TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 9534:2013
LA BÀN ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG TRÊN TÀU BIỂN
Compasses used onboard sea going vessels
Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9534 : 2013 La bàn định hướng sử dụng trên tàu biển do Trường Đại học Hàng hải biên soạn, Bộ Giao thông Vận tải đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố
LA BÀN ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG TRÊN TÀU BIỂN
Compasses used onboard sea going vessels
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định chế tạo lắp đặt, sử dụng các la bàn định hướng (la bàn từ, la bàn con quay) được sử dụng trên các tàu biển.
2. Thuật ngữ và định nghĩa
2.1. Tàu thủy cao tốc (high speed craft) là tàu có tốc độ trong khoảng từ 30 hải lý/h đến 70 hải lý/h.
2.2. La bàn từ (magnetic compass) là một thiết bị được thiết kế trên nguyên lý sử dụng từ trường trái đất để xác định hướng kinh tuyến địa từ phục vụ định hướng trên biển. La bàn từ có thể có hoặc không có hệ thống treo cacđăng. Nếu la bàn từ không có hệ thống treo cacđăng thì các yêu cầu về hệ thống treo cacđăng sẽ không được áp dụng cho la bàn từ đó.
2.3. Hệ số A (A coeficient): là hệ số của thành phần từ lực có hướng tác dụng vuông góc với kinh tuyến từ (sau đây gọi là thành phần lực A), hướng dương tạo với kinh tuyến từ góc 90o, hướng âm tạo với kinh tuyến từ góc 270o nó được phát sinh do sắt non trên tàu và lực từ của trái đất. Thành phần lực A gây ra độ lệch cố định.
2.4. Hệ số B (B coeficient): là hệ số của thành phần từ lực có hướng tác dụng theo trục dọc tàu (sau đây gọi là thành phần lực B), hướng dương tạo với kinh tuyến từ góc bằng hướng đi địa từ, hướng âm có hướng ngược lại. Thành phần này được phát sinh do sắt non và sắt già trên tàu. Thành phần lực B gây ra độ lệch bán vòng.
2.5. Hệ số C (C coeficient): là hệ số của thành phần từ lực có hướng tác dụng vuông góc với trục dọc tàu (sau đây gọi là thành phần lực C), hướng dương tạo với kinh tuyến từ góc bằng hướng đi địa từ cộng 90o, hướng âm có hướng ngược lại. Thành phần này cũng được phát sinh do sắt non và sắt già trên tàu. Thành phần lực C gây ra độ lệch bán vòng.
2 6. Hệ số D (D coeficient): là hệ số của thành phần từ lực có hướng tác dụng bằng hai lần hướng đi của tàu (sau đây gọi là thành phần lực D), hướng dương tạo với kinh tuyến từ góc bằng 2 lần hướng đi địa từ, hướng âm có hướng ngược lại. Thành phần này cũng được phát sinh do sắt non trên tàu. Thành phần lực D gây ra độ lệch 1/4 vòng.
2.7. Hệ số E (E coeficient): là hệ số của thành phần từ lực có hướng tác dụng vuông góc với hướng bằng hai lần hướng đi của tàu (sau đây gọi là thành phần lực E), hướng dương tạo với kinh tuyến từ góc bằng 2 lần hướng đi địa từ cộng với 90o, hướng âm có hướng ngược lại. Thành phần này cũng được phát sinh do sắt non trên tàu. Thành phần lực E gây ra độ lệch 1/4 vòng.
2.9. Sắt già (hard iron): là những vật liệu sắt có lực kháng từ lớn (> 20 oe), có khả năng giữ lại từ tính lớn, nó thường được sử dụng để chế tạo các nam châm vĩnh cửu.
2.10. La bàn con quay (gyro compass): là thiết bị sử dụng nguyên lý của con quay và chuyển động của hành tinh để xác định hướng địa lý phục vụ xác định phương hướng trên biển. Thuật ngữ la bàn con quay được hiểu là một thiết bị hoàn chỉnh bao gồm tất cả các thành phần chính của la bàn con quay.
