Nghiên cứu, thử nghiệm hệ thống tiêu từ ứng dụng cho tiêu từ trên tàu quân sự

Bài viết trình bày những ảnh hưởng của từ trường lên các thiết bị tàu trong quá trình hoạt động, trên cơ sở tìm hiểu tổng quan về từ trường tác động lên tàu để xây dựng phương pháp tính toán từ trường cho thiết bị tàu quân sự. Xây dựng mô hình hệ thống đầy đủ cần thiết cho hệ thống tiêu từ trên tàu.

Nghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU, THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TIÊU TỪ ỨNG DỤNG CHO TIÊU TỪ TRÊN TÀU QUÂN SỰ Nguyễn Tuấn Hiếu, Phạm Thị Hợp*, Hà Hồng Quang, Lê Hữu Minh Tuân Tóm tắt: Bài báo trình bày ảnh hưởng từ trường lên thiết bị tàu trình hoạt động, sở tìm hiểu tổng quan từ trường tác động lên tàu để xây dựng phương pháp tính tốn từ trường cho thiết bị tàu quân Xây dựng mô hình hệ thống đẩy đủ cần thiết cho hệ thống tiêu từ tàu Tập trung nghiên cứu sâu hệ thống dây tiêu từ tàu quân theo hướng tự động tạo vector từ trường ngược hướng theo hướng để triệt tiêu lượng từ sinh trình vận hành, sử dụng Từ nghiên cứu sở quan trọng để xây dựng hệ thống tiêu từ tự động tàu Từ khóa: Mạng cảm biến; Đo từ trường tàu; Thiết bị tiêu từ cho tàu MỞ ĐẦU Hiện việc nghiên cứu khử từ tàu quân mang tính thực tiễn có ý nghĩa quan trọng Việc giảm từ trường tàu mặt nước hay tàu ngầm làm giảm độ cảm ứng từ trường với thủy lơi, giảm xác suất phát chướng ngại vật nước máy bay tuần tra biển Ứng dụng kỹ thuật hải quân để đạt mục đích gọi tiêu từ cho tàu [6] Giảm dấu hiệu từ trường tàu hỗ trợ đắc lực việc hạn chế mối đe dọa từ thủy lôi khơng dùng hệ thống tàu săn tìm rà quét thủy lôi Trong vùng thủy lôi thả độ nông, giảm từ trường làm giảm mật độ hiệu loại mìn từ trường Bên cạnh đó, tàu hải quân trang bị với hệ thống tiêu từ tiên tiến có khả thay đổi đặc tính khơng gian thời gian trường điện từ phát sinh tín hiệu gây nhiễu tới thủy lơi Gây nhiễu mìn cơng cụ phịng chống nhằm ngăn ngừa ảnh hưởng mìn tới điểm định nổ chương trình logic lập trình trước để bảo vệ tàu thuyền an toàn [2, 4] Trong báo này, sở nghiên cứu lý thuyết, khảo sát hệ thống tiêu từ thực tế thiết bị mà Quân đội có, bước đầu thử nghiệm hệ thống tiêu từ phịng thí nghiệm Kết đạt ta tính tốn từ trường cảm ứng vị trí tàu hoạt động, sở quan trọng để xác định độ lớn hướng dòng điện cung cấp cho hệ thống cuộn dây tiêu từ hướng: cuộn dây mặt phẳng nằm ngang, cuộn dây hướng mặt cắt dọc, cuộn dây hướng sườn cho từ trường mà hệ thống tiêu từ sinh có xu hướng khử từ mặt tàu trình hoạt động NỘI DUNG 2.1 Ảnh hưởng từ trường Trái Đất lên tàu quân 2.1.1 Nguồn gốc từ trường Trái Đất [5] Từ trường Trái Đất hình thành từ lõi chiếm 98%, cịn có phần từ trường với nguồn gốc bên Trái Đất chiếm 2%, phần từ trường lại hay biến đổi, phần quan trọng gây tác động thể sống Từ trường Trái Đất hình thành nguồn tạo ra: 1- Nguồn Trái Đất tạo từ trường với biến thiên từ chậm (biến thiên kỷ) gọi từ trường chủ yếu chiếm khoảng 98%; 2- Nguồn khoáng vật vỏ Trái Đất thay đổi theo vị trí (1%); 3Nguồn bên ngồi Trái Đất, khí ion từ Từ trường thay đổi không gian thời gian Tại điểm không gian, từ trường đặc trưng đại lượng sau: vectơ cảm ứng từ toàn phần ( B ) thành phần X, Y, Z hệ trục toạ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 68, - 2020 67 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử độ vng góc với trục tương ứng hướng phía Bắc, Đơng, tâm Trái Đất yếu tố: thành phần nằm ngang B kí hiệu H , độ từ thiên độ từ khuynh Trên hình biểu diễn từ trường trái đất Các góc đo độ Đường đẳng từ khuynh với = xích đạo từ, khơng lệch khỏi xích đạo q 150 ; vĩ độ tăng tăng theo 900 cực từ Các cực từ không trùng với cực địa lí, khơng hồn tồn đối xứng qua tâm Trái Đất không cố định; cực từ bắc di chuyển tây bắc trung bình km năm, B có giá trị khoảng 25.000 nT xích đạo từ tăng tới 60.000 nT cực từ Bắc tới 70.000 nT cực từ Nam Thẳng đứng B Hướng Bắc Z I D H X Y Hình Từ trường Trái Đất: B - Véc tơ cảm ứng từ; H - Hình chiếu B mặt phẳng nằm ngang D - Độ từ thiên; I - Độ từ khuynh 2.1.2 Từ trường Trái Đất Cũng nam châm, Trái Đất có cực địa từ, không trùng với cực địa lý Cực Bắc từ trường gần cực Nam Trái Đất cực Nam từ trường gần cực Bắc Trái Đất Trục từ trường lệch với trục địa lý Trái Đất góc 11,30 Các từ cực thường có vị trí khơng ổn định đảo ngược theo chu kỳ Hình Cực tính từ trường Trái Đất o đó, đồ địa từ phải thường xuyên điều chỉnh (5 năm lần) Việc thu thập thông tin từ vệ tinh phát vành đai xạ bao quanh Trái Đất mơi trường khí cao từ 500-600 km đến 60.000- 80.000 km từ Từ trường Trái Đất thể đường sức từ từ cực Bắc, vào cực Nam (xem hình 2) Đặc trưng cho từ trường Trái Đất điểm véctơ cường độ từ trường T theo hướng tiếp tuyến đường sức từ điểm Ở điểm khác Trái Đất véctơ cường độ từ trường T có độ lớn hướng khơng gian khác Quy ước chiều từ trường: Để phù hợp với thói quen người ta quy ước Bắc bán cầu cực Bắc địa từ Nam bán cầu cực Nam địa từ, thế, véc tơ từ trường phải ngược lại 68 N T Hiếu, …, L H M Tuân, “Nghiên cứu, thử nghiệm … cho tiêu từ tàu quân sự.” Nghiên cứu khoa học công nghệ + Từ trường hướng từ xuống mang dấu dương ngược lại mang dấu âm; (Từ trường thuộc phía bắc mang dấu dương, ngược lại mang dấu âm.) Với quy ước vậy, bắc bán cầu (theo đường xích đạo từ) thành phần từ trường Trái Đất mang dấu dương Hay nói cách khác, từ trường từ cực Bắc đến cực Nam: + Tại cực Bắc (N): Từ trường mang dấu (+), tương ứng với chiều từ trường khỏi tàu + Tại cực Nam (S): Từ trường mang dấu (-), tương ứng với chiều từ trường vào tàu Hình Biểu diễn thành phần từ trường Trái Đất  Từ hình vẽ ta thấy, véc tơ cường độ từ trường hợp điểm từ trường T và:  T ZH  (1)  Gọi góc lệch T H  : H = T.cos Z = T.sin (2) Trong : Z - Thành phần thẳng đứng vng góc với mặt đất; H - Thành phần nằm ngang song song mặt đất Nhận xét: Ở cực từ cường độ từ trường lớn T  Z có giá trị 0,68G (H = 0) Ở đường xích đạo cường độ từ trường yếu T  H có gía trị 0,44G (Z = 0)[6] 2.1.3 Biểu diễn toán học thành phần từ trường tàu Giống từ trường Trái Đất, từ trường tàu biểu diễn mặt phẳng không gian ba chiều:  YT  Hình Từ trường tổng hợp tàu[2]     T  X T  YT  ZT Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 68, - 2020 (3) 69 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử   Trong đó, T véc tơ tổng hợp tàu, ZT véc tơ từ trường