Các bộ phận và cách vận hành của la bàn con quay hồi chuyển hàng hải (Sổ tay kỹ thuật toàn diện)
I. Cấu tạo phần cứng của la bàn con quay hồi chuyển hàng hải
Sơ đồ cấu trúc hệ thống la bàn hàng hải dòng CMZ 900 của Yokogawa được trình bày tại Hình 4-1-1:

(1) Phần nguồn điện
Hình dáng bên ngoài và sơ đồ cấu tạo bên trong hộp điều khiển nguồn được thể hiện tại Hình 4-1-2; hộp này cung cấp nguồn điện một chiều cho la bàn chính và chuyển đổi nguồn điện của tàu thành nguồn điện dùng cho la bàn. Hình vẽ chỉ ra vị trí lắp đặt của cầu chì, công tắc nguồn và bảng đấu nối bên trong hộp điều khiển.

(2) Phần la bàn chính
La bàn chính có nhiệm vụ xác định hướng đi thực tế của tàu; Hình 4-1-3 là sơ đồ cấu tạo của la bàn chính, cho thấy cấu trúc bên ngoài và bên trong của thiết bị này. Phần bên ngoài của la bàn chính được trang bị bộ công tắc nguồn và bộ điều khiển M; bên trong chứa hộp đựng quả cầu la bàn.
[Hình ảnh cụm la bàn hải quân bao gồm vỏ quả cầu con quay hồi chuyển và bộ điều khiển kỹ thuật số]

(3) Tủ điều khiển
Hộp điều khiển như minh họa trong Hình 4-1-4 được sử dụng để phân phối tín hiệu hướng mũi tàu và nguồn điện đến các bộ phận khác, đồng thời nhận các tín hiệu khác từ la bàn (như tốc độ tàu, vị trí, v.v.). Mặt trước của hộp điều khiển được trang bị bộ điều khiển C, bên trong có cầu chì, công tắc nguồn và bảng đấu nối.
(4) Thiết bị hiển thị lại la bàn
Máy hiển thị hướng la bàn như hình 4-1-5, nhận tín hiệu hướng mũi tàu từ la bàn chính và hiển thị hướng mũi tàu.

II. Các bước khởi động la bàn con quay hồi chuyển hàng hải
(1) Xác nhận nguồn điện cung cấp cho con quay hồi chuyển trên tàu đáp ứng các yêu cầu của hệ thống
Kiểm tra xem nguồn điện xoay chiều và một chiều trên tàu có hoạt động bình thường hay không, đồng thời kiểm tra xem điện áp và tần số có đáp ứng yêu cầu về nguồn điện cho la bàn từ hay không.
(2) Bật nguồn cho tủ điều khiển
Nguồn điện của tủ điều khiển nằm ở phía bên phải bên trong tủ, như hình 4-1-6. Để bật nguồn, hãy gạt công tắc sang vị trí “ON”.

Công tắc nguồn của la bàn chính nằm trên bảng điều khiển phía trước của la bàn chính (bộ điều khiển M), như thể hiện trong Hình 4-1-7; hãy gạt công tắc sang vị trí “ON” để bật nguồn.
[Hình ảnh bộ điều khiển loại M, tập trung vào công tắc nguồn]

(4) Bật nguồn và hiệu chuẩn thiết bị hiển thị la bàn
Hộp đấu dây của bộ hiển thị la bàn được thể hiện trong Hình 4-1-8, nhận tín hiệu hướng mũi tàu và nguồn điện từ la bàn chính. Các tín hiệu và nguồn điện này cung cấp năng lượng để bộ hiển thị la bàn hoạt động. Đồng thời, hộp đấu dây còn có chức năng điều chỉnh độ sáng của bộ hiển thị la bàn. Ngoài ra, bên trong hộp đấu dây được trang bị công tắc hiệu chỉnh điểm 0; người vận hành có thể sử dụng công tắc này để điều chỉnh giá trị sai lệch giữa bộ hiển thị la bàn và la bàn chính.
