Nghiên cứu đánh giá tối ưu hiệu quả tàng hình từ trường cho vỏ tàu hình cầu dài bằng các cuộn dây khử từ đơn trục
163 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.81.2022.69-78Từ khóa:
Dấu vết từ trường; Dị thường từ trường; Cuộn dây khử từ; Thuật toán tối ưu; Thuật toán Sqp.Tóm tắt
Khi hoạt động dài ngày trên biển, các tàu quân sự phải đối diện với nhiều mối nguy hiểm do các biến dị từ trường sinh ra xung quanh tàu, làm cho con tàu có khả năng bị các thiết bị phát hiện dị thường từ của đối phương “nhìn thấy”, thậm chí gây kích nổ các loại mìn cảm ứng từ, thủy lôi ở dưới đáy biển. Do đó, nhu cầu khử các dị thường từ cho tàu quân sự là yêu cầu quan trọng hàng đầu. Nghiên cứu này trình bày một giải pháp khử từ trường bằng các cuộn dây khử từ đơn trục, nhằm tối ưu hóa khả năng tàng hình từ trường cho một vỏ tàu hình cầu dài tại các vị trí phía dưới đáy vỏ tàu. Nhóm tác giả đã sử dụng các mô hình toán học của vỏ tàu và các cuộn dây để thiết lập hàm chi phí của bài toán, đồng thời sử dụng thuật toán tối ưu SQP để cực tiểu hóa hàm chi phí này với biến số là dòng điện khử từ cấp cho mỗi cuộn dây. Nghiên cứu thu được các mức khử dị thường từ cho vỏ tàu hình cầu dài, ứng với 4 kịch bản về số lượng cuộn dây khác nhau, các kết quả này góp phần thu hẹp không gian nghiệm khả thi và nhanh chóng tiệm cận tới các nghiệm tối ưu của bài toán với tàu thực.
Tài liệu tham khảo
[1]. J. J. Holmes, “Exploitation of a Ship’s Magnetic Field Signatures”, vol. 3, no. 1 (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-01708-7_1
[2]. Trịnh Đình Cường, Đỗ Đình Dương, Vũ Lê Hà, Đỗ Thị Hương Giang, Phùng Anh Tuấn, “Nghiên cứu xác định dấu vết từ trường của một số mô hình vỏ tàu sắt từ”, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quân sự, số 68, pp 80-88, (2020). DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.68.2020.80-88
[3]. Mahdi Che Isa, "An overview of ship magnetic signature and silencing technologies", Defence S and T Technical Bulletin vol 12, pp 176-192, (2019).
[4]. J. J. Holmes, “Reduction of a Ship’s Magnetic Field Signatures”, Synth. Lect. Comput. Electromagn, vol. 3, no. 1, pp. 1–68, Jan., (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-01708-7
[5]. A. Vijn, “Inverse Modeling for Magnetic Signature Monitoring of Naval Ships,” Delft Institute of Applied Mathematics, January, (2016).
[6]. S. M. Makouie and A. Ghorbani, “Comparison between genetic and particle swarm optimization algorithms in optimizing ships’ degaussing coil currents”, Appl. Comput. Electromagn. Soc. J., vol. 31, no. 5, pp. 516–523, (2016).
[7]. Hongda, L, Zhongli, M. “Optimization of vessel degaussing system based on poly-population particle swarm algorithm”, Proceedings of the 2007 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, pp 3133–3137, (2007).
[8]. Sharma, N., & Narang, K, “Magnetic Silencing of Naval Vessels Using Ridge Regression”, International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), vol 5, issue V, pp. 756–760, (2017).
[9]. Jeung, G., Choi, N. S., Yang, C. S., Chung, H. J., & Kim, D. H, “Indirect fault detection method for an onboard degaussing coil system exploiting underwater magnetic signals”, Journal of Magnetics, vol 19, issue 1, pp. 72–77, (2014). DOI: https://doi.org/10.4283/JMAG.2014.19.1.072
[10]. Li, G., Zhang, D., Su, Y., Wang, Z., & Tang, W, “Research on Optimization of Degaussing Current of Submarine Based on Improved Cuckoo Algorithm”, Proceedings - 2020 Chinese Automation Congress, pp. 4595–4599, (2020). DOI: https://doi.org/10.1109/CAC51589.2020.9327094
[11]. J. J. Holmes, “Modeling a Ship’s Ferromagnetic Signatures”, vol. 2, no. 1. (2007). DOI: https://doi.org/10.2200/S00092ED1V01Y200706CEM016
[12]. S. Hampton, R. A. Lane, R. M. Hedlof, R. E. Phillips, and C. A. Ordonez, “Closed-form expressions for the magnetic fields of rectangular and circular finite-length solenoids and current loops”, AIP Adv., vol.10, no. 6, (2020). DOI: https://doi.org/10.1063/5.0010982
[13]. Xin-She Yang, “Engineering Optimization: An Introduction with Metaheuristic Applications”, John Wiley & Sons Inc, (2018).
[14]. Boggs, P. T., & Tolle, J. W. “Sequential Quadratic Programming”. Acta Numerica, vol 4, pp. 01–51, (1995). DOI: https://doi.org/10.1017/S0962492900002518