2.11. Hướng đi thật (true heading) là góc ngang giữa mặt phẳng thẳng đứng dọc theo kinh tuyến chuẩn và mặt phẳng thẳng đứng dọc từ mũi đến lái của tàu. Nó được đo từ hướng Bắc thật (000o) theo chiều kim đồng hồ và có giá trị biến thiên từ 0o đến 360o.
La bàn được coi là ổn định nếu 3 lần đọc bất kỳ trong khoảng 30 phút cho kết quả trong phạm vi 0,7 độ, khi la bàn ở trên để thăng bằng và tĩnh.
2.12. Hướng đi ổn định (settle point heading) là giá trị trung bình của 10 lần đọc trong khoảng 20 phút sau khi la bàn ổn định.
2.13. Phương vị thật (true bearing) là góc ngang giữa mặt phẳng thẳng đứng dọc theo kinh tuyến chuẩn và mặt phẳng thẳng đứng đi qua tâm la bàn chứa hướng ngắm tới mục tiêu. Nó được đo từ hướng Bắc thật (000o) theo chiều kim đồng hồ và có giá trị biến thiên từ 0ođến 360o.
2.14. Các sai số khác (other error) của la bàn là sai lệch giữa giá trị quan sát được và hướng đi ổn định.
2.15. La bàn phản ảnh (bearing repeater compass) là thiết bị có khả năng tái hiện lại mặt chia độ của la bàn chính tại các vị trí khác.
2.16. La bàn chính (master compass) là thiết bị cung cấp thông tin về hướng đi tới các la bàn phản ảnh và các thiết bị hàng hải khác.
2.17. Mặt chia độ la bàn (compass card) là mặt chỉ thị được chia theo độ biểu thị hướng kinh tuyến mà la bàn đo được.
2.18. Vạch chỉ hướng (lubber line) là vạch phụ trên la bàn mà ta có thể đọc hướng đi la bàn trên đó.
2.19. Bàn Scoraby (Scoraby table) là một thiết bị kiểm tra tạo ra dao động theo 3 chiều được dùng để mô phỏng dao động của con tàu.
2.20. Thiết bị truyền phát hướng la bàn (transmitting heading device: THD) là một thiết bị điện cung cấp thông tin về hướng đi của tàu.
2.21. Bộ phận cảm ứng (sensing part) là bộ phận cảm ứng thu nhận các thông tin về hướng đi và gửi tới bộ phận truyền phát.
2.22. Bộ phận truyền phát (transmitting part) là bộ phận thu nhận thông tin hướng đi từ bộ phận cảm ứng và chuyển đổi sang tín hiệu chính xác được yêu cầu.
2.23. Sai số tĩnh (static error) là sai số do nguyên nhân bất kỳ và nó có giá trị không đổi trong quá trình hoạt động của hệ thống. Sai số này phải được xác định trong các điều kiện tĩnh.
2.24. Sai số động (dynamic error) là sai số do các ảnh hưởng động lên hệ thống như là rung, lắc, chúi hay do gia tốc tuyến tính. Sai số này có thể có biên độ và tần số liên quan đến các tác động của môi trường và các yếu tố bên trong hệ thống.
2.25. Sai số truy theo (follow-up error) là sai số gây ra bởi độ trễ giữa giá trị thực tế mà cảm biến thu nhận và giá trị tương ứng của tín hiệu hay chuỗi dữ liệu tại đầu ra của hệ thống. Sai số truy theo biến mất khi hệ thống ở trạng thái tĩnh.
2.26. Sai số vĩ độ (latitude error) là sai số mà một số la bàn con quay gặp phải. Nó có độ lớn và dấu tùy thuộc vào vị độ đặt la bàn.
2.27. Sai số tốc độ (speed error) là sai số mà một số la bàn con quay gặp phải. Nó có độ lớn và dấu tùy thuộc vào tốc độ, hướng của tàu và vị độ đặt la bàn.
2.28. Sai số truyền phát và phân giải (transmission and resolution error): là sai số do phương pháp truyền tín hiệu gốc tới thiết bị nhận tín hiệu. Phương pháp truyền như vậy có thể bị hạn chế về khả năng mã hóa bất kỳ giá trị nào của thông tin cần gửi đi. Sai số này gây ra do phương pháp sử dụng để mã hóa thông tin trong thiết bị THD và đầu ra của nó.
