CÂU hỏi ôn tập THUYẾT TRÌNH MÁY ĐIỆN HÀNG HẢI

CÂU HỎI ÔN TẬP
La bàn con quay
1. Cấu tạo, phương pháp treo quả cầu nhạy cảm của LBCQ ARMAR
BROWN
2. Khai thác sử dụng LBCQ ARMAR BROWN.
3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống truy theo trong LBCQ ARMAR
BROWN.
4. Khai thác sử dụng LBCQ SPERY MARK 37?
5. Sơ đồ hệ thống truy theo trong LBCQ SPERRY MARK 37
6. Toàn bộ cấu tạo LBCQ CMZ 700?
7. Khai thác sử dụng LBCQ CMZ – 700.
8. Các phương pháp khử sai số tốc độ trong LBCQ. Phương pháp khử sai số
tốc độ ở một số la bàn con quay TOKYO KEIKY ES-11. SPERRY MARK
– 37 vv…
9. Khai thác sử dụng LBCQ TOKYO KEIKY ES-11
10. Sơ đồ hệ thống truy theo trong LBCQ TOKYO KEIKY ES-11 và Thuyết
minh sơ đồ cấp nguồn của la bàn con quay TOKYO KEIKY ES-11
11. Cấu tạo, phương pháp treo bộ phận nhạy cảm và nguyên lý truy theo của
LBCQ TOKYO KEIKY ES-11
12. Anh hãy trình bày công việc kiểm tra, bảo dưỡng, bảo trì định kỳ đối với
LBCQ
13. Trình bày các chế độ báo động có thể có ở LBCQ. Anh phải làm gì khi
LBCQ phát ra các báo động này.
14. Đặc điểm hệ thống làm mát trong la bàn con quay, những lưu ý khi sử dụng
15. So sánh đặc điểm cấu tạo của LBCQ một con quay và la bàn hai con quay.
16. Khai thác sử dụng máy VR-3000S


IV. La bàn con quay:
17. Các tính chất cơ bản của con quay tự do − Ứng dụng của nó trong la bàn
con quay:

Các tính chất cơ bản của con quay tự do:
- Con quay là một vật rắn đối xứng quay xung quanh một trục đối xứng, trục này
gọi là trục quay riêng của con quay. Trục này có thể quay tự do trong không gian
quanh một điểm cố định gọi là tâm treo con quay.
- Nếu con tâm treo trùng với trọng tâm con quay ta có con quay cân bằng.
- Con quay tự do là con quay mà trục chính của nó có thể quay tự do trong không
gian.
- Các tính chất cơ bản của con quay tự do:
Tính bền vững: nếu tổng các moment tác động lên con quay tự do bằng
không thì trục chính con quay giữ nguyên hướng trong không gian. Ứng dụng:
tính chất này giúp con quay luôn chỉ về một hướng cố định trong không gian. Điều
này giúp ta có thể dùng con quay tự do để định hướng.
Tính tiến động: nếu có một ngoại lực tác dụng lên con quay mà hướng của
nó không trùng với trục chính thì trục chính con quay sẽ quay theo phương vuông
góc với phương của ngoại lực tác dụng.
Tính chương động: dưới tác động của xung lực thì trục chính con quay tự
do thực tế không đổi hướng ban đầu mà chỉ dao động quanh vị trí cân bằng với
biên độ nhỏ và tần số lớn. Ứng dụng: do xung lực không làm thay đổi chiều hướng
ban đầu của trục chính con quay nên ta có thể dùng con quay tự do vào mục đích
chỉ hướng.
18. Moment động lượng của con quay – Các phương pháp làm tăng moment
động lượng:
Moment động lượng của con quay:


- Động lượng của một vật bằng tích của khối lượng và vận tốc chuyển động của
vật thể trên quỹ đạo.
- Moment động lượng của một chất điểm bằng tích có hướng giữa bán kính của
chất điểm với động lượng của nó.
- Hướng của moment động lượng trùng với hướng của vận tốc góc.

- Moment động lượng đặc trưng cho tính định hướng của con quay, moment động
lượng càng lớn thì tính định hướng càng cao.
Tăng moment động lượng:
- Tăng moment quán tính của con quay đối với trục X:
Tăng khối lượng của con quay: khối lượng của con quay tăng đồng nghĩa
với moment quán tính và do đó tăng moment động lượng của con quay. Nhưng
điều này có nghĩa là nguồn cấp để duy trì sự quay của con quay cũng tăng lên và
cũng làm tăng áp lực lên các giá đỡ.
Tăng bán kính. Tăng bán kính đồng nghĩa với việc con quan trở nên cồng
kềnh hơn, gây khó khăn trong khâu lắp đặt.
- Tăng vận tốc góc cho con quay bằng cách tăng tần số dòng điện cung cấp cho
con quay. Việc tăng này cũng chỉ có giới hạn của nó. Tần số càng cao thì càng
phức tạp trong khâu chế tạo mạch cấp nguồn, cũng như con quay quay càng nhanh
thì ma sát của nó càng lớn → nóng và chóng mòn ổ đỡ.
=> Để đạt kết quả tối ưu, ta tăng kết hợp cả moment quán tính lẫn vận tốc góc.
19. Chuyển động của con quay khi hạn chế chuyển động trên trục Y:
Khi con quay hạn chế chiều quay với trục Y thì trục chính con quay dao
động không tắt theo hàm cosin quanh mặt phẳng kinh tuyến người quan sát với
chu kỳ:
T=

= 2.π

Nghĩa là khi trục chính con quay bị lệch khỏi mặt phẳng kinh tuyến một
góc α, trục chính sẽ chuyển động về mặt phẳng kinh tuyến người quan sát.
Nguyên nhân là do:


- Do chuyển động quay của Trái Đất mà mặt phẳng chân trời luôn quay
xuống về phía E, nhưng do trục chính con quay bị hạn chế chuyển động theo trục

Y nên nó chuyển động cưỡng bức trên trục Y.
-

Do đó trong bản thân con quay sinh ra một moment kháng.

- Moment này có tác dụng làm cho góc hợp bởi vector moment động lượng
và vector vận tốc góc bằng không hay α tiến về 0.
- Nếu trục chính của con quay lại chuyển động khỏi mặt phẳng kinh tuyến về
phía Tây của mặt phẳng chân trời thì chiều dương của moment kháng cũng đổi dấu
và tiếp tục đưa trục chính con quay về mặt phẳng kinh tuyến.

20. Chuyển động của con quay khi hạn chế chuyển động với trục Z:
Khi con quay cân bằng hạn chế chiều quay với trục Z và có trục chính lệch
khỏi mặt phẳng chân trời một góc β và hợp với trục vũ trụ một góc θ thì con quay
chuyển động về song song với trục vũ trụ.
Giải thích:
- Do chuyển động quay của Trái Đất mà mặt phẳng kinh tuyến luôn quay
quanh đường dây rọi, nhưng do trục chính con quay bị hạn chế chuyển động với
trục Z nên nó phải chuyển động cưỡng bức quanh trục Z. Do đó trong bản thân
con quay sinh ra một moment kháng.
- Moment kháng này có tác dụng làm cho góc hợp bởi vector moment động
lượng và vector vận tốc góc bằng không, tức là β tăng dần hay trục chính con quay
tiến về song song với trục vũ trụ thì moment kháng trên trục Y bằng không. Nếu
trục chính con quay chuyển động cao hơn thiên trục thì moment kháng trên trục Y
đổi dấu và tiếp tục đưa trục chính con quay về song song với thiên trục.
- Vậy trục chính con quay có xu hướng ổn định song song với thiên trục hay
độ cao của trục chính con quay bằng vĩ độ đặt con quay.
- Con quay hạn chế chiều quay với trục Z thì trục chính con quay dao động
không tắt theo hàm cosin quanh trục vũ trụ với chu kỳ:
T=

= 2π


Và độ cao trục chính con quay chỉ vĩ độ người quan sát.
21. Biến con quay thành la bàn con quay bằng phương pháp hạ thấp trọng
tâm:
Trong phương pháp này, người ta hạ thấp trọng tâm của con quay dọc trên trục Z
xuống một đoạn so với tâm treo. Để hạ thấp trọng tâm của roto, ta hạ thấp trọng
tâm của vỏ treo roto con quay (hạ thấp hộp đựng roto con quay).

Tại vị trí I:
Vtg>0;
VcTrục chính con quay lệch về phía E của mặt phẳng kinh tuyến một góc α và
nằm trong mặt phẳng chân trời nên trọng lực P đi qua tâm treo và không gây ra
moment. Trục chính trượt xa khỏi mặt phẳng kinh tuyến với vận tốc Vdr và đi lên
với vận tốc Vtg. Khi qua vị trí I, do xuất hiện góc chênh giữa trục chính con quay
với mặt phẳng chân trời nên trọng lực P gây ra moment làm trục chính tiến động
về mặt phẳng kinh tuyến với vận tốc Vc, nhưng do Vc

vector vẫn làm cho trục chính trượt về phía E của mặt phẳng kinh tuyến và nâng
dần độ cao.
Tại vị trí II:
Vtg>0;
Vc=Vdr;
Trục chính của con quay tiếp tục được nâng cao so với mặt phẳng chân trời
thật, nhưng không tiếp tục trượt xa khỏi mặt phẳng kinh tuyến nữa. Khi qua khỏi
vị trí II, Vc>Vdr do đó tổng hợp các vector thì trục chính con quay tiếp tục di

chuyển về mặt phẳng kinh tuyến và nâng dần độ cao quỹ đạo.
Tại vị trí III:
Vtg=0;
Vc=VcMax>Vdr;
Trục chính con quay không được nâng cao thêm nữa, nhưng tiếp tục trượt
khỏi mặt phẳng kinh tuyến về phía W. Qua vị trí III thì trục chính con quay lại bị
hạ xuống với vận tốc Vtg. Hợp của 3 vector vận tốc này làm cho trục chính con
quay tiếp tục trượt xa khỏi mặt phẳng kinh tuyến đồng thời hạ thấp độ cao.
Tại vị trí IV:
Vtg<0;
Vc=Vdr;
Trục chính không trượt xa khỏi mặt phẳng kinh tuyến nữa nhưng vẫn tiếp
tục hạ thấp độ cao với vận tốc Vtg. Khi qua khỏi vị trí IV thì Vccác vector vận tốc thì trục chính con quay tiếp tục di chuyển về mặt phẳng kinh
tuyến và hạ thấp độ cao quỹ đạo của đầu mút trục chính.
Tại vị trí V:
Vtg<0;
VcTrục chính con quay lệch khỏi mặt phẳng kinh tuyến một góc α và trục
chính nằm trong mặt phẳng chân trời, lúc này trọng lực đi qua tâm treo nên không


gây moment. Trục chính con quay tiếp tục hạ thấp độ cao và tiếp tục tiến về mặt
phẳng kinh tuyến với vận tốc Vdr, qua khỏi vị trí V, trục chính chìm xuống một góc
β so với mặt phẳng chân trời nên sau vị trí V sẽ xuất hiện thêm vector vận tốc V c
cùng chiều với Vdr. Tổng hợp của 3 vector vận tốc làm cho trục chính con quay
tiếp tục tiến về mặt phẳng kinh tuyến và hạ thấp độ cao.

