Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo tàu lặn tự hành dưới nước loại nhỏ

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP HCM 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA

ii

&{QJWUuQKÿѭӧc hoàn thành tҥi: 7UѭӡQJĈҥi hӑF%iFK.KRDĈ+4*- HCM

Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc : TS Tôn ThiӋQ3KѭѫQJ Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: PGS.TS NguyӉn Quӕc Chí Cán bӝ chҩm nhұn xét 2: 767UѭѫQJ4XDQJ7UL

LuұQYăQWKҥFVƭÿѭӧc bҧo vӋ tҥL7UѭӡQJĈҥi hӑF%iFK.KRDĈ+4*7S HCM ngày 20 tháng 8 QăP (trӵc tuyӃn)

Thành phҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQWKҥFVƭJӗm: 1 Chӫ tӏch hӝLÿӗng: TS Hӗ TriӃW+ѭQJ

2 Phҧn biӋn 1: PGS.TS NguyӉn Quӕc Chí 3 Phҧn biӋn 2: 767UѭѫQJ4XDQJ7UL 4 Ӫy viên: TS NguyӉn Hӳu Thӑ 7KѭNêTS Trҫn Hҧi Nam

Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLi/9Yj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)

CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG 75ѬӢNG KHOA &Ѫ.+Ë

iii

NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

Hӑ tên hӑc viên: HuǤnh Mҥnh DiӉn MSHV: 1970030

1Jj\WKiQJQăPVLQK06/02/1996 1ѫLVLQKTӍQK%uQKĈӏnh Chuyên ngành: Kӻ Thuұt &ѫ.Kt Mã sӕ : 8520103

I 7Ç1Ĉӄ TÀI: NGHIÊN CӬU THIӂT Kӂ VÀ CHӂ TҤO TÀU LҺN TӴ +¬1+'ѬӞ,1ѬӞC LOҤI NHӒ

II NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG:

- Nghiên cӭu tәng quan các loҥi AUV - Tính toán thiӃt kӃ

+ ChiӅu dày vӓ WjXÿҧm bҧo hoҥWÿӝng an toàn ӣ ÿӝ sâu 50m so vӟi mһWQѭӟc + ChiӅu dài hành trình cҫn thiӃt cӫDÿӕi trӑQJÿӇ WjXÿҥWÿѭӧc góc chúi và

- TiӃn hành thí nghiӋm kiӇm tra

+ Thӵc nghiӋm kiӇPWUDÿiQKJLiELӃn dҥng vӓ và các chӭFQăQJKRҥWÿӝng cӫDWjXQKѭFKӕng thҩPQѭӟc, hoҥWÿӝng cӫDÿӝQJFѫÿҭy, bánh lái tҥi áp suҩWEDUWѭѫQJÿѭѫQJNKLWjXKRҥWÿӝng ӣ ÿӝ sâu 50m so vӟi mӵFQѭӟc) bҵng hӋ thӕng kiӇm tra áp suҩt chuyên dөng

III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 21/09/2020

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 13/06/2021 V CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN: TS Tôn ThiӋQ3KѭѫQJ

TP Hӗ Chí Minh, ngày« tháng « 1ăP 2021

&Ӝ1*+Ñ$;­+Ӝ,&+Ӫ1*+Ƭ$9,ӊ71$0 ĈӝFOұS- 7ӵGR- +ҥQKSK~F

iv

LӠI CҦ0Ѫ1

GҳQEyGѭӟLPiLWUѭӡng Bách Khoa gҫn bҧ\QăPPӟi biӃt ӣ ÿk\NK{QJthӇ chiӃQÿҩu mà chӍ có mӝt mình Và trang luұQYăQQj\OjQѫLÿӇ bày tӓ sӵ biӃWѫQFӫDW{LÿӃn nhӳQJQJѭӡi thân yêu suӕt nhӳQJQăPWKiQJTXDÿmOX{Q

bên cҥQKĈҫu tiên con xin cҧPѫQba má nhӳQJQJѭӡLÿmOX{Qÿӝng viên và

tiӃp sӭc bҵng vұt chҩWÿӇ con tiӃp tөFWKHRÿXәLFRQÿѭӡng hӑc tұp CҧPѫQWKҫy

Tôn ThiӋQ3KѭѫQJ QJѭӡi thҫ\ÿmGүn dҳWHPYjRFRQÿѭӡng nghiên cӭu kӻ

thuұt và giúp em tӯQJEѭӟFÿLFKұp chӳQJÿӇ trӣ WKjQKQJѭӡi kӻ VѭFKkQFKính CҧPѫQQKӳQJQJѭӡi anh em trong phòng thí nghiӋm công nghӋ thiӃt kӃ và gia

công tiên tiӃQÿһc biӋt là bҥn NguyӉn Quӕc Huy và Lê Minh Tuҩn KiӋt nhӳng

QJѭӡi cùng anh chiӃQÿҩu hӃWPuQKÿӇ hoàn thành con tàu lһn AUV, mһc dù NK{QJÿѭӧFQKѭPRQJÿӧLQKѭQJ GVDRFK~QJWDFNJQJÿmFӕ gҳn hӃt mình