3. La bàn sử dụng trên tàu biển
3.1. Yêu cầu chung
Tất cả các tàu với mọi kích thước phải trang bị một la bàn từ chuẩn đã được hiệu chỉnh hoặc một phương tiện khác độc lập với bất kỳ nguồn năng lượng cung cấp nào, để xác định hướng tàu và hiển thị các thông tin đọc được tại vị trí lái chính của tàu.
Mọi tàu phải trang bị vành chia độ hoặc mặt la bàn, hoặc phương tiện khác, độc lập với bất kỳ nguồn năng lượng cung cấp nào, được chia độ theo phương ngang 360o.
Tất cả các tàu có tổng dung tích từ 150 trở lên và các tàu khách không kể kích thước phải được trang bị một la bàn từ dự trữ có thể thay thế la bàn nêu trên hoặc một phương tiện khác có chức năng tương đương.
Tất cả các tàu có tổng dung tích từ 300 trở lên và các tàu khách không kể kích thước phải được trang bị một thiết bị truyền tín hiệu hướng tàu được hiệu chỉnh hoặc một thiết bị khác để truyền phát tín hiệu hướng tàu tới các thiết bị như: radar 9GHz hoặc thiết bị khác để xác định và chỉ báo vị trí của thiết bị phát báo radar và các tàu, mục tiêu, phao nổi trên mặt biển, thiết bị đồ giải điện tử hoặc phương tiện tương đương, thiết bị đo tốc độ và quãng đường hoặc một thiết bị khác chỉ báo tốc độ và quãng đường.
Tất cả các tàu có tổng dung tích 500 trở lên phải mang một la bàn con quay, hoặc phương tiện khác, để xác định và hiển thị hướng tàu bằng biện pháp không từ tính. Vị trí của các thiết bị này phải được bố trí sao cho có thể dễ dàng đọc được từ vị trí lái chính.
3.2. La bàn từ
Phần tiêu chuẩn này cung cấp các yêu cầu liên quan đến việc chế tạo và hoạt động của la bàn từ trên tàu biển phục vụ cho các mục đích hành hải và điều khiển tàu, của hộp la bàn và thiết bị quan sát la bàn.
Phần tiêu chuẩn này áp dụng cho la bàn sử dụng dung dịch chất lỏng được sử dụng cho các các mục đích hành hải và điều khiển tàu, có hệ thống đọc chỉ số trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua hệ thống phản xạ hoặc truyền phát.
Phần tiêu chuẩn này không áp dụng cho các loại la bàn từ không sử dụng chất lỏng treo, loại la bàn có thiết kế khác với thiết kế la bàn từ nêu trên hay các la bàn cầm tay.
3.2.1. Chế tạo
3.2.1.1. Hệ thống định hướng
La bàn từ có thành phần cấu tạo chính là nam châm dùng để định hướng và các nam châm, thiết bị phụ để hiệu chỉnh từ trường của con tàu cũng như hiển thị hướng, các hệ thống treo, dung dịch nâng, hộp đựng la bàn ....
Các nam châm phải có khả năng kháng từ cao, độ kháng từ thấp nhất phải đạt 11,2kA/m.
Hình 1. Mô men từ của các nam châm trong hệ thống định hướng đối với la bàn
Vật liệu dùng cho hiệu chỉnh từ trường cảm ứng phải có độ từ dư và độ kháng từ thấp.
Mô men quán tính của hệ thống định hướng phải xấp xỉ nhau theo mọi hướng theo phương ngang so với điểm treo.
Thời gian để la bàn quay trở về ổn định trên hướng kinh tuyến địa từ trong phạm vi 1okhông được vượt quá 
trong điều kiện nhiệt độ 20oC ± 3oC (với H là thành phần nằm ngang của từ thông tính bằng mT tại vị trí đặt la bàn từ.
trong điều kiện nhiệt độ 20oC ± 3oC (với H là thành phần nằm ngang của từ thông tính bằng mT tại vị trí đặt la bàn từ.
Hệ thống định hướng phải được treo một cách thích hợp để vẫn có khả năng tự do khi chậu la bàn bị nghiêng 10o theo bất kỳ hướng nào.
Mô men từ của các nam châm trong hệ thống định hướng đối với la bàn không được nhỏ hơn giá trị ghi trong biểu đồ nêu trên.
