Chơng 1 Khái niệm cơ bản về từ trờng

18
tới vài nghìn kilômét. Những dòng nh vậy chủ yếu là dòng các phân tử mang điện từ mặt trời
đến. Nghiên cứu từ trờng trái dất ở nớc ta cha có cơ quan nào tiến hành một cách quy mô.
ở nớc ngoài đã có nhiều nhà bác học, nhiều cơ quan nghiên cứu nh : viện từ trờng trái đất,
viện nghiên cứu tầng điện li và sự lan truyền của sóng vô tuyến . vv.

1.6 nguyên tắc làm việc của la bàn từ

Nếu ta đã biết, thành phần nhạy cảm của la bàn là kim từ . Khi kim la bàn đợc treo tự
do thì trục kim của nó sẽ định hớng dọc theo véc tơ cờng độ từ trờng (
T
r
) của trái đất và
chỉ ra mặt phẳng kinh tuyến từ. Nhng kim từ treo tự do không thể sử dụng làm thành phần
nhạy cảm cho la bàn từ hàng hải đợc , bởi vì khi độ từ nghiêng lớn (ở vĩ độ cao ) xác định
hớng nằm ngang theo kim nghiêng rất khó khăn. Vì vậy trong các la bàn từ hàng hải ngời ta
tìm cách treo thành phần nhạy cảm sao cho nó chỉ tự động xoay trong mặt phẳng nằm ngang
(hình 1.16), thể hiện một kim từ đợc treo nh vậy . Trục kim tạo vói thanh phần nằm ngang
của từ trờng trái đất , nghĩa là với kinh tuyến từ một góc .
Từ trờng trái đất ở trong không gian kim nam
châm chiếm chỗ có thể coi nh là từ trờng đều. Với điều
kiện này theo công thức (1.7) kim từ chịu tác dụng một
mômen quay P.
P = 2lmHsin (1.11)
ở đây 2l là chiều dài kim từ và m là từ khối mỗi lực
kim từ
Biết 2lm = M là mômen từ của kim nam châm do đó
P = MHsin .
Dới tác dụng của mômen quay P kim nam châm

19
Với nhỏ nên có thể viết Q = MH. Hay =
MH
Q

La bàn nào càng có góc i' nhỏ thì la bàn ấy càng tốt .
+ Muốn giảm i' ta làm giảm lực ma sát Q ở điểm ổ đỡ đạt giá trị nhỏ nhất. Để đạt đợc
yêu cầu này ngời ta gắn kim từ vào đáy mồt chiếc phao kín nớc bằng nhựa hoặc bằng đồng,
sau đó thả chúng vào dung dịch cồn và nớc cất. Toàn bộ thành phần nhạy cảm đợc đỡ trên
một kim trụ . Đỉnh kim trụ và ổ đỡ ngời ta gắn kim loại cứng. Với điều kiện hoạt động nh
trên lực ma sát đạt giá trị nhỏ nhất .
+ Mặt khác để giảm góc i' ta tăng mômen từ của kim nam châm, bằng cách ngời ta chế
tạo kim từ không phải là một thanh nam châm mà bằng một cặp hay nhiều căp thanh nam
châm đặt song song, cùng cực, cùng từ lực, đối xứng qua trọng tâm kim la bàn. Hệ thống nam
châm nh vậy sẽ đảm bảo mô men từ lớn nhất .
+ Giá trị mômen quay P của kim la bàn còn phụ thuộc vào vĩ độ. Khi tàu ở xích đạo thì
H lớn nhất nên P cũng lớn nhất khi tàu về cực thì H = 0, nên mô men quay P nhỏ nhất và có
góc ì lớn nhất, la bàn định hớng rất kém .
+ Góc i' của la bàn hiện đại cho phép 0
0
2 khi H = 0,05 0e ở nhiệt độ +15
0C
.