CҧP ѫQ WKҫy Trҫn Ngӑc Huy, anh Phҥm NguyӉn Nhӵt Thanh, bҥn Châu Thanh Hҧi và HuǤnh TҩQĈҥt nhӳQJÿmFQJW{LÿLPӝt chһQÿѭӡng dài vӟi ÿӅ tài tàu lһn tӵ hành này CҧPѫQNguyӉn Thӏ 3KѭѫQJ7Kҧo ÿmJL~SW{LFKӍnh

format cho nhӳng trang word ngày cuӕi cùng

Tôi chân thành cҧPѫQWUѭӣng phòng quҧn lý Phòng Thí NghiӋm Công NghӋ ThiӃt KӃ & Gia Công Tiên TiӃQ.KRD&ѫ.Kt7UѭӡQJĈҥi Hӑc Bách KRDĈ+4*± HCM ÿmWҥo mӑLÿLӅu kiӋn thuұn lӧi nhҩt trong quá trình gia

công chӃ tҥo và thӵc hiӋn thí nghiӋm

CҧPѫQFiFWKҫy cô bӝ môn, KRD&ѫ.Kt ÿmQKLӋWWuQKKѭӟng dүn trong

suӕt quá trình hӑc tұp và nghiên cӭu

Thӵc hiӋn luұQYăQWURQJWKӡi kǤ dӏch bӋnh thұt sӵ gһSNK{QJtWNKyNKăQvì vұ\GÿmFӕ JăQKӃt sӭFQKѭQJNK{QJWKӇ WUiQKÿѭӧc thiӃu sót rҩWPRQJÿѭӧc sӵ góp ý tӯ các thҫy cô và các bҥQÿӗng nghiӋp

73+&0QJj\«WKiQJ««QăP +ӑFYLrQWKӵFKLӋQ

+8ǣ1+0Ҥ1+',ӈ1

v

TÓM TҲT LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

LuұQYăQWUuQKEj\QJKLrQFӭu vӅ loҥi AUV kӃt hӧp (hybrid AUV) có thӇ hoҥWÿӝng theo hai chӃ ÿӝ: mӝt là hoҥWÿӝQJQKѭPӝt AUV truyӅn thӕng sӱ dөng ÿӝQJFѫÿҭ\ÿӇ có thӇ di chuyӇn linh hoҥWWURQJQѭӟc, hai là hoҥWÿӝQJQKѭPӝt Gliders có thӇ hoҥWÿӝng lâu dài trên mӝt phҥm vi rӝng lӟn LuұQYăQWұp trung nghiên cӭu vào các vҩQÿӅ gӗm thiӃt kӃ vӓ và biên dҥng tàu, hӋ thӕQJÿӕi trӑng và hӋ thӕng chӕng thҩm cho tàu Tính toán mô phӓng thӫ\ÿӝng lӵc hӑc (CFD- Computational Fluid Dynamics) cho AUV trong các trҥng thái tàu di chuyӇn WURQJQѭӟc, tӯ kӃt quҧ mô phӓng xây dӵng các biӇXÿӗ lӵc và mô men do dòng OѭXFKҩWWiFÿӝQJOrQWjXĈӗng thӡLWK{QJTXDÿyWKӵc hiӋn kiӇPWUDÿiQKELrQdҥng tàu theo tiêu chuҭn ITTC 1957 và kiӇm tra tính әQ ÿӏnh cӫa tàu khi di chuyӇn thҷng vӅ SKtDWUѭӟc Cuӕi cùng là tiӃn hành thí nghiӋm kiӇm tra biӃn dҥng vӓ và các chӭFQăQJKRҥWÿӝng cӫa tàu bҵng thiӃt bӏ chuyên dөng

ABSTRACT

The thesis presents research on hybrid AUVs that can operate in two modes: one is operating as a traditional AUV using propulsion to be able to move flexibly in the water, the other is acts as a Gliders that can operate on a large range The thesis focuses on research on issues including hull design and ship shape selection, mass shifter system design and seal system for ships Computational Fluid Dynamics (CFD) for AUVs in the states of its moving in water, which from simulation results to build force and moment graphs due to fluid flow acting on the vehicle Simultaneously, through that simulation results, the ship's shape is checked according to the ITTC 1957 standard and the ship's stability is checked when moving straight ahead Finally, the vehicel's hull deformation and operational functions are tested by specialized equipment

vi

LӠ,&$0Ĉ2$1

7{L[LQFDPÿRDQÿk\OjF{QJWUuQKQJKLrQFӭu cӫDULrQJW{LGѭӟi sӵ Kѭӟng dүn khoa hӑc cӫa thҫy TS Tôn ThiӋQ3KѭѫQJ&iFQӝi dung nghiên cӭu, kӃt quҧ WURQJÿӅ tài này trung thӵFYjFKѭDWӯQJÿѭӧc công bӕ Gѭӟi bҩt kì hình thӭc nào WUѭӟFÿk\Eӣi các tác giҧ khác Nhӳng sӕ liӋu kӃt quҧ ÿӅXÿѭӧc chính tác giҧ thu thұp tӯ thӵc nghiӋm Nhӳng tài liӋu tham khҧo trong luұQYăQQj\ÿӅXÿѭӧc tác giҧ ghi lҥi cө thӇ

