TỔNG QUAN VỀ GIÁO TRÌNH VÀ VẬN HÀNH THIẾT BỊ HÀNG HẢI 2

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Mô đun: Thiết bị hàng hải 2 (tên gọi mô-đun trong chương trình: Máy điện hàng hải 2) được biên soạn bởi giảng viên Hồ Bá Thành, ban hành kèm theo Quyết định số 33/QĐ-CĐHH II ngày 13 tháng 10 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Hàng hải II thuộc Cục Hàng hải Việt Nam. Giáo trình được thiết kế cho nghề Điều khiển tàu biển ở trình độ Cao đẳng, bố trí giảng dạy trong năm học thứ hai.

                    CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN
                         [Năm học thứ hai - Cao đẳng]
             MÔ ĐUN BẮT BUỘC                     CƠ CẤU THỜI LƯỢNG
       Mô đun: Thiết bị hàng hải 2             Tổng thời lượng: 60 giờ

Về tính chất, đây là mô đun chuyên ngành bắt buộc, tập trung vào thực hành khai thác các thiết bị điện tử - hàng hải chuyên dụng trên buồng lái tàu biển. Mục tiêu học tập (Learning Outcomes) của học phần bao gồm:

  1. Kiến thức: Trình bày được nguyên lý hoạt động, phân tích các nguồn sai số, quy trình sử dụng, phương pháp bảo quản và bảo dưỡng các trang thiết bị hàng hải gồm: la bàn con quay, máy đo sâu, máy đo tốc độ (tốc độ kế), hệ thống hải đồ điện tử (ECDIS) và hệ thống báo động trực ca buồng lái (BNWAS).
  2. Kỹ năng: Khai thác, vận hành thành thạo, thực hiện đồng bộ chỉ số, khử các sai số và bảo quản định kỳ các thiết bị hàng hải theo đúng quy trình kỹ thuật.
  3. Thái độ: Rèn luyện ý thức cẩn thận, tỉ mỉ và chuẩn xác trong công tác dẫn tàu.

Giáo trình có tổng thời lượng 60 giờ (8 giờ lý thuyết, 50 giờ thực hành và 2 giờ kiểm tra). Cấu trúc tiếp cận đi từ cơ sở lý thuyết vật lý (chuyển động quay, hiệu ứng điện từ, sóng âm, định vị vệ tinh) đến quy trình vận hành chi tiết trên các dòng máy thực tế của các nhà sản xuất thiết bị hàng hải quốc tế.

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

                            TIẾN TRÌNH KIẾN THỨC MÔ ĐUN
[KHỐI THIẾT BỊ ĐỊNH HƯỚNG]       [KHỐI THIẾT BỊ ĐO ĐẠC]         [KHỐI THIẾT BỊ TÍCH HỢP]
Bài 1: Lý thuyết con quay        Bài 5: NL hoạt động đo sâu     Bài 9: Hải đồ điện tử
Bài 2: Lý thuyết la bàn          Bài 6: Khai thác máy đo sâu           (ECDIS) & Báo động
Bài 3: Sai số & Khử sai số       Bài 7: Lý thuyết tốc độ kế            trực ca buồng lái
Bài 4: Khai thác la bàn          Bài 8: Khai thác tốc độ kế            (BNWAS)

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 9 bài học được sắp xếp theo logic từ nền tảng lý thuyết đến khai thác từng nhóm thiết bị:

  • Bài 1: Lý thuyết con quay (2 giờ Lý thuyết): Khảo sát con quay tự do (3 bậc tự do), các hệ tọa độ ($OXYZ$, tọa độ chân trời $OX_0Y_0Z_0$, hệ tọa độ chuyển động $OX_1Y_1Z_1$). Phân tích phương pháp treo (vòng các-đăng, treo thủy tĩnh kết hợp nâng điện từ, treo chất lỏng có gối đệm thủy ngân). Công thức mô men quán tính $J = M \cdot r^2$ ($J = \frac{1}{2} M R^2$), mô men động lượng $H = J \cdot \omega$, phương pháp tăng $H$ bằng cách tăng vận tốc góc qua tần số dòng điện $f = 300 \div 500\text{ Hz}$, $p = 2$. Ba tính chất cơ bản: tính định hướng, tính tiến động (xác định bằng quy tắc vặn nút chai và quy tắc cực), tính bền vững.
  • Bài 2: Lý thuyết la bàn con quay (2 giờ Lý thuyết): Chuyển động con quay 2 bậc tự do qua hai thí nghiệm Foucault (Fuco 1 và Fuco 2). Hai phương pháp biến con quay thành la bàn: dùng 2 bình thủy ngân thông nhau (con lắc thủy lực) và hạ thấp trọng tâm (con lắc vật rắn). Phương pháp dập dao động không tắt (gắn vật nặng lệch phía tây, lệch tâm ống dẫn $\delta = 1{,}5^\circ \div 2^\circ$, hoặc 2 bình dầu thông nhau lệch pha $\frac{1}{4}$ chu kỳ để đưa trục chính về kinh tuyến sau $4 \div 6$ giờ). Cấu tạo la bàn điện từ trường và la bàn vệ tinh GPS (hệ 2 khối hoặc 3 khối, 2 hoặc 3 anten).
  • Bài 3: Xác định sai số và khử sai số của la bàn con quay (4 giờ Thực hành): Phân tích sai số vĩ độ ($\delta\varphi$), sai số tốc độ ($\delta_v = -\frac{V_t \cos HT}{R_d \omega_d \cos\varphi_t + V_t \sin HT}$), sai số quán tính ($J = J_1 + J_2$), sai số lắc ngang ($\delta_{JK} = \frac{1}{4}\frac{J_m^2}{g^2} B_K \frac{1}{H\omega_d \cos\varphi}\sin 2HL$). Hướng dẫn phương pháp giải giản đồ sai số tốc độ Tokyokeiki ES 11A và thao tác thiết bị khử cơ điện tử trên Sperry Mark 37.
  • Bài 4: Khai thác sử dụng một số loại la bàn con quay (14 giờ Thực hành/Kiểm tra): Quy trình 5 bước vận hành chuẩn; thao tác bảng điều khiển 3 vị trí, 4 vị trí (ghép cùng máy lái tự động Gylot 107) trên Tokyokeiki ES 11A, Sperry Mark 37, CMZ900; quy chuẩn kiểm tra, bảo quản dung dịch (chu kỳ thay thế 12 tháng).
  • Bài 5 & Bài 6: Nguyên lý và khai thác máy đo sâu (12 giờ Lý thuyết/Thực hành): Nguyên lý sóng siêu âm phản xạ đáy biển, phương pháp chỉ thị bằng bút ghi và kỹ thuật số; các nguồn sai số (vận tốc sóng, góc nghiêng đáy biển, lắc tàu, mớn nước); thực hành vận hành Furuno 860 Mark II, JFE 570S, Furuno kỹ thuật số FE-700.
  • Bài 7 & Bài 8: Lý thuyết và khai thác máy đo tốc độ (16 giờ Lý thuyết/Thực hành/Kiểm tra): Nguyên lý máy đo tốc độ cảm ứng từ (bộ phận nhạy cảm và hiện tượng cảm ứng điện từ) và máy đo tốc độ Doppler (hiệu ứng dịch chuyển tần số Doppler, cấu hình 2 tia/4 tia đo vận tốc đối nước và đối đất); thực hành máy Furuno DS-80, Doppler JLN-203, EML-500.
  • Bài 9: Khai thác sử dụng một số thiết bị khác (10 giờ Thực hành): Phân loại, quy trình vận hành hệ thống hải đồ điện tử ECDIS (dữ liệu ENC, RNC, hệ thống ECS); cấu trúc, nguyên lý chu trình báo động và vận hành hệ thống BNWAS (model SBW 11A).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố các nguyên lý vật lý và toán học ứng dụng trong kỹ thuật hàng hải:

  • Động lực học vật rắn quay, định luật bảo toàn mô men động lượng, hiện tượng tiến động dưới tác dụng ngoại lực trọng trường và chuyển động tự quay của Trái Đất.
  • Thủy tĩnh học và động học chất lưu trong hệ thống bình thông nhau giảm chấn.
  • Lý thuyết trường điện từ, định luật cảm ứng Faraday trong thiết bị đo lưu tốc.
  • Lý thuyết sóng âm trong môi trường nước biển và hiệu ứng dịch tần Doppler.
  • Xử lý tín hiệu vệ tinh GNSS/GPS giải mã pha sóng mang nhằm xác định hướng chuyển động.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Thao tác khởi động nguội/khởi động nóng, cài đặt thông số vĩ độ, tốc độ, mớn nước; thực hiện đồng bộ góc quay giữa la bàn chính và các la bàn phản ảnh; pha chế, kiểm tra tỷ trọng dung dịch la bàn.
  • Kỹ năng phân tích: Tính toán, tra giản đồ, xác định dấu và bù trừ sai số tốc độ, sai số vĩ độ vào hướng la bàn để tìm hướng thật ($HT = HL + \delta_v$).
  • Kỹ năng xử lý tình huống: Nhận diện sai lệch chỉ số đo sâu do tàu lắc hoặc đáy biển dốc, nhận biết lỗi suy giảm tín hiệu GPS trên la bàn vệ tinh, xử lý cảnh báo thời gian trực ca của hệ thống BNWAS.