buồng lái sự cố và la bàn trên xuồng cứu sinh .
Cấu tạo toàn bộ của la bàn 127 mm gồm có : Chậu và mặt số, vòng phơng vị, thân, đế
và các nam châm để khử độ lệch bán vòng, độ lệch nghiêng ; các thanh sất non để khử độ lệch
bán vòng thứ , độ lệch phần t và độ lệch cảm ứng, ngoài ra còn có nắp bảo vệ, các bu lông để
gắn la bàn với boong tàu, các trang bị chiếu sáng, các bộ phận gá các vật liệu khử độ lệch .
3.1.1.1 Mặt số la bàn:
Mặt số la bàn là thành phần nhạy cảm của la bàn, nó đợc định hớng dới sự tác dụng
của từ trờng trái đất và từ trờng tàu. Nếu la bàn ở trên các con tàu vô từ tính thì trục NS của
thành phần nhạy cảm nằm theo hớng kinh tuyến từ còn nếu đặt la bàn ở trên các tàu có từ
tính thì trục NS của mạt số la bàn nằm dọc theo kinh tuyến la bàn .
Bộ phận cơ bản của mặt số là hệ thống nam châm, hệ thống này gồm 6 thanh đợc chia
thành 3 cặp mỗi cặp nam châm đợc bố trí song song, cùng cực, cùng từ lực nh sau :
Chơng 3

La bàn từ hàng hải và các thiết bị khử độ lệch46
a. Từng cặp có chiều dài bằng nhau bố trí đối xứng nhau qua cực NS của mặt số .
b. Trọng tâm của từng nam châm nằm trên đờng OW .
c. Đầu của tất cả các thanh nam châm nằm trên một vòng trong có tâm là trọng tâm của hệ
thống nam châm .
d. Góc giữa trục NS của hệ thống và đờng nối từ trọng tâm hệ thống tới các đầu thanh
nam châm nh sau :
Với hai thanh dài 80,7mm là 12
0
52' .
Với hai thanh dài 73,4mm là 38
0
34' .

Cấu tạo mặt số la bàn
Để thuận tiện cho việc định hớng, mặt
khắc độ đợc chia ra 360 gạch, mỗi gạch ứng với
một độ, cứ cách 10
0
có một gạch dài. Trên mặt số
ghi các hớng chính N , S , E , W và các hớng
phần t NE , SE , NW , SW.
Cấu tạo của bộ phận nhạy cảm đợc thể
hiện : 1.Các kim từ; 2. Phao; 3. ổ đỡ kim trụ; 4.
Vít để gắn hợp kim; 5. Mặt khắc độ
Chơng 3

La bàn từ hàng hải và các thiết bị khử độ lệch

47
Ngăn trên của chậu ngời tra gọi là buồng chính, nó dùng để chứa thành phần nhạy cảm
thả ở trong dung dịch cồn.
Ngăn phía dới gọi là buồng phụ, ngăn này có tác dụng khắc phục hiện tợng thay đổi
thể tích của dung dịch khi nhiệt độ của dung dịch thay đổ , ở đáy của ngăn phụ có một màng
ngăn mỏng bằng đồng thau, khi thể tích dung dịch tăng lên thì nó giãn ra, khi thể tích dung

ngắm, 3.Các khung k
ính màu, 4.Hình trụ
và cầu gắn Cô-lông-
ga, 5.Giá vòng phơng
vị, 6.Lăng kính
B iể u x íc h la b à n
4
1
2
3
6
5
Chậy la bàn
9
10
11
12
13
14
15
16
9
876
5
4
3
2
1
Hình 3.2 Cấu tạo chậu la bàn từ M
-

Khe ngắm là bộ phận dùng để ngắm qua giữa mặt số và dây vạch chuẩn tới mục tiêu,
khe ngắm giúp cho ngời quan sát nhìn mục tiêu hoặc thiên thể đợc dễ dàng khi thời tiết xấu
hoặc ban đêm. Để lấy số chỉ trên mặt số đợc chính xác và nhanh, ở phía dới khe ngắm có
một lăng kính, lăng kính có tác dụng phóng đại số chỉ của mặt số và cho ta ngay số chỉ
phơng vị. Cả khe ngắm lẫn dây vạch chuẩn phải nằm trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua
trọng tâm của thành phần nhạy cảm, ngời ta gọi là mặt phẳng ngắm .
Bộ phận ngắm Cô-lông-ga đợc chế tạo bằng đồng thau, nó gồm có một ống hình trụ để
lòng vào đế máy Cô-lông-ga, ống hình trụ đợc gắn với cầu gắn vào vòng phơng vị bằng 4
đinh vít, tâm của ống hình trụ khi gắn vào vòng phơng vị phải nằm trong mặt phẳng ngắm .
Kính mầu, ở phía trớc khe ngắm có gắn 2 hoặc 3 màu hình tròn, nó có tác dụng lọc
màu, làm giảm cờng độ tia sáng khi ta quan sát mặt trời hoặc các thiên thể qua sáng, tuỳ theo
mức độ chói khác nhau mà ta chọn kính màu cho phù hợp