Tôi xin chӏu hoàn toàn trách nhiӋm vӅ nӝi dung nghiên cӭu cӫa mình

73+ӗ&Kt0LQKQJj\WKiQJQăP +ӑFYLrQWKӵFKLӋQ

+XǤQK0ҥQK'LӉQ

vii

MӨC LӨC

MӨC LӨC VIIDANH MӨC HÌNH XDANH MӨC BҦNG XIIIDANH MӨC TӮ VIӂT TҲT XIV

&+ѬѪ1**,ӞI THIӊU CHUNG 1

2.1.Nghiên cӭu tәng quan vӅ AUV 10

2.1.1.Nghiên cӭu các loҥi AUV 10

2.1.2.Nguyên tҳc hoҥWÿӝng và cân bҵng cӫa tàu 11

2.1.2.1.ĈӏQKQJKƭDFiFELӃn và hӋ tӑDÿӝ 11

2.1.2.2.Nguyên tҳc hoҥWÿӝQJFѫEҧn cӫa tàu 11

2.1.2.3.Nguyên tҳc cân bҵng tàu 13

2.1.3.6ѫÿӗ nguyên lý và nguyên tác lһn nәi cӫa AUV 14

2.1.3.1.Biên dҥng vӓ tàu 14

2.1.3.2.6ѫÿӗ nguyên lý cӫa AUV 15

2.1.3.3.Nguyên lý lһn - nәi cӫa tàu 16

2.1.4.3KѭѫQJWUuQKÿӝng lӵc hӑc cӫa AUV: 17

2.2.Mô hình toán mô phӓng và lý thuyӃWFKLDOѭӟi 18

2.2.1.3KѭѫQJWUuQKFKӫ ÿҥo cӫDGzQJOѭXFKҩt: 18

2.2.2.Mô hình rӕLYjFKLDOѭӟi lӟp biên 19

Ѭӟc tính lӵc cҧn bҵng công thӭc thӵc nghiӋm: 21

2.4.KiӇm tra tính әQÿӏQKÿӝng hӑc cӫa AUV 22

&+ѬѪ1*3+Æ17Ë&+MÔ PHӒNG THӪ<ĈӜNG LӴC HӐC AUV 24

3KѭѫQJSKiSYjWKLӃt kӃ nghiên cӭu 24

viii

3.2.ThiӃt bӏ mô phӓng 24

3.3.Qui trình thӵc hiӋn mô phӓng thӫ\ÿӝng lӵc hӑc tàu 24

3.4.Mô phӓng thӫ\ÿӝng lӵc hӑc AUV 26

3.4.1.Mô phӓng lӵa chӑn biên dҥng trҫn cӫa AUV 26

3.4.1.1.Xây dӵng biên dҥng trҫn AUV 26

3.4.1.2.Thӵc hiӋn mô phӓQJÿӝng lӵc hӑc 27

3.4.1.3.Lӵa chӑn các thông sӕ n và Ƚ 31

3.4.1.4.KiӇm tra biên dҥng trҫn cӫa AUV theo tiêu chuҭn ITTC 1957 323.4.2.Mô phӓng AUV trong các trҥng thái di chuyӇn 33

3.4.2.1.Phân tích kӃt quҧ mô phӓng 44

3.4.2.2.Phân tích tính әQÿӏnh cӫa AUV 50

&+ѬѪ1*7Ë1+72È1THIӂT Kӂ VÀ TIӂN HÀNH THÍ NGHIӊM 54

4.1 Tính toán chiӅu dày vӓ tàu 54

4.1.1.;iFÿӏnh chiӅu dày vӓ tàu 54

4.1.2.Mô phӓng kiӇm bӅn cho vӓ tàu 56

4.4.2.Thí nghiӋm kiӇm tra chӕng thҩPQѭӟc 72

4.4.3.Thí nghiӋm kiӇm tra biӃn dҥng vӓ và các chӭFQăQJKRҥWÿӝng EiQKOiLÿӝQJFѫÿҭy cӫa AUV 74

DANH MӨC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HӐC 82

TÀI LIӊU THAM KHҦO 83

Hình 2.1 3K˱˯QJWL͏n AUV và Glider hi͏n có trên th͇ giͣi 10

Hình 2.2 Bi͋u di͍n AUV trong h͏ t͕Dÿ͡ 6 b̵c t͹ do 11

Hình 2.3 Các l͹FWiFÿ͡ng lên tàu ͧ các tr̩ng thái n͝i và l̿n 12

Hình 2.4 Tr̩ng thái cân b̹ng cͯa tàu khi di chuy͋n xoay quanh trͭc Ox m͡t góc Ʌ 13

Hình 2.5 Tr̩ng thái cân b̹ng cͯa tàu khi di chuy͋n xoay quanh trͭc Ox m͡t góc ׎ 14

Hình 2.6 V͓ trí cͯa tr͕ng tâm G và tâm n͝i B 14

Hình 2.7 Biên d̩ng Myring 15

+uQK6˯ÿ͛nguyên lý cͯa AUV 15

+uQK6˯ÿ͛ NtFKWK˱ͣc AUV 16

Hình 2.10 Quá trình l̿n n͝i cͯa AUV 17

Hình 2.11 Chia l˱ͣi lͣp biên 21

+uQK&iFWKL͇WE͓E͙WUtͧÿ̯XYjÿX{L$89 32

+uQK%L͋Xÿ͛VRViQKO͹FF̫QWiFÿ͡QJOrQELrQG̩QJWU̯Q$89 32

+uQK0{KuQK'FͯD$89ÿ˱ͫF[k\G͹QJWUrQSK̯QP͉P&$'1; 33 +uQK7KL͇WO̵SPL͉QWtQKWRiQFKR$89 35

+uQK/˱ͣi hóa mô hình AUV 36

+uQK0{KuQKÿL͉u ki͏n biên khi AUV di chuy͋n th̻ng vͣi s͹ WKD\ÿ͝i góc ṱn, góc yaw 37