Tại vị trí VI:
Vtg=0;

VcTrục chính con quay nằm trong mặt phẳng kinh tuyến nên Vtg = 0, Vcnên trục chính con quay tiếp tục trượt về phía E của mặt phẳng kinh tuyến, qua vị
trí VI thì trục chính tiếp tục nâng dần độ cao với vận tốc Vtg. Tổng hợp các vector
thì trục chính con quay lại tiếp tục trượt xa mặt phẳng kinh tuyến về phía E và
nâng dần độ cao.
=> Trục chính con quay chuyển động quanh mặt phẳng kinh tuyến và mặt phẳng
chân trời theo một quỹ đạo hình elip. Và chuyển động này là không tắt.
22. Biến con quay thành la bàn con quay bằng phương pháp bình thủy ngân
thông nhau:
Trong phương pháp này, người ta gắn vào hộp roto con quay hai bình chất
lỏng thông nhau, chất lỏng trong bình có độ nhớt bé nhưng tỷ trọng lớn (thường là
thủy ngân). Chúng được gắn vào hộp roto con quay đối xứng với nhau qua trục X
sao cho trọng tâm của nó trùng với trọng tâm con quay được gọi là bình N và bình
S. Do cấu tạo như trên nên khi con quay nghiêng một góc β so với mặt phẳng chân
trời thì lượng chất lỏng dư ở bình thấp hơn sẽ tạo ra một moment Ly.
Moment này làm cho trục chính con quay tiến động về mặt phẳng kinh
tuyến và mặt phẳng chân trời.
23. Dao động của trục chính con quay khi có gắn bình thủy ngân thông nhau:
Khi gắn bình thủy ngân thông nhau vào roto con quay thì con quay sẽ dao
động xung quanh mặt phẳng kinh tuyến và mặt phẳng chân trời thật theo quỹ đạo
hình elip và được gọi là dao động không tắt của la bàn con quay.


Tại vị trí cân bằng, trục chính con quay nằm trong mặt phẳng kinh tuyến và
chênh khỏi mặt phẳng chân trời một góc βr và trục chính con quay quay quanh
đường dây rọi với vận tốc góc bằng với vận tốc góc của mặt phẳng kinh tuyến
người quan sát quanh đường dây rọi.
Tóm lại:
Quỹ đạo trục chính con quay là một hình elip, dao động của trục chính con

quay theo mặt phẳng kinh tuyến và mặt phẳng chân trời là dao động không tắt và
tuân theo hàm số sin, cosin.
Chu kỳ dao động không tắt của trục chính con quay theo mặt phẳng kinh
tuyến và mặt phẳng chân trời là:
T=
Chu kỳ dao động phụ thuộc vào moment động lượng, vĩ độ người quan sát
và moment trọng lượng lớn nhất của bình thủy ngân. So với chu kỳ dao động
không tắt của con quay hai bậc tự do thì chu kỳ dao động không tắt của con quay
có bình thủy ngân lớn hơn nhiều lần, và vì có chu kỳ dao động lớn nên nó ít bị ảnh
hưởng của các ngoại lực tác dụng.
Nếu chỉ dùng phương pháp đặt bình thủy ngân vào con quay cân bằng mà
không áp dụng các thiết bị hiệu chỉnh khác thì không thể làm con quay chỉ hướng
được vì trục chính con quay không ổn định.
24. Phương pháp tạo dao động tắt dần theo kiểu tạo moment ngang Ly:
Người ta gắn vào phần phía trên của đầu roto con quay dọc theo trục X hai
bình chất lỏng thông nhau gọi tắt là bình N, S. Người ta lựa chọn độ nhớt và kích
thước của bình sao cho chu kỳ dao động của chất lỏng trong bình bằng chu kỳ dao
động của trục chính con quay nhưng lệch pha chu kỳ. Nghĩa là khi trục chính con
quay nằm trong mặt phẳng chân trời thì lượng dầu dư ở một bình là lớn nhất (lúc
này góc hợp bởi trục chính con quay và đường thẳng nối điểm giữa bề mặt chất
lỏng của bình (γ) là lớn nhất). Khi trục chính con quay nằm trong mặt phẳng kinh
tuyến thì lượng dầu giữa hai bình là bằng nhau (lúc này γ=0).


Do cách gắn bình vào hộp treo roto con quay thành một khối thống nhất
nên khi trục chính con quay dịch chuyển quanh trục Oy, Oz thì bình chất lỏng
cũng quay.

Tại vị trí I:
Vtg>0;

Vc=0;
VdTrục chính con quay lệch về phía E của mặt phẳng kinh tuyến đồng thời
nằm trong mặt phẳng chân trời nên trọng lực P không ra moment, nhưng do lượng
dầu dư ở bình N là nhiều nhất nên gây ra moment trên trục Y làm cho trục chính
con quay tiến động về mặt phẳng kinh tuyến với vận tốc Vd, và Vd ngược chiều với
Vdr làm cho trục chính dạt ra xa mặt phẳng kinh tuyến với vận tốc nhỏ hơn. Khi
qua khỏi vị trí I, lượng dầu bên bình N giảm, nhưng xuất hiện thêm moment gây ra
vận tốc Vc cùng chiều với Vd làm cho trục chính tiến về mặt phẳng kinh tuyến
nhanh hơn bình thường (vị trí II).


Tổng hợp 4 vector vận tốc làm cho trục chính con quay tiến về mặt phẳng
kinh tuyến và tiếp tục nâng dần độ cao.
Tại vị trí III:
Vtg=0;
Vd=0;
Vc>Vdr;
Trục chính con quay nằm trong mặt phẳng kinh tuyến nên Vtg=0 và trục
chính con quay không nâng độ cao thêm nữa. Lúc này lượng chất lỏng giữa hai
bình N – S bằng nhau nên Vd=0; Vc>Vdr nên trục chính tiếp tục trượt qua mặt
phẳng kinh tuyến về phía W. Khi qua khỏi vị trí III thì trục chính con quay tiếp tục
hạ xuống với vận tốc Vtg. Lượng dầu ở bình N chảy sang bình S, tạo nên lượng
dầu dư ở bình này sinh ra moment gây trục chính tiến động về mặt phẳng kinh
tuyến với vận tốc Vd. Tổng hợp các vector vận tốc này làm cho trục chính con
quay trượt xa khỏi mặt phẳng kinh tuyến với vận tốc chậm hơn đồng thời hạ thấp
độ cao.
Tại vị trí IV:
Vtg<0;
Vc=Vd+Vdr;

