Tên luận án:
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC DẪN ĐƯỜNG CHO TÀU NGẦM HOẠT ĐỘNG TRONG KHU VỰC BIỂN ĐÔNG
Ngành:
Khoa học hàng hải
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu nâng cao độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm hoạt động trong khu vực Biển Đông" tập trung giải quyết yêu cầu cấp thiết về định vị chính xác và bảo mật cho tàu ngầm của Hải quân Nhân dân Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh Biển Đông có vị trí chiến lược quan trọng. Đề tài xuất phát từ thực tế Việt Nam là quốc gia có bờ biển dài, và việc bảo vệ chủ quyền biển, đảo được Đảng và Nhà nước đặc biệt quan tâm, thể hiện qua các Nghị quyết quan trọng về chiến lược biển.
Nghiên cứu chỉ ra rằng tàu ngầm được trang bị hệ thống dẫn đường quán tính (INS) nhưng gặp phải vấn đề sai số tích lũy theo thời gian, đòi hỏi các phương pháp hiệu chỉnh chính xác mà không phụ thuộc vào các hệ thống định vị toàn cầu của nước ngoài để đảm bảo tính bí mật quân sự. Luận án đã hệ thống hóa cơ sở lý luận về hệ thống dẫn đường quán tính, phân tích các mô hình toán học và phương trình chuyển động của tàu ngầm, đồng thời đánh giá chi tiết các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác dẫn đường, bao gồm ngoại cảnh (đặc biệt là dòng chảy khu vực Biển Đông) và các yếu tố kỹ thuật của hệ thống cũng như vai trò của thủy thủ đoàn.
Để nâng cao độ chính xác, luận án đề xuất các giải pháp kỹ thuật như kết hợp INS với hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu qua bộ lọc Kalman (khi tàu nổi), kết hợp INS với tốc độ kế tuyệt đối (DVL), và xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu thủy âm, hải đồ chuyên dụng, cùng hệ thống quản lý hành trình. Bên cạnh đó, các giải pháp huấn luyện cho thủy thủ tàu ngầm cũng được đề xuất để nâng cao kỹ năng xử lý thông tin vị trí và lập kế hoạch chuyến đi.
Một trong những đóng góp quan trọng của luận án là việc nghiên cứu và xây dựng phần mềm "Xử lý thông tin vị trí tàu". Phần mềm này được thiết kế để trợ giúp chỉ huy tàu ngầm nâng cao độ chính xác khi xác định vị trí trong quá trình hành trình ngầm ở Biển Đông. Kết quả thử nghiệm phần mềm tại các đơn vị quân chủng cho thấy khả năng ứng dụng thực tiễn cao, đáp ứng các tiêu chí về độ chính xác, thẩm mỹ và tính tiện dụng. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng kiến nghị cần cập nhật và phát triển thêm dữ liệu dòng chảy để phần mềm hoạt động tối ưu hơn, đồng thời nhấn mạnh sự cần thiết của việc cập nhật vị trí quan trắc thường xuyên để giảm thiểu sai số tích lũy.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của đề tài
- 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận án
- 2.1. Những nghiên cứu của nước ngoài về phát triển thiết bị và công nghệ phục vụ dẫn đường cho tàu ngầm trên thế giới
- 2.2. Những nghiên cứu trong nước
- 3. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- 3.1. Mục đích nghiên cứu
- 3.2. Đối tượng nghiên cứu
- 3.3. Phạm vi nghiên cứu
- 4. Phương pháp nghiên cứu
- 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- 5.1. Ý nghĩa khoa học
- 5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- 6. Những đóng góp mới của luận án
- 7. Kết cấu luận án
- 1. Phần mở đầu:
- 2. Phần nội dung nghiên cứu được trình bày trong 3 chương.
- Chương 1: Cơ sở lý luận về độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm.
- Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm
- Chương 3: Giải pháp nâng cao độ chính xác dẫn đường tàu ngầm trong khu vực Biển Đông.