+uQK0{KuQKÿL͉u ki͏n biên khi AUV di chuy͋n rͅ K˱ͣng 38

Hình 3.15 Bi͋Xÿ͛ l͹c nâng và l͹c c̫n tác dͭng lên tàu khi góc ṱQWKD\ÿ͝i 44 Hình 3.16 Bi͋Xÿ͛ l͹c nâng và l͹c c̫n tác dͭQJOrQWjXNKLJyF\DZWKD\ÿ͝i 44

xi

Hình 3.17 Bi͋Xÿ͛ 0{PHQWiFÿ͡ng lên tàu 45

Hình 3.18 Bi͋Xÿ͛ l͹c nâng và l͹c c̫QWURQJWU˱ͥng hͫp bán kính R=3m 46

Hình 3.19 Bi͋Xÿ͛ l͹c nâng và l͹c c̫QWURQJWU˱ͥng hͫp bán kính R=4m 46

Hình 3.20 Bi͋Xÿ͛ l͹c nâng và l͹c c̫QWURQJWU˱ͥng hͫp bán kính R=5m 47

Hình 3.21 Bi͋Xÿ͛ mô men AUV di chuy͋n rͅ K˱ͣng trong m̿t ph̻ng Oxy 47

Hình 3.22 Bi͋Xÿ͛ l͹c nâng và l͹c c̫QWURQJWU˱ͥng hͫp bán kính R=3m 48

Hình 3.23 Bi͋Xÿ͛ l͹c nâng và l͹c c̫QWURQJWU˱ͥng hͫp bán kính R=4m 48

Hình 3.24 Bi͋Xÿ͛ l͹c nâng và l͹c c̫QWURQJWU˱ͥng hͫp bán kính R=5m 49

Hình 3.25 AUV di chuy͋n rͅ K˱ͣng trong m̿t ph̻QJÿͱng (Oxz) 49

Hình 3.26 L͹c và mô PHQWiFÿ͡ng lên tàu trong m̿t ph̻ng ngang (Oxy) 51

Hình 3.27 L͹FYjP{PHQWiFÿ͡ng lên tàu trong m̿t ph̻QJÿͱng (Oxz) 52

Hình 4.1 C̭u t̩o thân và m͡t khoang cͯa AUV 54

Hình 4.2 Mô hình 3D l̷p ráp hai khoang cͯa thân AUV 56

+uQK/˱ͣi hóa mô hình 57

+uQKĈ̿WÿL͉u ki͏n biên 57

Hình 4.5 K͇t qu̫ mô ph͗ng chuy͋n v͓ và ͱng sṷt Von-mises trên v͗ tàu 58

Hình 4.6 Bi͋Xÿ͛ chuy͋n v͓ các ph̯n t͵ O˱ͣi trên v͗ 58

+uQKĈ͛ th͓ ͱng sṷt Von-mises trên v͗ 58

+uQK6˯ÿ͛ b͙ trí h͏ th͙QJÿ͙i tr͕ng và v͓ trí cͯDÿ͙i tr͕ng 60

+uQK6˯ÿ͛ phân WtFKNKLÿ͙i tr͕ng di chuy͋n v͉ SKtDÿX{L$89 61

+uQK6˯ÿ͛ SKkQWtFKNKLÿ͙i tr͕ng di chuy͋n v͉ SKtDÿ̯u AUV 61

+uQKĈ͙i tr͕ng ͧ v͓ WUtÿ̯u hành trình 63

+uQKĈ͙i tr͕ng ͧ cu͙Lÿ̯u hành trình 63

Hình 4.13 B͙ trí AUV trên hai cân 64

+uQK6˯ÿ͛ b͙ trí AUV và h͏ cân 64

+uQK;iFÿ͓nh giá tr͓ X1 65

+uQK;iFÿ͓nh giá tr͓ X2 65

Hình 4.17 Giá tr͓ ͧ KDLFkQNKLÿ͙i tr͕ng ͧ ÿ̯u hành trình 65

Hình 4.18 Giá tr͓ ͧ KDLFkQNKLÿ͙i tr͕ng ͧ cu͙i hành trình 66

Hình 4.19 B͙ trí piston vào AUV 67

Hình 4.20 Tr͕ng tâm n͝L$89NKL$89NK{QJK~WQ˱ͣc 68

Hình 4.21 Tr͕ng tâm n͝L$89NKL$89K~Wÿ̯\Q˱ͣc 68

Hình 4.22 L̷p O-Ring ki͋u piston (Piston Seal Sizing) 70

Hình 4.23 L̷p O-Ring ki͋u làm kín m̿t (Face Seal Sizing) 70

Hình 4.24 M͙i l̷p ráp ch͙ng th̭m giͷa hai khoang 71

Hình 4.25 M͙i l̷p ch͙ng th̭m cho h͡Sÿ͡QJF˯FiQKOiL 71

Hình 4.26 H͏ th͙ng ki͋m tra áp sṷt 72

+uQK0{KuQKWKkQWjXWU˱ͣc khi th͵ nghi͏m 73

xii