Trục chính con quay không trượt xa khỏi mặt phẳng kinh tuyến nhưng tiếp
tục hạ độ cao. Qua khỏi vị trí IV thì Vcnày làm cho trục chính tiếp tục hạ thấp độ cao và tiến về mặt phẳng kinh tuyến.
Tại vị trí V:
Vtg<0;
Vc=0;
Vd, Vdr cùng chiều.
Trục chính con quay lệch về phía W mặt phẳng kinh tuyến một góc α và
nằm trong mặt phẳng chân trời. Lúc này trọng lực P đi qua tâm treo nên không gây
ra moment và Vc=0. Lúc này, lượng dầu dư ở bình S là nhiều nhất nên moment
gây ra trên trục Y là lớn nhất làm cho trục chính con quay tiến về mặt phẳng kinh


tuyến với vận tốc Vd. Do Vd và Vdr cùng chiều nên trục chính tiến về mặt phẳng
kinh tuyến với vận tốc lớn hơn bình thường đồng thời đi xuống với vận tốc Vtg.
Khi qua khỏi vị trí V, lượng dầu tại bình S giảm dần nhưng xuất hiện thêm vận tốc
Vc làm chi trục chính con quay tiến về mặt phẳng kinh tuyến nhanh hơn bình
thường (vị trí VI). Do đó, tổng hợp của 4 vector vận tốc làm cho trục chính tiếp
tục tiến về gần mặt phẳng kinh tuyến và hạ thấp độ cao.
Tại vị trí VII:
Vtg=0;
Vd=0;
VcTrục chính con quay nằm trong mặt phẳng kinh tuyến nên Vtg=0, trục chính
con quay không hạ thêm độ cao nữa. Lúc này lượng chất lỏng ở hai bình bằng
nhau nên moment gây ra bằng không dẫn đến vận tốc Vd=0. Ta có Vcchính tiếp tục trượt khỏi mặt phẳng kinh tuyến về phía E. Qua vị trí VII thì đầu
trục chính con quay nâng lên, lượng chất lỏng từ bình S chuyển sang bình N và
gây ra moment làm cho trục chính tiến về mặt phẳng kinh tuyến với vận tốc Vd.
Tổng hợp 4 vector trên làm cho trục chính được nâng lên và trượt khỏi mặt

phẳng kinh tuyến nhưng với vận tốc chậm hơn.
Cứ tiếp tục như vậy thì trục chính con quay sẽ chuyển động theo đường xoắn trôn
ốc và cuối cùng sẽ về nằm ở mặt phẳng kinh tuyến và lệch khỏi mặt phẳng chân
trời một góc βr nào đó. Và lúc này Vc=Vdr.
25. Phương pháp tạo dao động tắt dần kiểu tạo moment thẳng đứng Lz:
Đối với la bàn con quay kiểu bình thủy ngân thông nhau người ta có hai
cách để dập dao động không tắt như sau:
Cách 1:
Người ra gắn vật nặng về phía W của hộp đựng roto con quay.
Khi trục chính con quay nằm song song với mặt phẳng chân trời thì vật
nặng phía tây này sinh ra moment đối với trục X. Moment này không làm trục
chính của con quay tiến động mà chỉ làm tăng hoặc giảm tốc độ quay của con


quay mà thôi. Hiện nay, tốc độ quay của con quay rất lớn nên ảnh hưởng này
không đáng kể và có thể bỏ qua.
Khi trục chính con quay lệch khỏi mặt phẳng chân trời một góc β ≠ 0 thì vật
nặng phía tây này gây ra một moment. Moment này làm cho trục chính của con
quay tiến động về mặt phẳng chân trời.

Cách 2:
Người ta gắn lệch tâm của bình thủy ngân thông nhau nghiêng đi một góc Ɛ
= 1 5 ÷ 20 về phía tây so với trục Z gọi là góc lệch tâm.
0

Khi trục chính con quay lệch khỏi mặt phẳng chân trời sẽ tạo ra một lượng
thủy ngân dư ở bình thấp và gây ra moment Ly.
Phân tích moment Ly ra làm hai thành phần: thành phần theo hướng E – W
(LE) và thành phần theo đường dây rọi (LZ).
LE xuất hiện sẽ kéo trục con quay về mặt phẳng kinh tuyến giống nguyên lý

tạo moment ngang ở phương pháp bình thủy ngân thông nhau.
LZ xuất hiện sẽ kéo trục con quay về mặt phẳng chân trời như ở phương
pháp đặt vật nặng phía tây.
26. Khảo sát dao động của trục chính con quay khi có thiết bị tạo dao động tắt dần:


Khi đặt chất lỏng lên đầu roto con quay hay lắp vật nặng về phía tây của
hộp con quay, nó đều đưa trục chính con quay ổn định về mặt phẳng kinh tuyến
người quan sát và mặt phẳng chân trời thật.
Tại vị trí ổn định, đầu bắc của trục chính con quay lệch khỏi mặt phẳng
chân trời một góc βr nếu la bàn được đặt ở vĩ độ bắc và lệch khỏi mặt phẳng kinh
tuyến một góc αr − được gọi là sai số tắt dần của la bàn. Sai số này phụ thuộc vào
loại la bàn và vĩ độ đặt la bàn. Để khử sai số αr này người ta tạo ra một moment
làm cho trục chính con quay lệch đi một góc ngược với sai số. Khi sử dụng la bàn
chỉ cần cho thông số vĩ độ vào la bàn tự động khử. Cũng có loại người ta làm lệch
toàn bộ khối đặt la bàn đi một góc ngược với sai số, khi sử dụng, người sử dụng
chỉ cần đưa vĩ độ đặt la bàn vào là được.
Khi xuất hiện góc nghiêng βr so với mặt phẳng chân trời, thì trọng lượng P
sẽ làm xuất hiện một moment Ly làm cho trục chính con quay tiến động quanh trục
Z với vận tốc góc bằng vận tốc góc quay của mặt phẳng kinh tuyến quanh đường
dây rọi.
Dao động tắt dần quanh mặt phẳng kinh tuyến có dạng như sau:

Đặc trưng cho dao động tắt dần là αn hệ số tắt dần: f=
động tắt dần: ωd=

; tần số góc dao

; chu kỳ của dao động tắt dần: Td=

.

