Luận án tiến sĩ về nâng cao độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm trong khu vực Biển Đông

• Tác giả: Nguyễn Quang Huy
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Viết Thành
• Trường học: Trường Đại học Hàng hải Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học hàng hải
• Đề tài: Nghiên Cứu Nâng Cao Độ Chính Xác Dẫn Đường Cho Tàu Ngầm Hoạt Động Trong Khu Vực Biển Đông
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
• 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận án
• 1.3. Những nghiên cứu của nước ngoài về phát triển thiết bị và công nghệ phục vụ dẫn đường cho tàu ngầm trên thế giới
• 1.4. Những nghiên cứu trong nước
• 1.5. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.5.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.5.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
• 1.7.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.7.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.8. Những điểm đóng góp mới của luận án
• 1.9. Kết cấu luận án
• 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC DẪN ĐƯỜNG CHO TÀU NGẦM
• 2.1. Mô hình toán học tàu ngầm. Các hệ tọa độ và ký hiệu quy ước
• 2.2. Mô hình toán học phương trình chuyển động tàu ngầm
• 2.3. Mô hình toán học tàu ngầm chuyển động gần bề mặt
• 2.4. Mô hình toán học tàu ngầm chuyển động ngầm
• 2.5. Các phương pháp dẫn đường cho tàu ngầm
• 2.5.1. Dẫn đường cho tàu ngầm khi đi nổi và đi ở độ sâu kính tiềm vọng
• 2.5.2. Dẫn đường khi tàu ngầm đi ngầm. Hệ thống dẫn đường quán tính của tàu ngầm
• 2.5.2.1. Khái niệm cơ bản về dẫn đường quán tính
• 2.5.2.2. Nguyên lý chung hệ thống dẫn đường quán tính
• 2.5.2.3. Nghiên cứu một số hệ thống dẫn đường quán tính hiện nay
• 2.6. Độ chính xác dẫn đường tàu ngầm
• 2.7. Kết luận chương 1
• 3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC DẪN ĐƯỜNG CHO TÀU NGẦM
• 3.1. Ảnh hưởng của yếu tố ngoại cảnh đến độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm
• 3.1.1. Một số đặc trưng của khu vực Biển Đông
• 3.2. 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
• 3.2.1. Ảnh hưởng của hệ thống dẫn đường quán tính đến độ chính xác dẫn đường tàu ngầm
• 3.2.1.1. Đồng chỉnh hệ thống quán tính
• 3.2.1.2. Sai số của hệ thống INS
• 3.2.1.3. Các yếu tố cấu tạo ảnh hưởng đến sự làm việc chính xác của hệ thống dẫn đường quán tính
• 3.2.2. Ảnh hưởng của thủy thủ đoàn đối với độ chính xác dẫn đường tàu ngầm
• 3.3. Kết luận chương 2
• 4. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC DẪN ĐƯỜNG CHO TÀU NGẦM TRONG KHU VỰC BIỂN ĐÔNG
• 4.1. Giải pháp về kỹ thuật nâng cao độ chính xác cho dẫn đường tàu ngầm. 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
• 4.2. Kết hợp giữa tốc độ kế tuyệt đối (Doppler Velocity Log – DVL) và hệ thống dẫn đường quán tính (INS/ DVL)
• 4.3. Một số giải pháp kỹ thuật khác
• 4.4. Giải pháp huấn luyện đảm bảo nâng cao độ chính xác cho dẫn đường tàu ngầm khi hành trình ngầm. Tính toán hệ số độ chính xác Kc và xác suất xác định vị trí tàu theo sai số cho trước
• 4.4.1. Xác định vị trí tàu và vị trí tàu có mật độ xác suất lớn nhất
• 4.4.2. Lập kế hoạch đi biển và kế hoạch xác định vị trí tàu
• 4.4.3. Huấn luyện khai thác sử dụng tốt các trang thiết bị hàng hải hiện có
• 4.5. Giải pháp ứng dụng công nghệ thông tin xây dựng phần mềm “Xử lý thông tin vị trí tàu”
• 4.5.1. Thiết kế chương trình
• 4.5.2. Các chức năng của chương trình
• 4.5.3. Đánh giá kết quả sử dụng phần mềm “Xử lý thông tin vị trí tàu”
• 4.6. Kết luận chương 3
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm

Độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả trong các hoạt động quân sự tại Biển Đông. Tàu ngầm, với khả năng hoạt động dưới nước, cần một hệ thống dẫn đường chính xác để xác định vị trí và hướng đi. Hệ thống dẫn đường quán tính (INS) là công nghệ chủ yếu được sử dụng, nhưng nó có nhược điểm là sai số tích lũy theo thời gian. Do đó, việc kết hợp INS với các hệ thống định vị khác như GNSS là cần thiết để nâng cao độ chính xác. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm không chỉ có ý nghĩa về mặt quân sự mà còn góp phần bảo vệ chủ quyền biển đảo của Việt Nam.

1.1. Tầm quan trọng của Biển Đông

Biển Đông không chỉ là một vùng biển chiến lược về kinh tế mà còn là khu vực có nhiều tranh chấp về chủ quyền. Việt Nam, với bờ biển dài và các quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa, cần có một lực lượng hải quân mạnh mẽ để bảo vệ quyền lợi quốc gia. Tàu ngầm, với khả năng hoạt động bí mật và hiệu quả, đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ này. Việc nâng cao độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm sẽ giúp tăng cường khả năng tác chiến và bảo vệ chủ quyền biển đảo.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác dẫn đường

Độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện môi trường, công nghệ dẫn đường và khả năng của thủy thủ đoàn. Các yếu tố ngoại cảnh như dòng chảy, độ sâu và các yếu tố khí tượng có thể tác động đến khả năng xác định vị trí của tàu ngầm. Hệ thống dẫn đường quán tính, mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng cũng gặp phải các vấn đề về sai số do trôi con quay. Để cải thiện độ chính xác, cần có sự đồng bộ giữa các hệ thống dẫn đường và sự huấn luyện bài bản cho thủy thủ đoàn. Việc đánh giá và phân tích các yếu tố này là cần thiết để đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả dẫn đường.

2.1. Ảnh hưởng của yếu tố môi trường

Môi trường biển có nhiều yếu tố tác động đến độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm. Dòng chảy, sóng và các yếu tố khí tượng có thể làm thay đổi hướng đi và vị trí của tàu. Việc nghiên cứu các đặc trưng của khu vực Biển Đông, như dòng chảy tầng mặt và độ sâu, là rất quan trọng để xác định các phương pháp dẫn đường hiệu quả. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc hiểu rõ về môi trường sẽ giúp cải thiện độ chính xác của hệ thống dẫn đường quán tính, từ đó nâng cao khả năng tác chiến của tàu ngầm.

III. Giải pháp nâng cao độ chính xác dẫn đường

Để nâng cao độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm, cần áp dụng nhiều giải pháp kỹ thuật khác nhau. Một trong những giải pháp hiệu quả là kết hợp hệ thống dẫn đường quán tính với hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu thông qua bộ lọc Kalman. Giải pháp này giúp giảm thiểu sai số và cải thiện khả năng xác định vị trí. Ngoài ra, việc huấn luyện thủy thủ đoàn để sử dụng thành thạo các thiết bị hàng hải hiện có cũng là một yếu tố quan trọng. Việc phát triển phần mềm xử lý thông tin vị trí tàu cũng sẽ hỗ trợ trong việc nâng cao độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm.

3.1. Kết hợp công nghệ

Kết hợp giữa hệ thống dẫn đường quán tính và hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu là một trong những giải pháp quan trọng để nâng cao độ chính xác dẫn đường cho tàu ngầm. Bộ lọc Kalman được sử dụng để xử lý và hiệu chỉnh dữ liệu từ hai hệ thống này, giúp giảm thiểu sai số và cải thiện khả năng xác định vị trí. Việc áp dụng công nghệ mới trong dẫn đường không chỉ giúp tàu ngầm hoạt động hiệu quả hơn mà còn đảm bảo an toàn trong các nhiệm vụ tác chiến.