Sau khi khởi động và vận hành khoảng 5 giờ Sau đó, hướng chính của la bàn sẽ được xác định và hệ thống sẽ xuất ra hướng thực; hướng của bộ hiển thị la bàn và tín hiệu bước sẽ theo dõi hướng chính của la bàn và được truyền đến các bộ phận hoặc thiết bị khác cần tín hiệu hướng, qua đó quá trình khởi động la bàn hoàn tất.
3. Kết nối tín hiệu la bàn với các thiết bị khác
Để đọc tín hiệu la bàn, người dùng cần thao tác qua menu bằng các phím trên bộ điều khiển C và bộ điều khiển M. Hình 4-1-9 trình bày chú thích chức năng của các phím trên bảng điều khiển của bộ điều khiển C. Hình 4-1-10 trình bày chú thích chức năng của các phím trên bảng điều khiển của bộ điều khiển M.
(1) Kiểm tra tín hiệu đầu ra của la bàn
1. Bộ điều khiển C
Hình 4-1-11 cho thấy màn hình bảng điều khiển của đơn vị vận hành C; khu vực hiển thị hướng mũi tàu hiển thị dữ liệu đo hướng la bàn hiện tại và trạng thái hệ thống, trong khi khu vực hiển thị dữ liệu hiển thị phương thức nhập liệu cùng thông tin về tốc độ và vị trí tàu đã nhập.
[Hình ảnh màn hình bảng điều khiển của đơn vị vận hành C hiển thị các khu vực tiêu đề và dữ liệu]

2. Mô-đun điều khiển
Hình 4-1-12 hiển thị bảng điều khiển của mô-đun vận hành M,HƯỚNG GYRO Cột này hiển thị dữ liệu về hướng mũi tàu hiện tại.
(2) Kết nối tín hiệu la bàn với các thiết bị khác
Khi kết nối tín hiệu đầu ra của la bàn với các thiết bị như radar, AIS, VDR hoặc ECDIS, cần phải điều chỉnh giao thức truyền thông của cổng đầu ra nối tiếp trên la bàn chính trước. Cụ thể như sau: Trong chế độ lệnh Command, hãy tìm mã có số hiệu là 42 Chọn tùy chọn “Out Port” để điều chỉnh cài đặt tốc độ truyền của cổng đầu ra, như minh họa trong Hình 4-1-13.
(2) Chọn mã trong menu “4 Thế hệ”, nhấn phím “ENT” để vào.
(3) Chọn mã “42 Cảng Xuất” (Tùy theo giao diện cụ thể, lưu ý: mã phải tương ứng với hình 41 hoặc 42), nhấn phím “ENT”.
(4) Sau khi sử dụng các phím lên/xuống để chọn cổng khác, nhấn phím “ENT”, tốc độ truyền dữ liệu của cổng đã chọn sẽ bắt đầu nhấp nháy. Tiếp tục sử dụng các phím lên/xuống để chọn tốc độ truyền dữ liệu khác. Sau khi hoàn tất việc thay đổi, nhấn phím “ENT” để hoàn tất cài đặt tốc độ truyền dữ liệu.
(5) Sau khi hoàn tất cài đặt các thông số cổng, hãy kết nối cổng đầu ra của la bàn với cổng đầu vào tín hiệu mũi tàu của các thiết bị như radar, AIS, VDR hoặc ECDIS thông qua cáp tín hiệu.
IV. Các phương pháp khắc phục sai số la bàn
Để khắc phục sai số của la bàn từ, cần chuyển chế độ hoạt động sang chế độ lệnh trong bộ điều khiển C, truy cập chức năng cài đặt, sau đó thiết lập và điều chỉnh các thông số tương ứng để la bàn từ có thể hiển thị chính xác hướng thực tế. Trong điều kiện bình thường, la bàn từ sẽ tự động hiệu chỉnh sai số tốc độ bằng cách nhận tín hiệu tốc độ và tín hiệu vĩ độ của tàu từ các nguồn như Log và GNSS.
(1) Giới thiệu về mẫu thiết kế Command
Bộ điều khiển C có thể chuyển sang chế độ “Chế độ Lệnh”, Sơ đồ các phím trên bảng điều khiển có thể tham khảo vị trí ghi chú của các phím lệnh trong Hình 4-1-8 và Hình 4-1-9.