- 3. Phần kết luận và kiến nghị:
- CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC DẪN ĐƯỜNG CHO TÀU NGẦM
- 1.1. Mô hình toán học tàu ngầm
- 1.1.1. Các hệ tọa độ và ký hiệu quy ước
- 1.1.1.1. Các hệ tọa độ
- 1.1.1.2. Ký hiệu quy ước
- 1.1.2. Mô hình toán học phương trình chuyển động tàu ngầm
- 1.1.3. Mô hình toán học tàu ngầm chuyển động gần bề mặt
- 1.1.4. Mô hình toán học tàu ngầm chuyển động ngầm
- 1.2. Các phương pháp dẫn đường cho tàu ngầm
- 1.2.1. Dẫn đường cho tàu ngầm khi đi nổi và đi ở độ sâu kính tiềm vọng
- 1.2.2. Dẫn đường khi tàu ngầm đi ngầm
- 1.3. Hệ thống dẫn đường quán tính của tàu ngầm
- 1.3.1 Khái niệm cơ bản về dẫn đường quán tính
- 1.3.2. Nguyên lý chung hệ thống dẫn đường quán tính
- 1.3.2.1. Nguyên lý xác định vị trí của hệ thống dẫn đường quán tính có đế
- 1.3.2.2 Thuật toán dẫn đường cho hệ thống dẫn đường quán tính không đế
- 1.3.3. Nghiên cứu một số hệ thống dẫn đường quán tính hiện nay
- 1.4. Độ chính xác dẫn đường tàu ngầm
- Kết luận chương 1
- CHƯƠNG 2
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC DẪN ĐƯỜNG CHO TÀU NGẦM
- 2.1. Ảnh hưởng của yếu tố ngoại cảnh đến độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm
- 2.1.1. Một số đặc trưng của khu vực Biển Đông
- 2.1.1.1. Độ sâu
- 2.1.1.2. Dòng chảy
- 2.1.2. Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố ngoại cảnh đến độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm trong khu vực Biển Đông
- 2.1.2.1. Các lực thủy tĩnh tác động lên tàu ngầm
- 2.1.2.2. Ảnh hưởng của áp lực nước biển lên thân tàu ngầm
- 2.1.2.3. Ảnh hưởng của mật độ nước biển
- 2.1.2.4. Ảnh hưởng của dòng chảy
- 2.2. Ảnh hưởng của hệ thống dẫn đường quán tính đến độ chính xác dẫn đường tàu ngầm
- 2.2.1. Đồng chỉnh hệ thống quán tính
- 2.2.2. Sai số của hệ thống INS
- 2.2.3. Các yếu tố cấu tạo ảnh hưởng đến sự làm việc chính xác của hệ thống dẫn đường quán tính
- 2.3. Ảnh hưởng của thủy thủ đoàn đối với độ chính xác dẫn đường tàu ngầm
- 2.4. Kết luận chương 2
- CHƯƠNG 3
CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC DẪN ĐƯỜNG CHO TÀU NGẦM TRONG KHU VỰC BIỂN ĐÔNG
- 3.1. Giải pháp về kỹ thuật nâng cao độ chính xác cho dẫn đường tàu ngầm
- 3.1.1. Kết hợp giữa hệ thống dẫn đường quán tính và hệ thống vệ tinh định vị dẫn đường toàn cầu sử dụng bộ lọc Kalman
- 3.1.2. Kết hợp giữa tốc độ kế tuyệt đối (Doppler Velocity Log – DVL) và hệ thống dẫn đường quán tính (INS/DVL)
- 3.1.3. Một số giải pháp kỹ thuật khác
- 3.1.3.1 Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ định vị, dẫn đường cho tàu ngầm bằng phương pháp định vị thuỷ âm
- 3.1.3.2. Xây dựng hệ thống hải đồ chuyên dụng cho tàu ngầm
- 3.1.3.3. Xây dựng hệ thống quản lý hành trình
- 3.2. Giải pháp huấn luyện đảm bảo nâng cao độ chính xác cho dẫn đường tàu ngầm khi hành trình ngầm
- 3.2.1. Tính toán hệ số độ chính xác Kc và xác suất xác định vị trí tàu theo sai số cho trước
- 3.2.2. Xác định vị trí tàu và vị trí tàu có mật độ xác suất lớn nhất
- 3.2.3. Lập kế hoạch đi biển và kế hoạch xác định vị trí tàu
- 3.2.4. Huấn luyện khai thác sử dụng tốt các trang thiết bị hàng hải hiện có
- 3.3. Giải pháp ứng dụng công nghệ thông tin xây dựng phần mềm “Xử lý thông tin vị trí tàu"
- 3.3.1. Lưu đồ thuật toán
- 3.3.2. Thiết kế chương trình
- 3.3.3. Các chức năng của chương trình
- 3.3.3.1. Tính toán hệ số độ chính xác Kc
- 3.3.3.2. Tính toán xác suất xác định vị trí tàu
- 3.3.3.3. Xử lý thông tin vị trí tàu
- 3.3.4. Đánh giá kết quả sử dụng phần mềm “Xử lý thông tin vị trí tàu”
- Kết luận chương 3
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