Hình 4.28 B͙ trí mô hình thân tàu trong b͛n áp sṷt 73

+uQK4XiWUuQKÿyQJQ̷p b͛QYjWăQJiSErQWURQJE͛n 73

+uQK.KRDQJWU˱ͣc cͯa thân AUV sau khi thí nghi͏m 74

Hình 4.31 Khoang sau cͯa thân AUV sau khi thí nghi͏m 74

Hình 4.32 Mô hình kh̫RViWÿ˱ͥQJÿ̿c tính cͯa c̫m bi͇n strain-gauge 75

+uQKĈ˱ͥQJÿ̿c tính bi͇n d̩ng cͯa strain-JDXJHWKHRÿL͏n áp 75

Hình 4.34 Mô ph͗ng bi͇n d̩ng m͡t khoang cͯa v͗ tàu 76

Hình 4.35 V͓ trí gá c̫m bi͇n strain-gauge 77

+uQK$89ÿ˱ͫc l̷SUiSYjÿ˱DYjRE͛n áp sṷt 77

Hình 4.37 B͙ WUtFDPHUDÿ͋ quan sát ho̩Wÿ͡ng bên trong b͛n 78

Hình 4.38 B͙ trí h͏ th͙ng b͛n áp sṷt cho thí nghi͏m [20] 78

Hình 4.39 Ho̩Wÿ͡ng cͯa cánh lái bên trong b͛n 79

Hình 4.40 Ho̩Wÿ͡ng cͯDÿ͡QJF˯ÿ̱y bên trong b͛n 79

+uQKĈL͏QiSÿRÿ˱ͫc tͳ c̫m bi͇n g̷n trên m̿t bích và thân khoang 79

xiii

DANH MӨC BҦNG

Bҧng 1 1 Thông sӕ NƭWKXұt cӫa AUV Remus 6000 4

Bҧng 1 2 Thông sӕ NƭWKXұt cӫa Autosub 6000 5

Bҧng 1 3 Thông sӕ NƭWKXұt Slocum Glider G3 5

Bҧng 2 1 Thông sӕ NtFKWKѭӟc cӫa AUV 16

Bҧng 2 2 Các thông sӕ ÿһc tính dòng chҧy 19

Bҧng 3 1 Biên dҥng trҫn cӫD$89WѭѫQJӭng các cһp giá trӏ QĮ 26

Bҧng 3 2 Các thông sӕ biên dҥng cӫa AUV 27

Bҧng 3 3 Lӵc cҧn cӫa dòng chҧ\WiFÿӝng lên biên dҥng tàu 30

BҧQJ7Uѭӡng vұn tӕc bao quanh mô hình khi di chuyӇn vӟi V0=1.5m/s 30BҧQJ7Uѭӡng vұn tӕFYjWUѭӡng áp suҩt cӫa dòng chҧy bao quanh tàu 38

BҧQJ7Uѭӡng vұn tӕFYjWUѭӡng áp suҩt cӫa dòng chҧy bao quanh tàu 39

Bҧng 3 7 7Uѭӡng vұn tӕFYjWUѭӡng áp suҩt cӫa dòng chҧy bao quanh tàu khi tàu di chuyӇn rӁ Kѭӟng cong theo bán kính R=3m trong mһt phҷng Oxy 40

Bҧng 3 8 7Uѭӡng vұn tӕFYjWUѭӡng áp suҩt cӫa dòng chҧy bao quanh tàu khi tàu di chuyӇn rӁ Kѭӟng cong theo bán kính R=4m trong mһt phҷng Oxy 40

Bҧng 3 9 7Uѭӡng vұn tӕFYjWUѭӡng áp suҩt cӫa dòng chҧy bao quanh tàu khi tàu di chuyӇn rӁ Kѭӟng cong theo bán kính R=5m trong mһt phҷng Oxy 41

Bҧng 3 10 7Uѭӡng vұn tӕFYjWUѭӡng áp suҩt cӫa dòng chҧy bao quanh tàu khi tàu di chuyӇn rӁ Kѭӟng cong theo bán kính R=3m trong mһt phҷng Oxz 42

Bҧng 3 11 7Uѭӡng vұn tӕFYjWUѭӡng áp suҩt cӫa dòng chҧy bao quanh tàu khi tàu di chuyӇn rӁ Kѭӟng cong theo bán kính R=4m trong mһt phҷng Oxz 42

Bҧng 3 12 7Uѭӡng vұn tӕFYjWUѭӡng áp suҩt cӫa dòng chҧy bao quanh tàu khi tàu di chuyӇn rӁ Kѭӟng cong theo bán kính R=5m trong mһt phҷng Oxz 43