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Mô đun áp dụng phương pháp sư phạm chú trọng thực hành thao tác trên thiết bị buồng lái. Thời lượng thực hành chiếm 83,3% (50/60 giờ), lý thuyết chiếm 13,3% (8/60 giờ) và kiểm tra định kỳ chiếm 3,4% (2/60 giờ).

                      CƠ CẤU THỜI LƯỢNG GIẢNG DẠY (60 GIỜ)
   ■ Thực hành: 50 giờ (83.3%)     ■ Lý thuyết: 8 giờ (13.3%)     ░ KT: 2h

Hệ thống bài tập trong giáo trình gắn liền với các tình huống tính toán số liệu và vận hành thực tế:

  • Bài tập tính toán định lượng: Yêu cầu người học sử dụng giản đồ sai số Tokyokeiki ES 11A để xác định giá trị $\delta_v$. Ví dụ bài toán: Tàu chạy vận tốc $9\text{ kts}$, hướng la bàn $170^\circ$, vĩ độ $20^\circ\text{N} \rightarrow$ tra giản đồ xác định $\delta_v = +0{,}6^\circ$, tính hướng thật $HT = 170{,}6^\circ$. Kèm theo các bài toán kiểm tra tại các vị trí vĩ độ $30^\circ\text{N}$, $55^\circ\text{S}$, $40^\circ\text{N}$ với các hướng và dải tốc độ khác nhau ($10 \div 16\text{ kts}$).
  • Bài tập quy trình hiệu chỉnh: Luyện tập 3 bước thao tác trên mặt máy thiết bị khử sai số Sperry Mark 37 (gạt cần tên vĩ độ N/S, chỉnh núm vĩ độ, chỉnh núm tốc độ).
                      QUY TRÌNH HIỆU CHỈNH SPERRY MARK 37

Về phương pháp đánh giá kết quả:

  • Đánh giá lý thuyết: Sử dụng hình thức tự luận nhằm kiểm tra mức độ nắm bắt nguyên lý con quay, cấu tạo hệ thống và cơ chế sinh sai số.
  • Đánh giá kỹ năng: Kiểm tra thực hành thao tác trực tiếp trên các khối máy: khởi động theo đúng trình tự, cài đặt chế độ màn hình, đồng bộ thiết bị phản ảnh và bảo dưỡng định kỳ.

Về hướng dẫn tự học: Sinh viên cần nghiên cứu trước bảng tra ký hiệu, chức năng các núm nút điều khiển trên từng model thiết bị, kết hợp đối chiếu sơ đồ khối hệ thống với bảng chỉ dẫn thông số kỹ thuật.

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Nội dung giáo trình thể hiện sự tích hợp giữa các thế hệ khí tài hàng hải truyền thống và trang thiết bị hiện đại theo các tiêu chuẩn quốc tế:

                  TIẾN TRÌNH CẬP NHẬT CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ
  Thế hệ truyền thống                    Thế hệ số hóa & Tích hợp

  1. Chuyển dịch từ cơ khí sang công nghệ số:

    • La bàn định hướng: Trình bày song song la bàn con quay cơ học truyền thống và la bàn vệ tinh đa anten (sử dụng tín hiệu GPS, thời gian khởi động $2 \div 4$ phút, sai số hướng $\le 0{,}3^\circ$, tốc độ truy theo $45^\circ/\text{s}$, không phụ thuộc vào lực quán tính hay độ lắc của tàu).
    • Thiết bị đo độ sâu: Chuyển từ công nghệ hiển thị cơ học bằng bút ghi trên giấy than sang xử lý tín hiệu số với màn hình đồ họa màu LCD (Furuno FE-700).
    • Thiết bị đo tốc độ: Mở rộng từ tốc độ kế cảm ứng từ đo vận tốc tương đối sang tốc độ kế Doppler 4 tia có khả năng phân tách vận tốc đối nước (Water track) và vận tốc đối đất (Bottom track).

  2. Tuân thủ quy chuẩn an toàn hàng hải quốc tế: Tích hợp đầy đủ nội dung khai thác hai hệ thống bắt buộc theo Công ước SOLAS và quy định của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO):

    • Hệ thống hiển thị và thông tin hải đồ điện tử (ECDIS - Electronic Chart Display and Information System) sử dụng dữ liệu hải đồ vector ENC và hải đồ raster RNC.
    • Hệ thống báo động trực ca hàng hải buồng lái (BNWAS - Bridge Navigational Watch Alarm Systems) model SBW 11A nhằm giám sát khả năng duy trì trực ca của sĩ quan boong.