Hệ thống định hướng phải được chế tạo và giữ thăng bằng sao cho nghiêng không quá 0,5o so với mặt phẳng ngang khi mật độ từ thông theo phương thẳng đứng bằng 0. Hệ thống này cũng phải đảm bảo không thay đổi độ nghiêng quá 3o khi mật độ từ thông theo phương thẳng đứng thay đổi 100 mT.
Lực tác động của hệ thống định hướng lên trục quay khi đặt trong dung dịch phải đạt giá trị 0,04N đến 0,1N khi đường kính mặt chia độ nhỏ hơn hoặc bằng 165mm và phải đạt giá trị 0,04N đến 0,14N khi đường kính mặt chia độ lớn hơn 165mm.
3.2.1.2. Mặt chia độ la bàn
Các hướng chính Bắc, Đông, Nam và Tây phải được biểu thị bằng các chữ cái N, E, S và W. Riêng hướng Bắc cần thêm biểu tượng thích hợp để phân biệt với các hướng khác. Các hướng phụ trung gian cũng có thể được đánh dấu trên mặt la bàn.
Khi mặt chia độ của la bàn được in trên cả 2 mặt thì các vạch chia độ phải được in trùng nhau với dung sai không quá 0,2o.
Việc đánh số trên mặt chia độ của la bàn tùy thuộc vào loại la bàn như sau: mặt chia độ phải được chia đều 360o theo từng độ một. Cứ mỗi 10o đều phải có hiển thị bằng số bắt đầu từ hướng Bắc 000o theo chiều kim đồng hồ đến 360o.
Kích thước của mặt chia độ la bàn tùy thuộc vào độ cao của hộp la bàn. Nếu chiều cao hộp la bàn lớn hơn hoặc bằng 1m thì đó là hộp la bàn loại A1. Nếu chiều cao của hộp la bàn dưới 1m thì đó là hộp la bàn loại A2. Kích thước của mặt chia độ la bàn tuân thủ theo bảng sau:
Bảng 1: Đường kính mặt chia độ la bàn từ
La bàn từ
|
Loại hộp la bàn
|
Đường kính mặt chia độ
|
La bàn từ dùng trên tàu
|
A1
|
≥ 165mm
|
A2
|
≥ 125mm
| |
La bàn từ dùng cho xuồng cứu sinh, xuồng cấp cứu
|
A2
|
≥ 70mm
|
Khả năng đọc số chỉ la bàn đối với la bàn lái phải đảm bảo một người có thị lực bình thường có thể đọc được số chỉ la bàn trong điều kiện ánh sáng ban ngày hay ánh sáng nhân tạo ở khoảng cách tối thiểu là 1,4m đối với la bàn từ. Vị trí trên mặt chia độ để người sử dụng có thể đọc được phải mở rộng sang 2 bên của vạch chỉ hướng tối thiểu 15o. Có thể sử dụng kính khuếch đại khu vực này. Đối với các la bàn phản ảnh, phải đảm bảo cho một người có thị lực bình thường có thể nhìn thấy vạch chỉ hướng và khoảng tối thiểu 30onày ở khoảng cách 1m so với ống kính.
Đối với các la bàn từ sử dụng các hệ thống quang học để truyền thông tin về hướng la bàn thì các ống quang học này phải được thiết kế để có thể ngăn ngừa khả năng ngưng tụ hơi nước hay bất kỳ nguyên nhân nào khác có thể làm ảnh hưởng đến khả năng đọc các chỉ số la bàn.
3.2.1.3. Vạch chỉ hướng
Khoảng cách giữa vạch chỉ hướng và mép ngoài của mặt chia độ la bàn phải nằm trong khoảng 1,5mm đến 3,0mm đối với loại đọc số chỉ la bàn trực tiếp hay đọc qua phản xạ và trong khoảng 0,5mm đến 1,5mm đối với loại đọc số chỉ la bàn theo phương pháp chiếu. Bề rộng của vạch chỉ hướng không được vượt quá 0,5o so với khoảng cách giữa các vạch chia độ trên mặt la bàn.