Bҧng 3 13 Các hӋ sӕ thӫ\ÿӝng cӫD$89WURQJPăWSKҷng Oxy và Oxz 52

Bҧng 3 14 Các hӋ sӕ thӫ\ÿӝng cӫD$89WURQJPăWSKҷng Oxy và Oxz cho R=4m và R=5m 53

Bҧng 4 1 Thông sӕ ÿҫu vào mӝt khoang cӫa thân tàu 54

Bҧng 4 2 Giá trӏ áp suҩt làm viӋc tӕLÿDWѭѫQJӭng vӟLÿӝ dày vӓ tàu 55

Bҧng 4 3 Thông sӕ ÿҫu vào 56

Bҧng 4 4 Các thông sӕ thiӃt kӃ yêu cҫu 62

Bҧng 4 5 TӑDÿӝ trӑng tâm AUV ӣ các vӏ trí cӫa ÿӕi trӑng 63

Bҧng 4 6 TӑDÿӝ tâm nәi B và lӵc nәi cӫa AUV 69

xiv

DANH MӨC TӮ VIӂT TҲT

ITTC International Towing Tank Conference

a) ThiӃt bӏ lһQFyQJѭӡLÿLӅu khiӇn bên trong

b) ThiӃt bӏ lһQNK{QJQJѭӡi lái FyGk\ÿLӅu khiӇn (ROV)

c) ThiӃt bӏ lһn không dây dҥQJOѭӟt (Glider)

d) ThiӃt bӏ lһn không dây (AUV)

Hình 1.1 M͡t s͙ thi͇t b͓ l̿QG˱ͣLQ˱ͣc

NhӳQJQăPJҫQÿk\OƭQKYӵc robot lһQÿDQJÿѭӧFFiFQѭӟc trên thӃ giӟi ÿҫXWѭSKiWWULӇn mҥnh mӁ nhҵm thúc ÿҭy công tác khҧRViWWKăPGzWjLQJX\rQ

LuС˜£–ŠЛ…•Â Trang 2

lұp bҧQÿӗ Gѭӟi biӇn, hay phөc vө cho quân sӵ và hӛ trӧ cӭu hӝ cӭu nҥn trên biӇQ1ăPѭӟc tính quy mô thӏ WUѭӡng robot lһQOrQÿӃn 2,52 tӹ USD và dӵ kiӃn tӹ lӋ WăQJWUѭӣQJNpSKjQJQăPOjWӯ QăPÿӃQQăPThӏ WUѭӡng robot lһQÿѭӧc phân thành hai loҥi chính là robot lһQNK{QJQJѭӡi OiLÿLӅu khiӇn tӯ bҵQJGk\ÿLӇn hình là ROV (Remotely Operated Vehicle) và robot lһn không dây tiêu biӇu là AUV (Autonomous Underwater Vehicle) ROV hiӋQÿDQJ ÿѭӧc sӱ dөng rҩt phә biӃn chiӃPKѫQWKӏ phҫn thӃ giӟi trong QăP7X\QKLrQYӟi nhӳQJQKѭӧFÿLӇPQKѭÿLӅu khiӇQFyGk\QJѭӡi vұn hành cҫQÿѭӧFÿjRWҥo bài bҧn, hay bài toán vӅ truyӅQWK{QJ«Gӵ kiӃn AUV sӁ có thӇ xóa ngôi cӫa ROV trong thӡi gian tӟi nhӡ khҳc phөFÿѭӧc hҫu hӃt các vҩQÿӅ mà ROV mҳc phҧi

/ƭQKYӵc robot ngҫm ӣ ViӋt Nam hiӋn nay, tuy còn khoҧng cách khá lӟn so vӟi thӃ giӟLQKѭQJFNJQJÿmFyQKӳQJEѭӟc tiӃn bӝ Yѭӧt bұc trong nӳa thұp kӹ qua Ngoài nhӳng mҧQJURERWÿmSKiWWULӇn và phә biӃn trong thӡi gian gҫQÿk\QKѭrobot trí tuӋ nhân tҥo (Artificial intelligence robot), robot tay máy (Robot 0DQLSXODWRUV  URERW GL ÿӝng (Mobile Robots), robot tӵ hành trên mһW ÿҩt (AGVs), robot tӵ hành trên mһFQѭӟF869V «WKuURERWWӵ KjQKGѭӟLQѭӟc (ROVs, 869V$89V FNJQJÿDQJQKұQÿѭӧc nhiӅu sӵ quan tâm cӫa giӟi khoa hӑFWURQJQѭӟFYjÿҥWÿѭӧc mӝt sӕ thành tӵu nhҩWÿӏnh Là mӝt trong nhӳng quӕc gia có mҥQJ OѭӟL V{QJ QJRjL ÿD Gҥng nhҩt thӃ giӟi, vӟi tәng chiӅu dài ÿѭӡng bӡ biӇQ KѫQ  NP Yj GLӋn tích biӇn khoҧng trên 1.000.000 km2, chiӃm gҫn 30% diӋn tích biӇQĈ{QJ&iFKRҥWÿӝng kinh tӃ, khoa hӑc, du lӏch và bҧo vӋ chӫ quyӅn trên biӇQÿҧRÿyQJYDLWUzKӃt sӭc quan trӑng Cùng vӟi sӵ hӝi nhұp thӃ giӟi, ngành vұn tҧLYjJLDRWKѭѫQJWUrQELӇn ngày càng phát triӇn ÿmGүn tӟi hàng loҥt công trình ngҫPÿѭӧc dӵQJQKѭFҫu cҧQJQKjJLjQ«ÿӗng thӡi, các hoҥWÿӝQJQKѭNKҧRViWYjWKăPGzWjLQJX\rQELӇn, thӵc hiӋn các nhiӋm vө trong an ninh quӕc phòng và cӭu hӝ cӭu nҥQÿѭӧFÿҭy mҥnh Thêm YjRÿyWӕFÿӝ phát triӇn nhanh cӫDÿ{WKӏ và mұWÿӝ GkQFѭFDROjPFKRP{LWUѭӡQJQѭӟc ngày càng ô nhiӉPYjNKyOѭӡng thì vҩQÿӅ quan trҳFP{LWUѭӡng ÿӇ cұp nhұt mӭFÿӝ nguy hҥLFjQJÿѭӧFTXDQWkP'RÿyYLӋc nghiên cӭu phát triӇn các thiӃt bӏ hoҥWÿӝQJGѭӟLQѭӟc là mӝt trong nhӳng vҩQÿӅ cҩp thiӃWÿӇ