  3. Gắn liền thực tế trang thiết bị đội tàu: Giáo trình sử dụng trực tiếp tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của các dòng máy phổ biến trên đội tàu vận tải biển: Tokyokeiki ES 11A, Sperry Mark 37, CMZ900, Furuno DS-80, Furuno FE-700, JLN-203, EML-500.

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

Giáo trình phục vụ cho các nhóm đối tượng cụ thể trong công tác đào tạo và vận hành hàng hải:

Nhóm đối tượng Phạm vi và mục đích sử dụng
Sinh viên chuyên ngành Sinh viên năm thứ hai ngành Điều khiển tàu biển bậc Cao đẳng. Tài liệu cung cấp toàn bộ quy trình vận hành và kỹ năng chuẩn bị trước khi tham gia thực tập trên tàu biển.
Giảng viên chuyên môn Giảng viên bộ môn Điều khiển tàu biển dùng làm đề cương chi tiết phân bổ 60 giờ học, thiết kế bài tập thực hành buồng lái và xây dựng đáp án đánh giá kỹ năng.
Sĩ quan, thuyền viên Sĩ quan quản lý boong, thuyền phó dùng làm tài liệu tra cứu quy trình vận hành chuẩn, bảo dưỡng định kỳ các thiết bị buồng lái theo tiêu chuẩn năng lực của Công ước STCW.

Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở bao gồm Vật lý đại cương (phần Cơ học và Điện từ học), Địa văn hàng hải cơ bản và Mô đun Thiết bị hàng hải 1 trước khi tiếp cận học phần này.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Tài liệu được biên soạn phục vụ sinh viên năm thứ hai hệ Cao đẳng nghề Điều khiển tàu biển, giảng viên giảng dạy máy điện hàng hải và thuyền viên chuẩn bị thi chứng chỉ chuyên môn sĩ quan trực ca buồng lái (OOW).

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần nắm vững kiến thức toán vectơ, cơ học vật rắn quay, hiện tượng cảm ứng điện từ, tính chất truyền dẫn sóng siêu âm và các khái niệm địa văn như hướng đi thật, hướng la bàn, tọa độ vĩ độ/kinh độ.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu lý thuyết hàng hải khác?

Giáo trình dành 50/60 giờ cho thực hành khai thác trực quan trên từng model thiết bị cụ thể (Tokyokeiki ES 11A, Sperry Mark 37, CMZ900, Furuno 860 Mark II, FE-700, DS-80, JLN-203, SBW 11A), cung cấp chi tiết sơ đồ mặt máy, đồ thị dòng điện khởi động và bảng công tắc chức năng.

                  ĐẶC ĐIỂM NỔI BẬT CỦA GIÁO TRÌNH

4. Làm sao để tự học và nắm vững các bài thực hành trong giáo trình?

Cần kết hợp việc đọc kỹ nguyên lý với việc ghi nhớ quy trình 5 bước khởi động chung, luyện tập giải các bài toán tra giản đồ sai số tốc độ, và đối chiếu bảng chức năng các núm nút với sơ đồ mặt máy trong tài liệu.

5. Giáo trình có đề cập đến các tiêu chuẩn hàng hải quốc tế nào?

Tài liệu tích hợp các quy chuẩn của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO), Công ước an toàn sinh mạng con người trên biển (SOLAS), các chuẩn hiển thị hải đồ điện tử ECDIS (chuẩn dữ liệu vector ENC, raster RNC) và tiêu chuẩn kỹ thuật của hệ thống cảnh báo BNWAS.

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Mô đun: Thiết bị hàng hải 2 do Trường Cao đẳng Hàng hải II ban hành cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và thực tế về các trang thiết bị dẫn tàu trên buồng lái hiện đại. Với cơ cấu 60 giờ (8 lý thuyết, 50 thực hành, 2 kiểm tra), tài liệu chuẩn hóa toàn bộ quy trình khai thác la bàn con quay, máy đo sâu, tốc độ kế, hệ thống hải đồ điện tử ECDIS và hệ thống trực ca BNWAS.

Lộ trình học tập đề xuất:

  1. Tiếp cận lý thuyết chuyển động con quay và sóng âm.
  2. Thực hành tính toán, hiệu chỉnh khử sai số trên giản đồ và thiết bị cơ điện.
  3. Vận hành, đồng bộ và bảo dưỡng chi tiết từng model máy buồng lái.
  4. Làm chủ các hệ thống tích hợp số hóa (ECDIS, BNWAS).

Để phục vụ nghiên cứu sâu hơn, người học có thể tham khảo danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành tại trang 105 của giáo trình cùng tài liệu kỹ thuật của các nhà sản xuất máy hàng hải quốc tế.