Vạch chỉ hướng của các la bàn đọc bằng phương pháp phản xạ hoặc chiếu phải được thiết kế để có thể đọc được từ vị trí lái tàu cách ống kính la bàn khi chậu la bàn bị nghiêng 10o trong trường hợp la bàn có treo cacđăng và nghiêng 30o trong các trường hợp khác.
3.2.1.4. Hệ thống treo la bàn
Hệ thống treo cacđăng phải đảm bảo góc giữa trục của vòng cacđăng trong và ngoài không vượt quá (90o±1o). Các mặt phẳng đi qua các trục này phải giao cắt nhau ở vị trí cách điểm quay không quá 1mm. Mọi dao động tới hạn cũng không thể có dung sai vượt quá giới hạn này. Trục của vòng cacđăng bên ngoài phải được đặt theo hướng trục dọc tàu.
Hệ thống treo cacđăng phải đảm bảo sao cho vành chậu la bàn hay mặt kính phía trên chậu la bàn nằm trong mặt phẳng sao cho mặt phẳng này lệch so với phương nằm ngang 1 góc không quá 2o khi hệ thống treo cacđăng được cố định trong mặt phẳng ngang. Hệ thống phải đảm bảo khả năng này dù trên mặt la bàn có đặt thêm kính phóng đại hoặc là thiết bị đọc phương vị hay không.
Hệ thống treo cacđăng phải đảm bảo sao cho vành chậu la bàn hay mặt kính phía trên chậu la bàn nằm trong mặt phẳng sao cho mặt phẳng này lệch so với phương nằm ngang 1 góc không quá 2o khi hộp la bàn nghiêng theo bất kỳ hướng nào 1 góc 40o. Hệ thống này cũng phải đảm bảo la bàn không bị tuột ra dưới bất kỳ tác động nào của điều kiện thời tiết.
Các vòng cacđăng trong và ngoài phải đảm bảo phải cùng loại.
Đối với các la bàn không có hệ thống treo cacđăng thì chỉ cần đảm bảo mặt chỉ thị của la bàn tự do trong giới hạn nghiêng 30o.
3.2.1.5. Hộp la bàn
Hộp la bàn phải được trang bị các thiết bị cần thiết để bù độ lệch cho la bàn từ. Thiết bị để bù độ lệch phải được bảo vệ chống lại việc tiếp cận không cho phép.
3.2.1.5.1. Hộp la bàn loại A1 (loại có chiều cao ≥ 1m)
Bù cho từ trường ngang cố định của con tàu: hộp la bàn được trang bị thiết bị để hiệu chỉnh độ lệch do thành phần ngang của từ trường cố định của con tàu gây ra. Thiết bị này phải có khả năng hiệu chỉnh thành phần lực B và C tối thiểu đến (720/H)o. Các nam châm của thiết bị hiệu chỉnh này không được để quá gần hệ thống định hướng sao cho không làm nhiễu loạn từ trường và gây ra độ lệch không được lớn quá (20/H)o tại bất kỳ hướng nào khi tàu nghiêng hoặc chúi đến 15o.
Bù cho độ lệch do nghiêng: hộp la bàn được trang bị thiết bị để hiệu chỉnh độ lệch do nghiêng. Thiết bị này phải có khả năng điều chỉnh và tạo ra một từ trường có cường độ từ +75mT đến -+75mT theo phương thẳng đứng tại vị trí nam châm của hệ thống định hướng. Các nam châm của thiết bị hiệu chỉnh này không được để quá gần hệ thống định hướng sao cho không làm nhiễu loạn từ trường và gây ra độ lệch không được lớn quá (20/H)o tại bất kỳ hướng nào khi tàu nghiêng hoặc chúi đến 15o.
Bù độ lệch do thành phần từ trường nằm ngang sinh ra do thành phần từ trường nằm ngang của trái đất tác dụng lên sắt non của con tàu: hộp la bàn được trang bị thiết bị để bù độ lệch do thành phần từ trường nằm ngang sinh ra do thành phần từ trường nằm ngang của trái đất tác dụng lên sắt non của con tàu. Thiết bị này phải có khả năng hiệu chỉnh thành phần lực D đến 10o. Khi hộp la bàn ở vị trí thẳng đứng, việc bù độ lệch do các quả cầu thực hiện, tâm của các khối cầu này không được lệch quá 15mm so với mặt phẳng ngang đi qua tâm của hệ thống định hướng.