Chu kỳ dao động tắt dần của la bàn con quay phụ thuộc vào vĩ độ người
quan sát, hệ số dập dao động tắt dần và moment động lượng của con quay.
27. Sai số tốc độ của la bàn con quay – Cách khắc phục:
Sai số tốc độ:


Khi la bàn con quay đặt trên một vật chuyển động thì trong chỉ số của la
bàn tồn tại một sai số gọi là sai số tốc độ.
Khi tàu chuyển động về hướng N thì trục chính con quay lệch về phía W
mặt phẳng chân trời, khi tàu chuyển động về phía S thì trục chính con quay lệch về
phía E mặt phẳng chân trời.
Sai số tốc độ của la bàn con quay không phụ thuộc vào loại la bàn con
quay. Nó chỉ phụ thuộc vào tốc độ, hướng đi và vĩ độ hành trình.
Sai số tốc độ đạt cực đại tại các hướng đi 00 và 1800, càng lên vĩ độ cao thì
sai số càng lớn. Thực tế, la bàn con quay mất tác dụng từ vĩ độ 780 trở lên.
Cách khử sai số tốc độ:
Cách 1: dùng bảng tính với đối số là hướng tàu chạy, vận tốc, vĩ độ hành
trình ta dò được sai số tốc độ. Ta cộng đại số với hướng la bàn để ra hướng thật
của tàu. Ngoài ra, người ta có thể thay thế phương pháp này bằng phương pháp đồ
thị.
Cách 2: phương pháp hiệu chỉnh tự động.
Người ta đưa tốc độ, hướng tàu, vĩ độ tàu chạy vào bộ tính sai số tự động,
sau đó biến thành tín hiệu điện áp tỷ lệ với góc lệch của sai số tốc độ, làm quay đĩa
chỉ hướng lái của la bàn con quay bằng giá trị ở sai số tốc độ nhưng ngược dấu.
28. Sai số quán tính của la bàn con quay – Cách khắc phục:
Sai số quán tính xuất hiện khi tàu quay trở hoặc thay đổi vận tốc, khi đó
đều sinh ra lực quán tính, lực này tác động vào bộ phận nhạy cảm, gây ra một
moment tiến động kéo trục chính của la bàn con quay lệch khỏi mặt phẳng kinh

tuyến một góc nào đấy gọi là sai số quán tính.
Người ta chia thành hai loại: sai số quán tính loại 1 và sai số quán tính loại
2.
-

Sai số quán tính loại 1:

Sai số quán tính loại 1 xuất hiện khi tàu quay trở làm xuất hiện lực quán
tính tác dụng vào trọng tâm con quay, kéo trục con quay lệch khỏi mặt phẳng kinh
tuyến một góc δj1.


Giá trị của sai số quán tính loại 1 luôn thay đổi về dấu và độ lớn. Trong tính
toán thì khó xác định được nhưng người ta chỉ quan tâm đến giá trị cực đại này khi
tàu quay trở kết thúc.
Khi tàu quay trở ở φ khác φc thi sau khi quay trở, trục chính con quay thực
hiện một dao động chao đảo về vị trí cân bằng mới của hướng la bàn mới, ta gọi
tắt là dao động chao đảo và xuất hiện sai số quán tính loại 1. Nhưng khi tàu quay
trở ở vĩ độ φc thì con quay không chao đảo quanh vị trí cân bằng động mới được
gọi tắt là la bàn con quay không chao. Điều kiện để la bàn con quay thực hiện một
dao động không chao là chu kỳ dao động không tắt của nó bằng chu kỳ dao động
của con lắc đơn có độ dài là Rd (Rd là bán kính Trái Đất???)
Tại vĩ độ nào đó mà dao động không tắt của la bàn con quay bằng 88.44
phút gọi là chu kỳ tính toán của la bàn. Đối với một số la bàn của Nga thì chu kỳ
tính toán là 600 N(S).
Cách khử sai số quán tính loại 1:
Để khử sai số quán tính loại 1, ta phải biến đổi chu kỳ dao động không tắt
của la bàn con quay ở vĩ độ bất kỳ về chu kỳ dao động không tắt ở vĩ độ tính toán,
tức là tìm cách bỏ sự ảnh hưởng của vĩ độ trong công thức chu kỳ chẳng hạn biến
moment động lượng theo qui luật cosφ.

Để biến đổi moment động lượng theo quy luật cos, người ta chế tạo la bàn
con quay gồm có hai roto con quay. Nhưng vậy động lượng tổng hợp bằng tổng
hình học của hai moment động lượng của mỗi con quay. Muốn thay đổi moment
động lượng theo quy luật cosφ thì khi tàu quay trở sinh ra lực quán tính ly tâm,
làm con văng ly tâm hoạt động, đóng điện cho thiết bị điều khiển làm quay góc
kẹp giữa hai roto con quay tuân theo định luật cosφ.
Đa số tàu hàng dân dụng ở Việt Nam chưa thấy có phương pháp khử sai số
quán tính loại 1.
Nhược điểm của phương pháp trên đó là khi thay đổi moment động lượng
theo quy luật hàm cosφ thì moment động lượng giảm. Muốn tăng moment động
lượng thì phải tăng kích thước con quay.
-

Sai số quán tính loại 2:


Sai số quán tính loại 2 xuất hiện khi tàu quay trở, do lực quán tính tác động
vào bộ phận tạo dao động tắt dần như bình chất lỏng N/S trong la bàn con quay có
trọng tâm thấp, hay tác dụng vào vật nặng phía W của thiết bị tạo dao động tắt dần
trong la bàn con quay có bình thủy ngân. Lực quán tính này sinh ra moment ngoại
lực tác dụng lên trục Y hoặc Z làm cho trục chính con quay tiến động lệch khỏi
mặt phẳng kinh tuyến.
Sai số quán tính loại 2 này phụ thuộc vào sai số quán tính biến đổi tắt dần
nhưng giá trị lớn nhất của chúng hoàn toàn dương, và đạt cực đại sau khoảng 1/4
chu kỳ quay trở, tức là khoảng 20 – 30 phút sau khi tàu kết thúc quay trở.
Cách khử sai số quán tính loại 2:
Đối với la bàn con quay dập dao động không tắt bằng bình chất lỏng, người
ta lắp thêm bộ phận đóng ống dẫn, không cho chất lỏng từ bình N sang bình S (và
ngược lại) khi tàu quay trở là có thể khử được sai số quán tính loại 2.
Đối với la bàn con quay có bình thủy ngân thông nhau thì ta khử bằng cách

dùng thiết bị tự động làm giảm bớt góc lệch tâm của bình thủy ngân so với trục Z,
hay chuyển vật nặng ở phía W về vòng thẳng đứng thì sẽ triệt tiêu sai số quán tính
loại 2.
-

Sai số quán tính tổng hợp:

Khi tàu quay trở ở vĩ độ bất kỳ, nếu không có thiết bị khử sai số thì tổng đại
số của sai số quán tính loại 1 và loại 2 đạt cực đại khi φ>φc (vĩ độ quay trở lớn hơn
vĩ độ tính toán) và tương đối nhỏ khi φ<φc. Muốn khử sai số quán tính tổng hợp, ta
phải loại trừ sai số quán tính loại 1 và loại 2. Tuy nhiên sai số quán tính vẫn còn
tồn tại nhưng rất nhỏ.
=> Khi tàu quay trở ở vĩ độ cao và tốc độ lớn thì không nên xác định vị trí tàu
bằng hướng ngắm tới mục tiêu (hoặc chỉ làm giá trị tham khảo), đồng thời không
xác định độ lệch la bàn từ bằng cách so sánh với la bàn con quay vào lúc này.
29. Sai số lắc của la bàn con quay – Cách khắc phục:
Sai số lắc của la bàn con quay:
La bàn con quay đặt trên tàu, khi tàu lắc phức hợp sinh ra lực quán tính tác
dụng vào trọng tâm bộ phận nhạy cảm (trọng tâm con quay) gây ra một moment


làm trục chính con quay bị kéo lệch khỏi mặt phẳng kinh tuyến gọi là sai số lắc
của la bàn con quay.
Lắc dọc ảnh hưởng đến sai số của la bàn ít, cho phép ta bỏ qua không tính
toán đến. Còn lắc ngang sinh ra sai số của la bàn con quay khá lớn cho nên được
tính toán trong sai số của la bàn con quay.
Sai số lắc của la bàn con quay thuộc loại sai số 1/4, nó cực đại ở những
hướng phụ 045, 135, 225, 315. Và cực tiểu khi tàu chạy những hướng chính 090,
180, 270. Sai số 1/4 này không phụ thuộc vào kiểu chế tạo la bàn con quay.
Sai số lắc càng bé khi moment động lượng của con quay tăng lên và càng

về xích đạo thì sai số lắc càng giảm dần. Càng về vùng cực thì sai số lắc càng tăng
lên. Đồng thời sai số lắc phụ thuộc vào kiểu chế tạo la bàn con quay.
Cách khắc phục:
Sai số lắc phụ thuộc chính vào mức độ sóng đập vào làm lắc tàu, khi tàu lắc
ngang ảnh hưởng là lớn nhất. Do đó điều động tàu tránh được lắc ngang vừa giúp
tàu ổn định, vừa giúp giảm sai số lắc ngang.
Dùng la bàn 2 con quay vì với con quay kép giúp làm giảm sai số lắc rất
nhiều và có thể coi sai số ấy xấp xỉ bằng không.
Đối với la bàn con quay dùng bình thủy ngân thông nhau, để khử sai số lắc,
người ta chế tạo sao cho chu kỳ dao động của bình chất lỏng do tàu lắc gây ra
bằng chu kỳ lắc ngang của tàu và pha dao động của chất lỏng trong bình lệch đi
1/4 chu kỳ. Người ta lấy thông số chế tạo tiêu chuẩn như sau: chu kỳ lắc ngang
của tàu hàng là 13.6s và chu kỳ lắc ngang của chất lỏng trong bình là 13.6s.
Thực tế lắp đặt trên tàu biển, do điều kiện sóng gió khác nhau, để đảm bảo
độ chính xác thật cần thiết thì người ta lắp đặt bộ phận giảm sai số lắc theo chu kỳ
của từng chuyến đi. Hiện nay trên một số la bàn con quay, người ta không chế tạo
thiết bị này.
30. Nguyên lý hoạt động của la bàn con quay điều khiển bằng điện từ trường:
Cấu tạo gồm một con quay cân bằng áp dụng nguyên lý con quay tự do
được treo lơ lửng trong chất lỏng và một bộ phận chỉ báo chân trời đặt trong chậu
la bàn. Chậu này cũng là vòng các đăng của hệ thống truy theo.


Hoạt động:
Do trái đất quay, trục chính con quay đi lên ở phía E làm cho chậu la bàn
nghiêng đi một góc nào đó, lúc này bộ phận chỉ báo chân trời cảm biến góc lệch β
này và biến thành tín hiệu điện, sau đó đi qua bộ khuếch đại biến thành một tín
hiệu điện áp tỷ lệ với góc lệch β, tín hiệu này được chia làm hai tuyến:
Tuyến 1: tín hiệu điện đưa đến bộ phận tạo moment ngang Ly làm quay
vòng các đăng truy theo ngang. Lập tức, trục chính con quay chịu tác động của

moment ngang Ly kết quả là trục chính con quay tiến động về mặt phẳng kinh
tuyến.
Tuyến 2: đi đến bộ phận tạo moment thẳng đứng Lz, tín hiệu tạo moment
thẳng đứng Lz cũng tỷ lệ với góc lệch β, ngay lập tức, trục chính con quay tiến về
mặt phẳng song song với mặt phẳng chân trời. Moment Lz đóng vai trò là moment
tạo dao động tắt dần như la bàn con quay có bình thủy ngân thông nhau.
Từ đây ta thấy, con quay cân bằng đã thành dụng cụ chỉ hướng và ta đã
kiềm chế được nó theo mặt phẳng kinh tuyến do moment Ly mà máy tạo ra và
kiềm chế trục chính trong mặt phẳng chân trời do máy tạo moment thẳng đứng Lz
tạo ra.
Nếu ta cắt tín hiệu vào động cơ tạo moment Ly thì trục chính con quay sẽ
nằm trong mặt phẳng chân trời (bị kiềm chế trong mặt phẳng chân trời do máy tạo
moment Lz tạo ra) và lệch khỏi mặt phẳng kinh tuyến 1 góc α, phương pháp này
gọi là con quay phương vị.