tổng hợp theo   phương thẳng đứng, YT véc tơ từ trường tổng hợp theo phương dọc tàu, X T véc tơ từ trường tổng hợp theo phương ngang tàu  Từ phân tích cho thấy, thành phần từ trường tổng hợp tàu T thay đổi chiều, hướng độ lớn Nhưng biểu diễn theo phương trình số (1) ta thu thành phần từ trường có hướng cố định có chiều độ lớn thay đổi tùy thuộc vào vị trí hoạt động hướng tàu, đó, làm để khử từ cho tàu 2.1.4 Cơ sở khử từ trường tác động lên tàu quân Sắt thép tàu gồm sắt từ cứng sắt từ mềm Vật liệu sắt thép tàu bị từ hóa từ trường Trái Đất tạo nên từ trường tàu Từ trường tàu làm thay đổi từ trường Trái Đất xung quanh tàu Các nhà khoa học người Anh nghiên cứu phát triển ngòi nổ cho thủy lôi dựa thay đổi từ trường tàu qua để kích nổ từ trước chiến tranh giới lần thứ nhất, sau này, phát xít Đức lại người phát triển ứng dụng thành cơng ngịi từ trường cho thủy lơi Phát xít Đức đánh đắm nhiều tàu Hải qn Pháp Hồng gia Anh thủy lơi có ngòi cảm ứng từ trường Những thiết bị tiêu từ cho tàu đời từ nghiên cứu bảo vệ tàu khỏi thủy lơi ngư lơi có ngịi cảm ứng từ trường nhà khoa học А.П Александров Bài toán đặt nhà khoa học Liên Xô lúc phải bảo vệ tàu hạm đội khỏi thủy lôi ngư lơi đó, thí nghiệm thực từ năm 1936 phịng thí nghiệm.[6] Hình Phương pháp sử dụng dòng xoay chiều để khử từ [4] – Cuộn dây tiêu từ cho tàu; – Từ trường tàu chưa có thiết bị tiêu từ; – Từ trường cuộn dây tiêu từ tạo dòng điện cuộn dây; – Từ trường tàu sau khử; – Giới hạn cho phép từ trường tàu Hình Phương pháp sử dụng dịng điện chiều để tiêu từ cho tàu 70 N T Hiếu, …, L H M Tuân, “Nghiên cứu, thử nghiệm … cho tiêu từ tàu quân sự.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Các nhà khoa học Liên Xô tiến hành nhiều nghiên cứu thành phần từ trường tàu yếu tố ảnh hưởng đến từ trường tàu Các nghiên cứu rằng, để khử từ trường vĩnh cửu tàu sử dụng dịng điện xoay chiều tần số cao có cường độ giảm dần theo hàm số mũ để khử từ trường cảm ứng tàu sử dụng dịng điện chiều cuộn dây tiêu từ tạo từ trường ngược với từ trường bị nhiễm Từ hai phương pháp đời hai dòng thiết bị tiêu từ cho tàu quân gồm: Trạm khử từ bờ thiết bị tiêu từ tàu 2.2 Phương pháp khử từ trường sử dụng hệ thống cuộn dây tiêu từ 2.2.1 Tính tốn từ trường Trái Đất [2] ữ liệu từ trường Trái Đất liệu quan trọng để đảm bảo cho thiết bị tiêu từ hoạt động hiệu Cho nên phải nghiên cứu phương pháp tính tốn từ trường Trái Đất cho thiết bị tiêu từ Để phân tích tính tốn từ trường Trái Đất sử dụng phương pháp phân tích điều hịa cầu phương pháp phân tích điều hịa chỏm cầu Phương pháp phân tích điều hịa cầu Gauss đưa năm 1893, phương pháp phổ biến để mơ hình hố từ trường tồn cầu Theo Gauss, nghiệm phương trình Laplace hệ tọa độ cầu biểu thức từ trường nguồn bên Trái Đất viết dạng chuỗi [2]: R  V  r , ,   RE   E  n 1 m   r  nmax n n 1 g m n cos  m   hnm sin  m  Pnm  cos  (4) đó, RE bán kính Trái Đất, Pnm  cos  đa thức Legendre liên kết hạng m bậc n (n, m nguyên), θ phần phụ vĩ độ Giá trị V biểu diễn (4) phải liên tục, nghĩa V đạo hàm phải có giá trị φ=0 φ=2π, hệ số Gauss đơn vị nT Khi biết giá trị hệ số hài điều hịa cầu tính giá trị thành phần trường từ điểm quan