Sau khi nhấn phím lệnh, khu vực hiển thị dữ liệu của bộ điều khiển C sẽ hiển thị menu cấp 1, như minh họa tại Hình 4-1-14. Người dùng có thể sử dụng các phím lên/xuống và phím “ENT” để chuyển đổi giữa các mục menu và truy cập vào menu cấp 2 (menu con).
(2) Khắc phục sai số về tốc độ
Mã lệnh để truy cập vào menu phụ cài đặt thông qua chế độ lệnh nhằm hiệu chỉnh sai số tốc độ Bộ 21 SPD Tùy chọn. Mã lệnh để thiết lập chức năng được trình bày trong Bảng 4-1-1:
Bảng 4-1-1: Mã lệnh cài đặt chức năng
| Mã lệnh | Bộ điều khiển | Tùy chọn chức năng | Thực thi trong chế độ chờ | Số trang | |
| C | M | ||||
| 20 | 0 | – | Chọn đầu vào hướng mũi tàu bên ngoài. | 0 | 42 |
| 21 | 0 | 0 | Cài đặt tốc độ dùng để hiệu chỉnh sai số tốc độ. | 0 | 43 |
| 22 | 0 | 0 | Cài đặt vĩ độ dùng để hiệu chỉnh sai số tốc độ. | 0 | 44 |
| 23 | 0 | 0 | La bàn chính tự động căn chỉnh. | X | 45 |
| 24 | 0 | 0 | Căn chỉnh la bàn bằng tay. | X | 47 |
| 25 | 0 | 0 | Cài đặt hệ số khuếch đại theo dõi la bàn chính. | 0 | 49 |
| 26 | 0 | 0 | Hiển thị/Đặt lại nguyên nhân báo động của la bàn chính. | 0 | 50 |
| 27 | 0 | – | Hiển thị/Đặt lại (nguyên nhân báo động của bộ điều khiển). | 0 | 51 |
| 28 | 0 | – | Cài đặt cảnh báo sai lệch. | 0 | 52 |
| 29 | 0 | 0 | Cài đặt thời gian khởi động. | 0 | 53 |
| Mã menu | Chức năng lệnh (Menu Hoạt động) |
|---|---|
| 21 | SPD SET (Đầu vào hiệu chỉnh sai số tốc độ) |
| 22 | LAT SET (Nhập dữ liệu hiệu chỉnh sai số vĩ độ) |
(1) Trong “Operation MENU”, chọn “21 SPD SET” rồi nhấn phím “ENT” để chuyển sang chế độ hiển thị và nhập giá trị điều chỉnh sai số tốc độ.
(2) Nhấn phím “ENT” để vào chế độ chọn nhập liệu tự động hoặc thủ công; lúc này, chữ “AUTO” và “MANUAL” sẽ nhấp nháy cùng lúc. Sử dụng các phím lên/xuống để chọn, sau đó nhấn phím “ENT”.
(3) Nếu chọn chế độ tự động, ô nhập tốc độ tàu tự động sẽ nhấp nháy; Hình 4-1-15 là ví dụ về màn hình hiển thị nhập liệu tự động khi tốc độ tàu là 23 hải lý.
(4) Nếu chọn chế độ thủ công, chữ số hàng chục của tốc độ tàu sẽ nhấp nháy; nhấn phím trái/phải để chuyển sang chữ số tiếp theo, nhấn phím lên/xuống để thay đổi giá trị, từ đó có thể nhập thủ công tốc độ tàu trong khoảng 00–99 kn.
(5) Sau khi nhập tốc độ tàu, nhấn phím “ENT”; giá trị đã nhập sẽ nhấp nháy, cho biết cần thay đổi thông tin. Nếu nhấn phím “ENT” lần nữa, đèn nhấp nháy sẽ tắt và giá trị đã nhập sẽ được thay đổi, quá trình hiệu chỉnh sai số tốc độ hoàn tất.
(3) Khắc phục sai số về vĩ độ
(1) Trong “Operation MENU”, chọn “22 LAT SET” (Lưu ý: Trong bản gốc, mục này được ghi là “22 SPD SET”, nhưng thực tế phải là “LAT SET”). Nhấn phím “ENT” để chuyển sang màn hình nhập tọa độ vĩ độ dùng để hiệu chỉnh sai số tốc độ.