Nếu cắt tín hiệu vào động cơ tạo moment Lz và giữ nguyên tín hiệu vào
động cơ tạo moment Ly thì con quay tiến động về mặt phẳng kinh tuyến theo
nguyên lý tiến động, và trục chính của con quay vẽ lên trên mặt phẳng chân trời và
mặt phẳn kinh tuyến một quỹ đạo hình elip gọi là dao động không tắt của la bàn
con quay.
Nếu tắt cả 2 tín hiệu Ly và Lz thì con quay lúc này trở thành con quay tự do.
Ưu việt: ta có thể cho con quay hoạt động theo nguyên lý la bàn, cũng có thể ở chế
độ con quay phương vị hoặc con quay tự do.
31. Nguyên lý hoạt động của cảm biến độ nghiêng chân trời – Phương pháp khử
sai số tốc độ, sai số lắc, sai số quán tính trong la bàn Arma Brown:
Bộ cảm biến chân trời:
Bộ này hoạt động như một con lắc tự do. Thiết bị này hoạt động theo
nguyên lý của máy biến áp chữ E: có một cuộn chính ở giữa (được nuôi bởi nguồn
điện xoay chiều) và 2 cuộn phụ 2 bên giống hệt nhau và được đấu ngược chiều.

Dòng điện sinh ra trong 2 cuộn phụ được điều chỉnh bởi sự di chuyển của
lõi thép chữ I. Lõi thép chữ I di chuyển qua lại như một con lắc tự do trong dung
dịch đậm đặc Si (để nó không chịu ảnh hưởng của tàu lắc mà chỉ chịu tác động của
góc nghiêng của chậu la bàn). Lõi chữ E và chữ I được đặt thẳng hướng N – S để
chỉ có thành phần nghiêng theo N – S mới được cảm ứng.
Điện áp lấy ra từ hai cuộn phụ là điện AC, nó tỷ lệ với độ nghiêng của trục
N – S và tỷ lệ của độ lệch pha phụ thuộc vào hướng nghiêng. Khi con quay hoạt
động thì góc nghiêng này nhỏ, sự hoạt động của con quay không bị ảnh hưởng do
chuyển động của lõi thép chữ I đã bị giới hạn ở 3/4 độ. Điều này có nghĩa là gia
tốc bắc hay gia tốc nam xuất hiện do tàu thay đổi hướng hoặc tốc độ thì tín hiệu ra
từ bộ cảm biến này sẽ được giới hạn.
La bàn Arma Brown:
Phương pháp khử sai số tốc độ:
Sai số này được khử từ đầu. Trục chính sẽ tiến động nghiêng tỷ lệ với độ
nghiêng do thành phần vận tốc nam bắc gây ra. Độ nghiêng này đi qua một thiết bị
phân giải cosin và từ chiết áp tốc độ sẽ cho ra một điện áp tương ứng. Tín hiệu này


được cấp cho motor trợ động phương vị để tạo sự lệch trục theo phương vị giữa
chậu la bàn và quả cầu.
Moment xoắn của cuộn dây lò xo thẳng đứng sẽ làm cho trục chính tiến
động theo tỷ lệ yêu cầu.
Phương pháp khử sai số vĩ độ:
Trong Arma Brown, sai số này được khử bằng cách hiệu chỉnh tiến động
phương vị (tiến động này lấy từ hệ thống hiệu chỉnh sai số). Tiến động này được
lấy ra để cho trục chính ổn định trong mặt phẳng kinh tuyến và mặt phẳng chân
trời.
Một tín hiệu tương ứng với sự dịch chuyển sẽ được đưa vào motor lai góc
nghiêng để tạo sự không thẳng hướng và một moment xoắn trong dây lò xo ngang.
Vì vậy cần phải có tiến động phương vị. Nếu tiến động này bằng với độ dịch

chuyển thì nó phải tương ứng tỷ lệ với sine của vĩ độ. Tín hiệu này được lấy từ
việc điều chỉnh chiết áp vĩ độ do sỹ quan hàng hải điều khiển.
Phương pháp khử sai số lắc:
Sai số lắc trong la bàn con quay Arma Brown chủ yếu là sai số lắc gây ra
trong bộ phận chỉ báo chân trời vì cấu tạo của bộ phận chỉ báo chân trời là con lắc
vật lý.
Để khử sai số lắc của bộ chỉ báo chân trời gây ra, ta đặt lõi thép chữ I trong
một dung dịch dầu kigengua có độ nhớt cao, khiến con lắc chịu lực ngăn trở lớn,
nhờ đó triệt tiêu sai số lắc của la bàn.
IV. Thiết bị ghi dữ liệu hành trình:
32. Hộp đen – Nguyên lý hoạt động theo sơ đồ khối:
Hộp đen:
Năm 1970, ban an toàn giao thông quốc gia của Mỹ đã khuyến khích việc
sử dụng thiết bị ghi dữ liệu hàng hải phục vụ cho điều tra tai nạn hàng hải.
Năm 1995, ban an toàn này đưa ra khuyến nghị về việc cần thiết phải lắp
đặt VDR trên các tàu biển thông qua việc nghiên cứu tai nạn hàng hải giữa tàu
khách Noordam và tàu Mount Ymistos.