sát có tọa độ (θ,φ) Hiện nay, để tính từ trường điểm có số mơ hình tính từ trường tồn cầu phổ biến là: mơ hình GRF, mơ hình WMM, mơ hình POMME… Đề tài sử dụng mơ hình GRF với hài điều hịa bậc nmax  12 Khi mơ hình hố trường từ khu vực nhỏ, với chuỗi số liệu dùng để nghịch đảo tập trung vùng nhỏ, việc áp dụng phương pháp điều hịa cầu khó khăn nghiệm không hội tụ để nghiên cứu chi tiết cho khu vực đòi hỏi phải mơ hình hóa phần trường từ lớp vỏ Trái Đất nghĩa cần quan tâm đến sóng có bước sóng nhỏ phương pháp điều hịa cầu không đáp ứng Để khắc phục nhược điểm này, Haines đưa phương pháp giải phương trình Laplace chỏm cầu vùng nhỏ bề mặt Trái Đất ngày gọi phương pháp phân tích điều hồ chỏm cầu Điều kiện biên phương pháp phân tích điều hịa chỏm cầu tương tự phương pháp điều hòa cầu ngoại trừ giới hạn góc θ phạm vi chỏm cầu  Nghiệm phương trình Laplace chỏm cầu là: max k R  V  r , ,   RE    E  k 0 m0  r  K nk ( m ) 1 g m n cos  m   hnm sin  m  Pnmk ( m )  cos  (5) với g nm , hnm hệ số phân tích điều hồ chỏm cầu (đơn vị nT) xác định nghịch đảo số liệu khu vực, Pnmk ( m)  cos  hàm Legendre liên kết loại có hạng Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 68, - 2020 71 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử m ngun cịn bậc nk  m  khơng ngun Tham số nk (m) phụ thuộc vào m, k K max (Kmax bậc cực khai triển chuỗi) Điều kiện biên theo φ r V chỏm cầu tương tự toàn mặt cầu, biểu diễn sau: Vnm  r , ,   Vnm  r, ,  2  V m n (6)  r , ,   V  r , ,  2  m n (7)   limVnm  r , ,   (8) r  Như vậy, khác quan trọng phân tích điều hịa cầu phân tích điều hịa chỏm cầu hàm Legendre liên kết Theo phương pháp phân tích điều hịa cầu, toàn mặt cầu đạo hàm biểu thức không vùng cực   0,    n, m nguyên: Vnm  r ,(  0,  ),   với m  Vnm  r ,(  0,  ),   (9)  với m  (10) Khi tính toán khu vực giới hạn góc chỏm cầu  (một nửa góc chỏm cầu) hay với   0,  V  đạo hàm theo θ phải thoả mãn điều kiện sau: V  r , ,    f ( r ,  ) V  r ,0 ,   (11)  g  r ,  (12) với f (r , ), g  r ,  hai hàm thoả mãn điều kiện hàm đạo hàm phụ thuộc vào r θ tương tự V đạo hàm ∂V/∂θ Trong trường hợp này, điều kiện biên theo θ (10) thoả mãn chọn giá trị m với nk (m) cho: Vnm  r ,0 ,   0 hay dPnmk ( m )  cos0  d 0 (13) Trong đó, điều kiện (10) với giá trị nk (m) cho Vnmk ( m)  r ,0 ,   hay dPnmk ( m )  cos0  0 (14) d Như vậy, với giá trị thực khác n phụ thuộc vào m biểu diễn nk (m) xác định nghiệm phương trình: dPnmk ( m )  cos0  0 d Pnmk ( m)  cos0   (k-m) chẵn (k-m) lẻ (15) (16) Với giá trị m cho ta hai chuỗi giá trị nk  m  (k-m) chẵn nghiệm (15) xác định, ngược lại với (k-m) lẻ nghiệm (16) xác định Khi thay hai hàm vơ hạn cho hai trường hai hàm trực giao chỏm cầu Giống trường hợp phân tích điều hịa cầu thơng thường, hàm Pnmk ( m) cos thỏa mãn điều kiện trực giao: 72 N T Hiếu, …, L H M Tuân, “Nghiên cứu, thử nghiệm … cho tiêu từ tàu quân sự.” Nghiên cứu khoa học công nghệ 0  P  cos  P m nj m nk ( m )  cos  sin  d  (17) với j≠k, (j-m) (k-m) chẵn hay lẻ Khi (j-m) chẵn (k-m) lẻ có: 0  P  cos  P m nj m nk ( m ) dPnmk  cos0  sin 0 m Pn (cos0 ) (18)  cos  sin  d   (nk  n j )(nk  n j  1) k d đó, n j viết tắt n j (m) nk nk (m) Đối với k-m chẵn ta có: m sin 0 m  Pnk  cos0  m   0  Pnk  cos  sin  d  2nk  Pnk  cos0  n d 0 (19) Và k-m lẻ: m sin 0 dPnk  cos0   m m   P cos  sin  d   Pn  cos0    0  nk  2nk  d n k 0 (20) 2.2.2 Tính thành phần trường từ Trái Đất Tương tự phương pháp phân tích điều hồ cầu, kể tới phần trường có nguồn gốc bên ngồi Trái Đất, biểu thức có dạng gây sau: R  V (r , , )  RE   E  k 0 m0  r  Kint k nk ( m ) 1 Pnmk ( m ) (cos  )  g kmi cos  m   hkmi sin  m   (21) nk ( m )  r  m me me  RE   Pnk ( m ) (cos )  g k cos  m   hk sin  m    k 1 m   RE  Trong biểu diễn chuỗi thứ ứng với phần trường nguồn gốc bên trong, số thứ hai ứng với phần trường có nguồn gốc bên ngồi, nghĩa Kint bậc khai triển ứng với nguồn bên K ext bậc khai triển ứng với nguồn bên Các thành phần trường từ xác định từ biểu thức V qua đạo hàm tương ứng Thành phần bắc X, đông Y thành phần thẳng đứng Z, thành phần nằm ngang H xác định sau: nk ( m )  Kint k dPnmk ( m ) (cos ) mi V (r , , )  RE  X   RE   g k cos  m   hkmi sin  m     r  d k 1 m   r  (22) n ( m )  m k K ext k dPnk ( m ) (cos ) me  r  me  RE    gk cos  m   hk sin  m    d k 1 m 1  RE  K ext k Kint k V (r , , ) R  Y  RE   E  r sin   k 1 m   r   r   RE    k 1 m 1  RE  K ext Z  k nk ( m ) 1 m nk ( m ) mP (cos ) sin  g nk ( m )  sin  me k  r   RE    k 1 m 1  RE  k nk ( m ) 1 m nk ( m ) P g mi k cos  m   hkmi sin  m   (23) cos  m   h cos  m   Kint k V (r , , ) R   RE  (nk (m)  1)  E  r  r  k 1 m  K ext mPnmk ( m ) (cos ) me k nk ( m )  Pnmk ( m ) (cos  )  g kmi cos  m   hkmi sin  m   (24) (cos )  g cos  m   h sin  m   me k me k Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 68, - 2020 73 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử với gkmi , hkmi , gkme , hkme hệ số khai triển chỏm cầu tương ứng với thành phần trường nguồn gốc bên bên Từ thành phần trực giao (X, Y, Z) hồn tồn tính thành phần trường tổng T, độ từ thiên độ từ khuynh 2.2.3 Bố trí hệ thống cuộn dây tiêu từ khử từ trường theo hướng [5] Nguyên tắc chung để khử từ trường cho tàu cần chủ động tạo từ trường có đặc điểm phương, ngược hướng độ lớn với thành phần từ trường tàu thông qua    để triệt tiêu thành phần từ trường X T , YT ZT tàu Trên sở xác định chất việc nhiễm từ đặc điểm loại từ trường tàu để áp dụng tổng hợp biện pháp tiêu từ cho tàu đạt hiệu cao Để loại bỏ hoàn toàn từ trường tàu ta phải sử dụng hai phương pháp khử từ trường vĩnh cửu khử từ trường cảm ứng Trong đó, phương pháp khử từ trường vĩnh cửu thực cách định kỳ, phương pháp khử từ trường cảm ứng thực (sử dụng thiết bị tiêu từ tàu) thường xuyên suốt trình hoạt động tàu Trên tàu chiến lắp đặt hệ thống tiêu từ gọi hệ thống tiêu từ kiểu chủ động dùng để khử thành phần từ trường cảm ứng tàu Để triệt tiêu thành phần từ trường cảm ứng tàu di chuyển cần sử dụng cuộn dây tiêu từ cuộn dây hướng sườn, cuộn dây hướng mặt cắt dọc cuộn dây hướng mặt phẳng nằm ngang tàu cấp nguồn điện C điều chỉnh giá trị chiều theo quy luật xác định Hình Bố trí cuộn I dạng từ trường khử từ Hình Bố trí cuộn II dạng từ trường khử từ Hình Bố trí cuộn III dạng từ trường khử từ Về mặt cấu trúc, cuộn dây hướng mặt phẳng nằm ngang (Cuộn dây ) bố