(2) Nhấn phím “ENT” để vào chế độ chọn nhập liệu tự động hoặc thủ công; lúc này, chữ “AUTO” và “MANUAL” sẽ nhấp nháy cùng lúc. Sử dụng các phím lên/xuống để chọn, sau đó nhấn phím “ENT”.
(3) Nếu chọn chế độ tự động, ô nhập vĩ độ tự động sẽ nhấp nháy; Hình 4-1-16 là ví dụ về màn hình hiển thị khi nhập tự động ở vĩ độ 39°.
(4) Nếu chọn chế độ thủ công, các ký hiệu N và S sẽ nhấp nháy; sử dụng các phím trái/phải để chuyển đổi giữa các chữ số, các phím lên/xuống để thay đổi giá trị, từ đó có thể nhập thủ công giá trị từ 00 đến 70°.
(5) Sau khi nhập vĩ độ, nhấn phím “ENT”; giá trị vừa nhập sẽ nhấp nháy, cho biết thông tin cần điều chỉnh. Nếu nhấn phím “ENT” một lần nữa, đèn nhấp nháy sẽ tắt và giá trị đã nhập sẽ được thay đổi; việc hiệu chỉnh sai số vĩ độ đã hoàn tất.
(4) Loại bỏ sai số do va đập
Sai số do va đập của la bàn con quay được gây ra bởi lực quán tính phát sinh khi tàu di chuyển linh hoạt (như thay đổi tốc độ, thay đổi hướng). Lực quán tính tác động lên hệ thống la bàn sẽ khiến trục chính lệch khỏi vị trí ổn định, từ đó dẫn đến sai số. Các phương pháp khắc phục chủ yếu bao gồm những điểm sau:
1. Tối ưu hóa thiết kế và suy giảm tự nhiên
Loại sai số do va đập thứ hai đạt giá trị cực đại sau khoảng 1/4 chu kỳ giảm chấn kể từ khi kết thúc chuyển động, và thường tự biến mất sau khoảng 1 giờ. Nguyên tắc chung để loại bỏ sai số do va đập là kéo dài chu kỳ dao động của quả cầu con quay hồi chuyển, nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của lực quán tính lên la bàn.
2. Phương pháp bù trừ
- Phương pháp bù ngoài:Điều chỉnh chỉ số hướng bằng thiết bị bên ngoài (chẳng hạn như điều chỉnh đường cơ sở hoặc thang đo) và trừ trực tiếp giá trị sai số.
- Phương pháp bù trừ nội bộ:Áp dụng mô-men bù (chẳng hạn như mô-men bù trục dọc hoặc mô-men bù trục ngang) lên la bàn từ, giúp trục chính ổn định trong mặt phẳng kinh tuyến. Ví dụ, la bàn từ Sperry MK37 sử dụng bù trục dọc, còn la bàn từ Ambron 10 sử dụng bù trục ngang.
Khi tàu đang di chuyển bằng động cơ, nếu vĩ độ của tàu thấp hơn vĩ độ thiết kế, có thể không cần xử lý sai số va chạm; nếu vĩ độ của tàu cao hơn vĩ độ thiết kế, cần tắt bộ giảm chấn để loại bỏ sai số.
(5) Loại bỏ sai số cơ sở
Sai số đường cơ sở của la bàn con quay trên tàu là độ lệch góc giữa đường cơ sở vật lý của thiết bị la bàn và hình chiếu ngang của mặt mũi-đuôi thực tế của tàu. Trong điều kiện bình thường, vạch 0 trên mặt số hướng của la bàn con quay hồi chuyển (đường cơ sở của la bàn) phải trùng khớp hoàn toàn với đường chiếu của trục dọc tàu trên mặt phẳng ngang (đại diện cho hướng mũi-đuôi của tàu). Nếu giữa hai đường này có góc lệch, hướng do la bàn chỉ ra sẽ có sai lệch cố định so với hướng thực tế của tàu. Sai số hệ thống này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác của việc định vị và phải được khắc phục thông qua quá trình hiệu chuẩn chuyên nghiệp.