Hình 3.4
Cấu tạo thân La bàn

3


La bàn từ hàng hải và các thiết bị khử độ lệch

49
Phía trên của chậu la bàn có nắp bảo vệ, nắp bảo vệ có hai kính trong suốt phía trớc và
phía sau để quan sát khi đạy nắp bảo vệ.
3.1.1.5 Các thanh nam châm.
Các thanh nam châm vĩnh cửu dùng để khử độ lệch bán vòng và độ lệch nghiêng, chúng
đợc đựng ở trong hộp gỗ. Các nam châm khử độ lệch bán vòng gồm 8 thanh có kích thớc
khác nhau (bảng 3.1).

Kích thớc (mm)
Mô men từ số
(đơn vị CGSM)
Số lợng

200 x 12 x 12
200 x 10 x 10
8 , L = 100
8 , L = 60 10.000
8.000
2.400
1.000 2
2
2

12A .
Sử dụng máy biến thế ta đa dòng điện xuống từ 5 đến 8 vôn. Hệ thống chiếu sáng của
la bàn có thể đợc sửa dụng dòng điện xoay chiều của tàu nhng trong trờng hợp đó ngoài
máy biến lu cần phải có máy biến áp để hạ xuống 6 vôn , 12 vôn hay 24 vôn .
Để có thể đổi dòng điện ngời ta sửa dụng hai loại bóng đèn chịu hiệu điện thế khác
nhau ứng với trờng hợp sử dụng dòng một chiều hay xoay chiều .
Máy biến lu phải đặt cách xa la bàn hơn 2.5m để khỏi ảnh hởng tới từ tính của la bàn .
* Chú ý : La bàn kiểu YK-M IM thân coa 142cm , trọng lợng toàn bộ 68,5kg nó
dợc sử dụng làm la bàn chuẩn .
La bàn kiểu YK-M3M thân cao 126cm , nặng 64kg , dùng làm la bàn chỉ đờng.
3.1.2 Cấu tạo la bàn chuẩn của Liên Xô loại KMO-T
Hiện nay trên các tâù của Liên Xô đều đợc trang bị loại la bà mã hiệu KMO-T
1
có thiết
bị truyền ảnh hởng của mặt số, từ la bàn chuẩn xuống buồng lái. Loại la bàn này vừa làm
nhiệm vụ của la bàn chuẩn vừa làm nhiệm vụ của la bàn lái.

3.1.2.1 Một số la bàn KMO-T
Mặt khác la bàn KMO-T về cơ bản cấu tạo giống nh mặt số la bàn YKII-M, chỉ có
khác là mômen từ của hệ thống kim nhỏ hơn một chút, nó chỉ khoảng 1300 đơn vị CGSM.
Đặc điểm của mặt số này là ở trên vành khắc độ tất cả các vạch chia độ và các số tơng ứng là
các lỗ rỗng ánh sáng có thể xuyên qua dễ dàng hoặc phía dới đợc gắn một số ngợc với các
số chia tơng ứng mặt trên.

3.1.2.2 Chậu la bàn ( Hình 3.5)
ở mặt trên và phía đáy dới của chậu đợc bít
kín bằng các tấm kính trong chậu đổ đầy dung dịch
64% nớc cất, 36% cồn. Trong chậu đợc chia làm
hai ngăn bằng một tấm kính tròn. Ngăn trên chứa
thành phần nhạy cảm và kim đỡ. ở xung quanh