1.2 Tәng quan tình hình nghiên cӭu cӫa AUV

%DQÿҫu, hҫu hӃt nghiên cӭXWURQJP{LWUѭӡQJQѭӟc ӣ thӃ kӍ ÿӅu thӵc hiӋn bҵng viӋc thҧ OѭӟLÿӇ thu thұp mүXVDXÿyQJKLrQFӭXYjSKkQWtFK'Rÿythӵc hiӋn lҩy mүXWKѭӡng mҩt nhiӅu thӡi gian và kӃt quҧ lҩy mүu không thӇ ÿҥt ÿѭӧc chҩWOѭӧng tӕt do mүXÿѭӧc lҩy mӝt cách ngүu nhiên, không có chӑn lӑc .KLÿyêWѭӣng thiӃt kӃ các thiӃt bӏ ÿѭӧc chӃ tҥo dӵa trên nguyên tҳFFyQJѭӡi ÿLӅu khiӇn ӣ ErQWURQJ0DQQHG8QGHUZDWHU6XEPHUVLEOH UDÿӡL1ăPnhӡ nhӳng nә lӵc trong nghiên cӭu cӫD2WLV%DUWRQYj:LOOLDP%HHEHÿmJL~SFRQQJѭӡi có thӇ lһn xuӕng tӟLÿӝ VkXKѫQPÿӇ khҧRViWÿҥi GѭѫQJ>@Tuy nhiên, các vҩQÿӅ vӅ DQWRjQFKRQJѭӡLÿLӅu khiӇQFNJQJQKѭ\rXFҫu tӕLѭXhóa khҧ QăQJYjWKӡi gian hoҥWÿӝQJÿmGүQÿӃQêWѭӣng nghiên cӭu, phát triӇn nhӳng thiӃt bӏ lһQ NK{QJ QJѭӡi lái bên trong (Unmanned Submersible) Vào khoҧng 2 thұp niên cuӕi thӃ kӍ XX, sӵ phát triӇn nhanh chóng cӫDFiFSKѭѫQJtiӋQGѭӟLQѭӟFNK{QJQJѭӡLOiLQKѭ5295HPRWHO\2SHUDWHG9HKLFOH $89$XWRQRPRXV XQGHUZDWHU YHKLFOH  ÿm PDQJ Oҥi nhӳng thành tӵu quan trӑng trong công cuӝc nghiên cӭu biӇQYjÿҥLGѭѫQJ3KkQORҥLSKѭѫQJWLӋn tӵ hành GѭӟLQѭӟFÿѭӧc chia thành hai loҥLOjÿLӅu khiӇQFyFyGk\7HWKHUHG YjÿLӅu khiӇQNK{QJGk\8QWHWKHUHG 7URQJÿySKә biӃn nhҩt cho các loҥi di chuyӇn có dây là ROV (Remotely Operated Vehicle) ROV là thiӃt bӏ cҫn ít nhҩt mӝt

LuС˜£–ŠЛ…•Â Trang 4

ngѭӡLÿӇ ÿLӅu khiӇQÿѭӧFÿLӅu khiӇn và cung cҩSQăQJOѭӧng tӯ WUXQJWkPÿLӅu khiӇn (trên bӡ, trên tàu mҽ) thông qua cáp dүQ7tQKÿӃQQD\529ÿmWKӵc sӵ phát huy vai trò thiӃt yӃu cӫa mình trong hҫu hӃt các nhiӋm vө Gѭӟi biӇn mà WUѭӟFÿk\ÿѭӧFÿҧm nhiӋPÿһc biӋWOjWURQJOƭQKYӵc quân sӵ và dҫu khí Tuy nhiên, nhӳng hҥn chӃ cӫD529QKѭSKҥm vi hoҥWÿӝng bӏ giӟi hҥn bӣi các yӃu tӕ vӅ nguӗQÿLӋn và truyӅn thông, chiӅXGjLGk\FiSNƭQăQJYjVӭc khӓe cӫa QJѭӡi vұQKjQK«ÿmWK~Fÿҭ\êWѭӣng nghiên cӭu thiӃt bӏ tӵ KjQKNK{QJQJѭӡi OiLÿLӇn hình là AUV AUV là mӝt loҥLSKѭѫQJWLӋn tӵ hành, có phҥm vi hoҥt ÿӝng rӝng tùy thuӝFWKHRGXQJOѭӧng pin, khҧ QăQJKRҥWÿӝng linh hoҥWÿiQJtin cұ\YjWKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng cho các công viӋFQKѭNKҧo sát lұp bҧQÿӗ khu vӵc, ÿRÿҥc lҩy mүXP{LWUѭӡQJJLiPViWFiFÿѭӡng ӕng dүn dҫX«0ӝt sӕ thiӃt bӏ AUV hiӋn có trên thӏ WUѭӡQJÿѭӧc thӇ hiӋQQKѭFiFKuQKErQGѭӟi:

Hình 1.2 AUV Remus 6000 cͯa Woods Hole Oceanographic Institution B̫ng 1 1 Thông s͙ NƭWKX̵t cͯa AUV Remus 6000

Thӡi gian hoҥWÿӝng Thӡi gian thӵc hiӋQÿLӇn hình là 22h

(Ngu͛n: https://www2.whoi.edu/site/osl/vehicles/remus-6000/)

LuС˜£–ŠЛ…•Â Trang 5 Hình 1.3 AUV Autosub6000

B̫ng 1 2 Thông s͙ NƭWKX̵t cͯa Autosub 6000

Bӏ bӓ lҥi khá xa so vӟi thӃ giӟi trong công cuӝc chҥ\ÿXDQJKLrQFӭu thiӃt bӏ tӵ KjQKGѭӟLQѭӟc Trong nhӳQJQăPWUӣ lҥLÿk\F{QJQJKӋ $89ÿDQJEҳt ÿҫu nhұQÿѭӧc sӵ chú ý và phә biӃQKѫQFӫa giӟi nghiên cӭXWURQJQѭӟc Nhӳng nghiên cӭu, chӃ tҥo robot lһQGѭӟLQѭӟc ӭng dөng trong quân sӵ ÿDQJEҳWÿҫu ÿѭӧFQKjQѭӟFTXDQWkPÿһc biӋt HiӋn nay, AUV ӣ ViӋW1DPFKѭDFyQKLӅu kӃt quҧ, các nghiên cӭu hҫu hӃt tұp trung ӣ thiӃt bӏ lһQFyGk\529YjWѭѫQJÿӕLWK{VѫVRYӟi thӃ giӟi Mӝt trong nhӳng nghiên cӭu tiêu biӇu cho tàu lһn tӵ KjQKOjÿӅ WjLÿӝc lұp theo nghӏ ÿӏQKWKѭKӧp tác quӕc tӃ ³1JKLrQFӭu thiӃt kӃ, chӃ tҥo thiӃt bӏ robot ngҫm phөc vө WKăPGzNKҧo sát các công trình trên biӇQ´do Hӑc viӋn Hҧi quân chӫ WUu>@Ĉk\OjÿӅ tài nghiên cӭu vӅ robot ngҫm có dây ROV, thӵc hiӋn các chӭFQăQJGLFKX\ӇQÿѫQJLҧQQKѭWLӃn lùi, rӁ trái, phҧi

LuС˜£–ŠЛ…•Â Trang 7

và tҫm di chuyӇn tӕLÿDOjP7ѭѫQJWӵ mӝWÿӅ tài khác có tên là VAST06 ³1JKLrQFӭu, thiӃt kӃ, chӃ tҥo thӱ nghiӋm mӝt mô hình thiӃt bӏ lһQÿLӅu khiӇn tӯ xa phөc vө công viӋc khҧo sát biӇQ´ÿѭӧc thӵc bӣi ViӋQFѫKӑc và mӝt nhóm tác giҧ ÿmQJKLrQFӭu, thiӃt kӃ, chӃ tҥo thiӃt bӏ lһQÿLӅu khiӇn tӯ xa thuӝc nhóm ROV quan trҳc Mô hình kӃt cҩu dҥng mӣ có thӇ dӉ dàng tích hӧp thêm các tính QăQJNKiF>@ Nhìn chung hҫXQKѭcác nghiên cӭu ӣ WURQJQѭӟc hiӋn nay tұp trung chӫ yӃu ӣ mҧQJURERWÿLӅu khiӇn có dây ROV Tuy nhiên, vӟi nhӳng hҥn chӃ QKѭWUX\Ӆn thông, phҥm vi hoҥWÿӝng hҽp và yêu cҫXQJѭӡi vұQKjQKÿѭӧc ÿjRWҥo bài bҧQ«WKuYLӋc nghiên cӭu và chӃ tҥo robot lһn không dây AUV là hӃt sӭc cҫn thiӃt, vӟi nhӳQJѭXÿLӇm nәi bұWQKѭNK{QJFҫQQJѭӡLÿLӅu khiӇn, phҥm vi hoҥWÿӝng rӝng lӟn, di chuyӇn linh hoҥWYjFѫÿӝng, thì AUV hӭa hҽn là mӝt công cө tiӅPQăQJFKRYLӋc khai thác ngҫPWURQJWѭѫQJODL

Khi các nghiên cӭu và chӃ tҥo thiӃt bӏ lһn tӵ KjQKÿDQJQJj\FjQJÿѭӧc ÿҭy mҥnh thì nhӳng công cө phҫn mӅPÿӇ hӛ trӧ cho viӋc phân tích lý thuyӃt, xây dӵng nӅn tҧng cho các thí nghiӋm thӵc tӃ FNJQJÿѭӧc phát triӇn mҥnh mӁ, WURQJÿyFy WKӇ kӇ ÿӃn các phҫn mӅm mô phӓng CFD (Computational Fluid '\QDPLFV