Sai số đường cơ sở chủ yếu phát sinh do ba nguyên nhân sau:
- (1) Sai số lắp đặt:Trong quá trình lắp đặt thiết bị, do dụng cụ đo lường không đủ chính xác hoặc thao tác lắp đặt không đúng cách, mặt chuẩn của đế la bàn không được căn chỉnh hoàn toàn với mặt mũi và đuôi thiết kế của tàu, dẫn đến sai lệch đường cơ sở ngay từ ban đầu.
- (2) Ảnh hưởng của sự biến dạng thân tàu:Khi tàu ở các trạng thái tải trọng khác nhau hoặc gặp phải điều kiện thời tiết biển phức tạp, thân tàu sẽ bị biến dạng, chẳng hạn như xuất hiện hiện tượng cong vòm giữa hoặc cong dọc giữa. Những biến dạng này sẽ gián tiếp dẫn đến sự lệch hướng của đế lắp đặt la bàn.
- (3) Các bộ phận của thiết bị bị lỏng:Trong quá trình hành trình dài ngày của tàu, sự rung lắc liên tục của thiết bị sẽ khiến các bộ phận cơ khí bên trong la bàn từ từ bị lỏng lẻo, dẫn đến đường cơ sở bị lệch dần theo thời gian. Sai số này sẽ liên tục tích lũy, do đó cần phải bảo trì và kiểm soát định kỳ.
Để loại bỏ sai số cơ sở, cần tiến hành hiệu chuẩn theo quy trình tiêu chuẩn:
(1) Chọn điều kiện hiệu chuẩn:Giữ cho tàu ở trạng thái ổn định, chẳng hạn như neo đậu ở vùng nước lặng hoặc di chuyển thẳng với tốc độ thấp. Tránh để tàu lắc ngang, lắc dọc cũng như thay đổi hướng đi liên tục, nhằm đảm bảo độ chính xác của quá trình hiệu chuẩn.
(2) Xác định vị trí chuẩn và đo sai số:Để xác định hướng đi thực tế của tàu, người ta thường sử dụng các tham chiếu bên ngoài có độ chính xác cao. Các phương pháp phổ biến bao gồm: quan sát các thiên thể bằng la bàn thiên văn để đo phương vị thiên văn; tính toán hướng đi dựa trên hệ thống định vị toàn cầu vi sai (DGPS); và sử dụng phương pháp giao hội phương vị các mốc trên đất liền. Khi so sánh hướng đi do la bàn chỉ ra với phương vị chuẩn, chênh lệch giữa hai giá trị này chính là sai số đường cơ sở.
(3) Thực hiện thao tác hiệu chuẩn:Sử dụng thiết bị điều chỉnh cơ học của la bàn (chẳng hạn như núm điều chỉnh hướng) hoặc nhập các thông số bù vào giao diện phần mềm hệ thống định vị để căn chỉnh lại đường cơ sở của la bàn với mặt mũi và đuôi thực tế của tàu. Sau khi hoàn tất việc hiệu chuẩn, cần kiểm tra lại để đảm bảo sai số nằm trong Theo quy định của IMO là ±0,5° trong phạm vi.
Đối với các tàu đang hoạt động, nên tiến hành hiệu chuẩn cơ sở kết hợp với chu kỳ bảo dưỡng định kỳ (ví dụ: sau mỗi chuyến đi hoặc hàng tháng). Đặc biệt, khi tàu trải qua những thay đổi lớn về tải trọng, sửa chữa kết cấu hoặc sau thời gian dài hoạt động với cường độ cao, cần tăng tần suất hiệu chuẩn để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của việc đo hướng la bàn.