Bù độ lệch do thành phần từ trường nằm ngang sinh ra do thành phần từ trường thẳng đứng của trái đất tác dụng lên sắt non của con tàu: hộp la bàn được trang bị thiết bị để bù độ lệch do thành phần từ trường nằm ngang sinh ra do thành phần từ trường thẳng đứng của trái đất tác dụng lên sắt non của con tàu. Các thanh sắt non được sử dụng phải rỗng giữa nhưng đường kính của lỗ bên trong thanh sắt non không được vượt quá 40% đường kính của thanh. Tại vị trí trụ la bàn thẳng đứng, cực bắc từ trường gây ra bởi hệ thống bù lệch phải nằm trên mặt phẳng ngang của hệ thống định hướng của la bàn. Khi các thanh sắt non được sử dụng, cực bắc từ trường của nó nằm ở 1/12 chiều dài của thanh tính từ đầu ngoài cùng của nó.
3.2.1.5.2. Hộp la bàn loại A2 (loại có chiều cao < 1m)
Bù cho từ trường ngang cố định của con tàu: hộp la bàn được trang bị thiết bị để hiệu chỉnh độ lệch do thành phần ngang của từ trường cố định của con tàu gây ra. Thiết bị này phải có khả năng hiệu chỉnh thành phần lực B và C tối thiểu đến (720/H)o. Các nam châm của thiết bị hiệu chỉnh này không được để quá gần hệ thống định hướng sao cho không làm nhiễu loạn từ trường và gây ra độ lệch không được lớn quá (40/H)o tại bất kỳ hướng nào khi tàu nghiêng hoặc chúi đến 15o.
Bù cho độ lệch do nghiêng: hộp la bàn được trang bị thiết bị để hiệu chỉnh độ lệch do nghiêng. Thiết bị này phải có khả năng điều chỉnh và tạo ra một từ trường có cường độ từ +75mT đến -+75mT theo phương thẳng đứng tại vị trí nam châm của hệ thống định hướng. Các nam châm của thiết bị hiệu chỉnh này không được để quá gần hệ thống định hướng sao cho không làm nhiễu loạn từ trường và gây ra độ lệch không được lớn quá (80/H)o tại bất kỳ hướng nào khi tàu nghiêng hoặc chúi đến 15o.
Bù độ lệch do thành phần từ trường nằm ngang sinh ra do thành phần từ trường nằm ngang của trái đất tác dụng lên sắt non của con tàu: hộp la bàn được trang bị thiết bị để bù độ lệch do thành phần từ trường nằm ngang sinh ra do thành phần từ trường nằm ngang của trái đất tác dụng lên sắt non của con tàu. Thiết bị này phải có khả năng hiệu chỉnh thành phần lực D đến 7o. Khi hộp la bàn ở vị trí thẳng đứng, việc bù độ lệch do các quả cầu thực hiện, tâm của các khối cầu này không được lệch quá 15mm so với mặt phẳng ngang đi qua tâm của hệ thống định hướng.
Bù độ lệch do thành phần từ trường nằm ngang sinh ra do thành phần từ trường thẳng đứng của trái đất tác dụng lên sắt non của con tàu: hộp la bàn được trang bị thiết bị để bù độ lệch do thành phần từ trường nằm ngang sinh ra do thành phần từ trường thẳng đứng của trái đất tác dụng lên sắt non của con tàu. Các thanh sắt non được sử dụng phải rỗng giữa nhưng đường kính của lỗ bên trong thanh sắt non không được vượt quá 40% đường kính của thanh. Tại vị trí trụ la bàn thẳng đứng, cực bắc từ trường gây ra bởi hệ thống bù lệch phải nằm trên mặt phẳng ngang của hệ thống định hướng của la bàn. Khi các thanh sắt non được sử dụng, cực bắc từ trường của nó nằm ở 1/12 chiều dài của thanh tính từ đầu ngoài cùng của nó. Khoảng cách giữa trục thẳng đứng của các thanh sắt non tính từ tâm mặt chia độ phải lớn hơn tối thiểu 3,5 lần chiều dài kim la bàn.
Đăng nhận xét