Năm 1996, tiểu ban an toàn hàng hải của IMO yêu cầu hội đồng kỹ thuật
điện quốc tế (IEC) phát triển một tiêu chuẩn kiểm tra kỹ thuật quốc tế cho VDR.
Từ ngày 19 – 21/03/1997, IEC đã đưa ra tiêu chuẩn làm việc của VDR. Các
tiêu chuẩn này được đề cập chi tiết trong nghị quyết A.861(20).
Nguyên lý hoạt động theo sơ đồ khối:
Bộ phận thu thập
dữ liệu (DCU)

Bộ phận lưu trữ
dữ liệu (PSU)

Thiết bị hiển thị lại
và đánh giá (REU)

Bộ phận thu thập dữ liệu được nối với các trang thiết bị trên tàu và lưu trữ
các dữ liệu có liên quan (ví dụ như: GPS, tốc độ kế, đo sâu, la bàn điện, bánh lái,
máy chính, vỏ tàu…). Tất cả các dữ liệu thu thập được sẽ được chuyển đến bộ
phận lưu trữ dữ liệu cần bảo vệ. Tại đây, dữ liệu trong vòng 12h gần nhất sẽ được
lưu trữ vào đĩa cứng và được bảo vệ bởi hộp cứng. Các thông tin được thu thập bởi
DCU được tải về lưu trữ trong PSU và đồng thời được lưu trữ trong REU để hiển
thị lại qua màn hình điều động tàu.
33. Các quy định về áp dụng hộp đen trên tàu và quy định đối với hoạt động của
hộp đen hàng hải.
Quy định của IMO về lắp đặt hộp đen trên tàu:
Tàu khách được đóng vào hoặc sau ngày 01/07/2002.
Các tàu khách Ro-Ro được đóng trước ngày 01/07/2002, không muộn hơn
kì kiểm tra đăng kiểm hằng năm sau ngày 01/07/2002.
Các tàu khách khác tàu khách Ro-Ro được đóng trước ngày 01/07/2002,
không muộn hơn 01/01/2004.
Tất cả các tàu khách có GT từ 3000 trở lên đóng vào hoặc sau ngày
01/07/2002.
Các nhà cầm quyền có thể miễn trừ việc trang bị VDR trên tàu khách RoRo được đóng trước ngày 01/07/2002 nếu chứng minh được việc kết nối VDR với
các thiết bị khác trên tàu là không hợp lý và không thể thực hiện được.
Đối với tàu hàng hoạt động trên tuyến quốc tế phải lắp đặt SVDR như sau:


Tàu hàng có tổng dung tích từ 20.000 GT trở lên được đóng trước ngày
01/07/2002, ở lần kiểm tra trên đà chu kỳ đầu tiên sau ngày 01/07/2006 nhưng
không muộn hơn ngày 01/07/2009.
Tàu hàng có tổng dung tích từ 3.000 đến 20.000 GT được đóng trước ngày
01/07/2002 ở lần kiểm tra trên đà chu kỳ đầu tiên sau ngày 01/07/2007 nhưng

không muộn hơn ngày 01/07/2010.
Quy định của IMO về hoạt động của hộp đen hàng hải:
Các thiết bị VDR được trang bị phải thỏa mãn những tiêu chuẩn thực hiện
và không gây ảnh hưởng tới các thiết bị đã được IMO quy định, và phải là loại
VDR được IMO quy định theo A861(18)
Tham khảo thêm phần 5, nghị quyết A861(20).
34. Các khối chức năng của hộp đen hàng hải:
Bộ phận thu thập dữ liệu:
DCU được nối với các thiết bị trên tàu và thu thập, xử lý các dữ liệu có liên
quan được đề cập trong nghị quyết A861 của IMO
Dữ liệu được lưu trên đĩa cứng trong DCU và đĩa ghi dữ liệu trong các bộ
phận ghi dữ liệu (DRU).
Các DRU lưu trữ dữ liệu trong 12h, sau 12h, các dữ liệu cũ nhất sẽ được
ghi đè bởi các dữ liệu mới nhất.
Bộ phận lưu trữ dữ liệu cần bảo vệ:
Lưu trữ tất cả các dữ liệu từ DCU vào các đĩa cứng trong khoảng thời gian
12h.
Được bảo vệ trong hộp cứng được đặt ở phần trên cùng của tàu để dễ dàng
lấy được khi xảy ra tai nạn.
Có khả năng chịu được áp suất lớn và nhiệt độ cao: chịu được nhiệt độ
2600 C trong vòng 1h và 11000C trong vòng 10h, chìm trong nước ở độ sâu
6000m trong thời gian 30 ngày.
0

PSU có thể được thiết kế theo hai dạng:


Loại khối cố định: gồm đế có định được gắn vào tàu và nối với nguồn bằng
dây cáp kín nước; khối dữ liệu được gắn vào bằng đế kẹp dễ mở. PSU được sơn
màu cam với băng phản quang màu trắng SOLAS, ghi dòng chữ: “VOYAGE

DATA RECORDER, DO NOT OPEN, REPORT TO AUTHORITIES”.
Thiết kế tự nổi kết hợp với EPIRB: đây là thiết bị đa năng gồm cả chức
năng lưu trữ dữ liệu và chức năng của một phao định vị vô tuyến cấp cứu EPIRB.
Bộ phận lưu trữ dữ liệu này có chứa dữ liệu được ghi trong vòng 12h và tự nổi lên
khi tàu chìm. Nó được nhận dạng và định vị thông qua vệ tinh.
Thiết bị hiển thị lại và đánh giá (REU):
Thiết bị này được sử dụng để hiển thị lại các dữ liệu đã được ghi để phân
tích mọi hành động đã xử lý trong quá khứ.
Các dữ liệu được thu thập qua DCU, được lưu trong PSU và lưu trữ trong
REU để hiển thị lại qua màn hình điều động tàu.
Chế độ hiển thị ngay tức thời có thể giúp người khai thác tránh được các tai
nạn, chẳng hạn như tránh hư hại do thời tiết xấu.