12.Bộ gá nam châm khử độ lệch bán vòng, 13.Vị
trí đặt bộ phận khử độ lệch điện tử, 14.Vạch chia đánh dấu vị trí các bộ gá, 15.Tấm sắt non mỏng,
16.êcu vặn đai ốc
Lỗ vít để đổ chất lỏng vào chậu đợc bố trí bên cạnh thành chậu.
Để khắc phục tình trạng thay đổi thể tích của chất lỏng do sự thay đổi nhiệt độ ngời ta
đặt một vòng đàn hồi, vòng này nằm giữa tấm kính đáy và tấm kính phân chia chậu. Do có
vòng đàn hồi này mà thể tích của chậu thay đổi đợc theo sự thay đổi thể tích của chất lỏng
khi nhiệt độ thay đổi .
Trụ đỡ mặt số là một kim trụ tiêu chuẩn, nó đợc vặn vào qua lỗ vít ở tấm kính phân
chia chậu.
Chậu và khớp các-đăng treo chậu vào phần
thân chính đợc thể hiện trên hình 62.
3.1.2.3. Thân la bàn KMO-T (Hình 3.6)
Thân la bàn này đợc chế tạo bằng hợp kim
Titan vô từ tính, ở trong thân đặt các thiết bị khử
độ lệch. trong đó có các thanh nam châm để khử
độ lệch bàn vòng và độ lệch nghiêng cùng các bộ
phận gá để thay đổi vị trí của chúng .
Các thanh nam châm đợc gắn trên bộ phận
gá theo chiều dọc và chiều ngang. Các thanh dọc
nằm theo hớng trục dọc tàu còn các thanh ngang
nằm theo hớng vuông góc với hớng trục dọc
tầu. Các thanh khử dọc ký hiệu là (B), còn các
thanh ngang ký hiệu là (C) .

Khi la bàn làm việc do điều kiện từ không tốt dẫn đến tình trạng là với 4 thanh khử lực
BH và CH nh trên không đảm bảo đợc, ngời ta khắc phục tình trạng này bằng cách
gắn thêm các thanh phụ dọc theo trục dọc tàu và hớng vuông góc với trục dọc tàu (hình 63).
Thanh nam châm khử độ lệch nghiêng đợc cho vào trong lòng ống đồng thau nằm giữa thân
la bàn. Để điều chỉnh vị trí thanh khử này lên trên hoặc xuống dới ngời ta trang bị bộ phận

vị gơng.Hình 3.8

Hình 3.9

Bộ phận gá các thanh sắt non có thể nằm chéo góc với mặt phẳng trục dọc tàu để có thể
đồng thời khử độ lệch phần t do cả DH và EH gây ra .
ở trong thân la bàn phía dới chân có một khoang để chứa các thiết bị khử độ lệch điện
từ. Phía trên của mặt chậu có nắp bảo vệ .
3.1.2.4 Hệ thống quang học .
Hệ thống quang học bao gồm đèn chiếu sáng, kính bảo vệ hai thấu kính, kính sấy và
gơng phản chiếu. Một số bộ phận nằm ở trong ống thép phía dới. Thân la bàn ngời ta đặt ở
phía trên (buồng hoa tiêu), ống hệ thống quang học và gơng phản chiếu có phần dới chui
qua mặt boong thờng đi xuống buồng điều khiển vào phía trớc tay lái.
Nh thể hiện trên hình 3.7 gơng phản chiếu, phản chiếu ánh sáng từ bóng đèn qua mặt
số đi tới gơng. Do đó hình ảnh mặt số đợc thể hiện trong gơng rất rõ ràng , nghĩa là các
vạch chia và các số tơng ứng thể hiện rõ ràng rất dễ quan sát .
ống hệ thống quang học có hai phần, phần trên cố định phần dới có thể di chuyển lên
xuống đợc nhờ có phần di động này mà ta có thể điều chỉnh vị trí của gơng sao cho phù hợp
với tầm quan sát của ngời điều khiển tàu.
Ngoài ra phần phía dới còn có thể xoay theo chiều thẳng đứng, gơng phản chiếu có thể thay
đổi đợc góc nghiêng .
Khi nhiệt độ ngoài không khí thấp hơn vài độ thì hệ thống gơng xuất hiện các giọt nớc
làm mờ mặt kính. Để khắc phục hiện tợng này ngời ta gắn vào hệ thống gơng một bộ phận
để sấy. Nó đợc đặt trong ống của hệ thống gơng. Để có thể làm đợc việc này ngời ta cho
dòng điện chạy qua một màng mỏng dẫn điện trong suốt gắn giữa hai tấm kính. Thay đổi
cờng độ dòng điện đi qua bằng cách điều chỉnh chiết áp ta có nhiệt độ sấy cần thiết .
Điện cung cấp cho la bàn là dòng xoay chiều của lới điện tàu, có điện thế 127 vôn và