ hệ toạ độ không gian 3 chiều sang hệ toạ
độ cầu, ngời ta xác định đợc các giá trị toạ độ địa lý: , và độ cao h trên địa
cầu.
Do vậy, để xác định đợc toạ độ của mình thì máy thu GPS cần phải cùng
một lúc đo đợc tối thiểu 4 khoảng cách tới 4 vệ tinh. Nghĩa là để đảm bảo tính
toàn cầu và liên tục thì tại bất cứ vị trí nào trên trái đất máy thu cũng có thể quan
sát đợc ít nhất 4 vệ tinh.
Đối với máy thu GPS, khoảng thời gian truyền sóng từ vệ tinh tới máy thu
T (còn gọi là khoảng thời gian trễ của tín hiệu) đợc xác định bằng cách so sánh
pha của sóng vô tuyến nhận đợc với sóng nội tại trong máy thu dựa trên ký thuật
tự động đồng pha đặc biệt.
Nếu máy thu cùng một lúc theo dõi, thu nhận tín hiệu, tính toán khoảng
cách tới 4 vệ tinh thì vị trí máy thu (hay nói chính xác là vị trí ănten của máy
thu) sẽ là giao điểm của 4 mặt cầu có tâm là 4 vệ tinh, bán kính là các khoảng
cách đo đợc tới 4 vệ tinh đó. Đối với máy thu hàng hải (chế độ 2 D), để xác định
đợc vị trí tàu thì máy thu chỉ cần thu nhận và tính toán khoảng cách tới 3 vệ tinh
là đủ bởi vì mặt cầu thứ 4 là mặt cầu trái đất coi nh đã biết trớc.
Theo mục đích sử dụng thì máy thu GPS đợc chia làm 2 loại: quân sự và dân
sự. Anten của máy thu là một loại thiết bị đặc biệt, chỉ thu tín hiệu vệ tinh bị
phân cực chắc chắn, không thu tín hiệu phản xạ. Vị trí lắp đặt anten phải là vị trí
cao nhất, không bị che khuất bởi các cấu trúc xung quanh.
Để có vị trí, máy thu GPS thực hiện:
Lựa chọn các vệ tinh thích hợp để định vị trên cơ sở thông tin của lịch vệ
tinh.
Thu nhận tín hiệu điều biến bằng mã PRN và dữ liệu hàng hải từ vệ tinh
đã chọn.
Đo khoảng thời gian sóng truyền từ vệ tinh tới máy thu.
Tính toán vị trí và thời gian của máy thu.
Để lựa chọn vệ tinh, điều quan trọng là phải biết tầm nhìn thấy và vị trí của
những vệ tinh quan sát. Lịch vệ tinh cho biết những thông tin cần thiết này, nó

nằm trong bản tin dữ kiện hàng hải của vệ tinh. Mỗi lần ghi nhận lịch máy thu
điều chỉnh lại dữ liệu. Trên cơ sở lịch vệ tinh, máy thu có thể chọn chòm vệ tinh
có yếu tố hình học tốt nhất (GDOP nhỏ nhất) để xác định vị trí chính xác.

XTPRO- 2009

24


máy móc điện và vô tuyến điện
Để thu nhận đợc tín hiệu vệ tinh thì máy thu phải tạo ra một bản sao của mã
C/A do vệ tinh đã lựa chọn phát. Để đo độ trễ của tín hiệu vệ tinh, máy thu phải
đồng bộ bản sao cho phù hợp với mã của vệ tinh một cách chính xác. Khi tín
hiệu và bản sao đợc làm đồng bộ, công suất của tín hiệu đợc cộng hởng và tăng
lên cực đại. Máy thu chạy các tín hiệu lại và nh vậy các tín hiệu vệ tinh đã đợc
thu nhận, thời gian trễ T đã đợc đo (máy thu có thể tính toán đợc vị trí từ việc
đồng bộ giải 4 phơng trình khoảng cách tới 4 vệ tinh tơng ứng).
Nguyên lý đo thời gian dựa trên kỹ thuật tự động đồng pha đặc biệt (auto
correlation). Giả sử vệ tinh phát tới máy thu 1 chuỗi tín hiệu gồm các phần tử
(chip). Trong máy thu sẽ sinh ra chuỗi so sánh (chuỗi mô hình) giống hệt nh
chuỗi tín hiệu của vệ tinh. Chuỗi mô hình bắt đầu từ thời điểm t u=0 theo đồng hồ
máy thu. Ban đầu nó cha cùng pha với chuỗi tín hiệu thu đợc từ vệ tinh. Nhng
chuỗi mô hình đợc dịch chuyển dần trên trục thời gian nhờ đồng hồ máy thu.
Khi đã đồng pha, bộ phận tự động đồng pha (Auto Correlator) sẽ sinh ra một
điện áp làm ngừng sự dịch pha và đa thời gian đo đợc vào bộ phận tính toán.
Nếu khoảng cách tàu và vệ tinh thay đổi làm chuỗi tín hiệu vệ tinh tới máy
thu vào thời điểm khác đi, bộ tự động đồng pha đang ở trạng thái đồng pha sẽ bị
lệch pha đi. Nhng nó sẽ lại tự di chuyển chuỗi mô hình để tiếp tục duy trì trạng
thái đồng pha.
Theo tính năng kỹ thuật thì máy thu GPS thờng đợc chia làm 3 loại:

Máy thu phối hợp: xác định vị trí trên cơ sở đo khoảng cách đồng thời tới 3
vệ tinh khác nhau. Loại này giá rẻ, độ chính xác không cao.
Máy thu đa kênh: có 4 hoặc nhiều kênh thu, mỗi kênh khoá chặn một vệ
tinh, sử dụng liền một lúc 4 phép đo, độ chính xác cao, không phải dừng lại để
hiệu chỉnh, giá thành của loại này khá cao.
Máy thu một kênh thu phát: loại này có khả năng khoá chặn vệ tinh trong
vòng 1s để xác định vị trí với các đo đạc mới từ tất cả các vệ tinh quan sát đợc.
Loại này có u điểm giống máy thu đa kênh, rất thích hợp cho hàng hải.
3) Độ chính xác của việc xác định vị trí bằng hệ thống GPS.
a) Độ chính xác của hệ thống.
Trên cơ sở mã P và mã C/A, độ chính xác của hệ thống đợc chia ra làm 2
loại:
+ Loại SPS - Standard Positioning Service (đối với loại máy thu sử dụng mã
C/A): có độ chính xác khoảng 35m nếu không sử dụng chế độ lựa chọn SA và
100m nếu sử dụng lựa chọn SA với xác suất 95%.
+ Loịa PPS - Precise Positioning Service (đối với loại máy thu sử dụng mã
P): có độ chính xác khoảng 10m.
Tuy nhiên, hệ thống GPS do bộ quốc phòng Mỹ độc quyền quản lý nên độ
chính xác của toàn bộ hệ thống có thể bị thay đổi mà không báo trớc cho nhà sử
dụng dân sự.
a) Nguyên nhân gây ra sai số đối với vị trí xác định bằng GPS.
Sai số do hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh không chính xác.

XTPRO- 2009

25