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:

Hình 4-1-1 Sơ đồ khối cấu tạo của la bàn

(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.

Hình 4-1-2: Hình dáng bên ngoài và sơ đồ cấu tạo bên trong của hộp điều khiển nguồn

(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]

Hình 4-1-3 Sơ đồ cấu trúc la bàn chính

(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.

Hình 4-1-5: Thiết bị hiển thị lại la bàn

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”.

(3) Bật nguồn cho la bàn chính

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]

Hình 4-1-7 Công tắc nguồn la bàn chính

(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]

Hình 4-1-11 Màn hình bảng điều khiển đơn vị vận hành C

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.

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

(3) Khắc phục sai số về vĩ độ

(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:

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.