Danh sách kiểm tra bảo trì và hiệu suất hàng năm của la bàn quay (ETO)
| Kiểm tra phân loại | Các điểm chính trong quy trình bảo trì (theo tiêu chuẩn CMZ 900) | Tiêu chuẩn đánh giá / Mô tả chi tiết | Kết quả kiểm tra |
|---|---|---|---|
| Hệ thống cấp nguồn | Kiểm tra bên trong hộp điều khiển nguồn (Hình 4-1-2) | Cầu chì còn nguyên vẹn, bảng đấu nối không bị lỏng, các tiếp điểm công tắc tiếp xúc tốt. | □ Đạt / □ Cần học lại |
| Thử nghiệm chuyển đổi giữa nguồn điện chính và dự phòng | Khi mô phỏng tình huống mất điện xoay chiều, nguồn dự phòng 24V DC phải có thể chuyển đổi liền mạch. | □ Đạt / □ Cần học lại | |
| Máy móc và lắp đặt | Kiểm tra đế la bàn chính và các bộ phận cơ khí | Kiểm tra xem đế lắp đặt có bị rỉ sét hay không, độ cân bằng của bình la bàn bên trong và độ chặt chẽ của các bộ phận cơ khí. | □ Đạt / □ Cần học lại |
| Kiểm tra sai số đường cơ sở (Baseline) | So sánh với DGPS hoặc vị trí thiên văn, đảm bảo sai số vật lý ≤ 0,5°. | □ Đạt / □ Cần học lại | |
| Bù sai số | Xác minh tín hiệu đầu vào điều chỉnh tự động | Kiểm tra xem tín hiệu Log, tốc độ GNSS và vĩ độ có hiển thị là AUTO trên thiết bị C hay không. | □ Đạt / □ Cần học lại |
| Kiểm tra chức năng bù đắp thủ công | Nhập mã lệnh 21 và 22 để kiểm tra tác động của các giá trị nhập thủ công lên hiển thị hướng đi. | □ Đạt / □ Cần học lại | |
| Phân phối tín hiệu | Cài đặt cổng xuất nối tiếp (Out Port) | Kiểm tra sự tương thích của các giao thức truyền thông radar, AIS và VDR, đồng thời đảm bảo chức năng điều chỉnh tốc độ truyền dữ liệu hoạt động bình thường. | □ Đạt / □ Cần học lại |
Câu hỏi đánh giá về vận hành và bảo trì la bàn quay (CMZ 900)
Vị trí tuyển dụng: Kỹ thuật viên điện tử và điện (ETO) / Tài xế | Thời lượng bài kiểm tra: 15 phút
I. Kiểm tra lý thuyết kỹ thuật và các thông số
- Theo yêu cầu trong hướng dẫn sử dụng CMZ 900, la bàn con quay hồi chuyển phải được lắp đặt trước khi tàu khởi hành _______ Từ một giờ trở lên.
- La bàn chính bắt đầu hoạt động khoảng _______ Sau một giờ, hướng mũi tàu theo la bàn chính được xác định, hệ thống sẽ hiển thị hướng mũi tàu thực.
- Khi loại bỏ sai số về tốc độ, nếu chọn chế độ nhập liệu thủ công, phạm vi tốc độ tàu được nhập thủ công là _______ kn.
- Khi loại bỏ sai số vĩ độ, phạm vi vĩ độ nhập thủ công thường được giới hạn trong _______ không quá.
- Theo quy định của IMO, sai số đường cơ sở của la bàn sau khi hiệu chuẩn phải được duy trì ở mức ±_______° trong phạm vi.
2. Thực hành mô phỏng thao tác trên menu
Mô phỏng tình huống: Hiện tại cần kết nối tín hiệu la bàn từ tính với một thiết bị radar mới được lắp đặt. Vui lòng viết ra các bước lệnh đầy đủ để điều chỉnh tốc độ truyền dữ liệu của cổng đầu ra trên bộ điều khiển C:
Bước 1: Nhấn và giữ _______ Nhấn phím để vào chế độ lệnh.
Bước 2: Chọn mã _______ Vào menu Generat.
Bước 3: Chọn mã _______ Vào phần cài đặt Cổng ra (Out Port).
Bước 4: Sử dụng các phím lên/xuống để chọn cổng, quan sát tốc độ truyền _______ điều chỉnh theo thời gian.
Bước 5: Sau khi điều chỉnh xong, nhấn _______ Nhấn phím để hoàn tất cài đặt.
3. Phân tích nguyên lý loại bỏ sai số
Hãy nêu tóm tắt nguyên nhân cơ bản dẫn đến “sai số do xung lực”, đồng thời so sánh và giải thích sự khác biệt trong cách thức áp dụng cụ thể giữa “phương pháp bù bên trong” và “phương pháp bù bên ngoài” khi loại bỏ sai số do xung lực.




(1) Kiểm tra tín hiệu đầu ra của la bàn