trí theo phương nằm ngang, song song với mặt nước Đây cuộn dây dùng để khử thành 74 N T Hiếu, …, L H M Tuân, “Nghiên cứu, thử nghiệm … cho tiêu từ tàu quân sự.” Nghiên cứu khoa học công nghệ  phần từ trường thẳng đứng tàu ZT Giá trị từ trường điều chỉnh nhờ điều chỉnh dòng điện chạy cuộn dây, phù hợp với vị trí tàu theo vĩ độ Trái Đất, khơng phụ thuộc vào hướng di chuyển nghiêng lắc tàu Cuộn dây thứ hai cuộn dây hướng mặt cắt dọc (Cuộn dây ) bố trí song song  với mạn tàu để khử thành phần từ trường X T từ trường tàu Giá trị từ trường điều chỉnh nhờ điều chỉnh dòng điện chạy cuộn dây, phù hợp theo hướng đi, vị trí toạ độ tàu độ nghiêng lệch Cuộn dây thứ ba cuộn dây hướng sườn (Cuộn dây ) bố trí song song với sườn  tàu dùng để khử thành phần từ trường YT từ trường tàu Giá trị từ trường điều chỉnh nhờ điều chỉnh dòng điện chạy cuộn dây, phù hợp theo hướng đi, vị trí toạ độ tàu độ nghiêng lệch Các cuộn dây tiêu từ thường chia thành nhiều phần nối tiếp dọc theo tàu Mỗi phần thường có từ đến vịng dây đấu nối tiếp thơng qua hộp đấu dây bố trí vách ngăn kín nước tàu nhằm làm tăng hiệu khử từ tàu 2.2.4 Hệ thống tiêu từ tàu quân Trên sở nghiên cứu lý thuyết, khảo sát thiết bị có nước, q trình triển khai đề tài nhóm đề tài nghiên cứu giải pháp thiết kế cách thông minh khoa học cho vấn đề việc thiết kế chế tạo thiết bị đo lường từ trường tàu tổng quát hình đây: Hình 10 Sơ đồ bố trí thiết bị tiêu từ cho tàu Nút cảm biến: Các nút cảm biến thành phần thiết bị đo lường từ trường tàu Thành phần nút cảm biến bao gồm: module nguồn, cảm biến đo từ trường ba chiều, module thu thập tín hiệu analog cảm biến cpu thu thập tín hiệu xử lý, module truyền tín hiệu khối xử lý trung tâm Các nút cảm biến thu thập liệu theo thời gian thực thời gian dài, đó, nghiên cứu thiết kế ngồi u cầu kỹ thuật nút cảm biến nút phải đảm bảo tiêu thụ lượng thấp Khi nghiên cứu thiết kế chế tạo nút cảm biển ngồi yếu tố trình bày yếu tố sai số phép đo vô quan trọng Sai số thiết bị đo Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 68, - 2020 75 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử từ trường tàu quân thường 10nT với dải đo ±100µT Như thế, phải chọn vi xử lý 12bits đáp ứng sai số phép đo Kết nối nút mạng: Các nút cảm biến bố trí dọc ngang phạm vi rộng tàu nút cảm biến kết nối với khối xử lý trung tâm qua switch để đảm bảo thu thập kết nút cảm biến sác theo thời gian thực Khối xử lý trung tâm: Khối xử lý trung tâm não thiết bị đo lường từ trường tàu nơi lưu trữ kết đo nút cảm biến gửi theo thời gian thực Hệ thống tiêu từ hoạt động dựa kết thu nhận từ hệ thống cảm biển thiết bị tiêu từ xử lý trung tâm tính tốn giá trị từ trường vị trí tàu Từ giá trị từ trường nhận xử lý trung tâm tính tốn giá trị dịng điện đặt vào cuộn dây tiêu từ cho giá trị từ trường sinh cuộn dây tương đương giá trị từ trường hướng có chiều ngược lại, kết thu làm giảm từ trường tổng hợp tàu, đảm bảo qua trình hoạt động từ trường tàu ngưỡng cho phép[2] THỬ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN Thử nghiệm với tàu mơ hình dài 2,4 m, rộng 0,5 m cao 0,25 m Từ trường đo sáu cảm biến từ ba trục (Bartington, Mag03MS70) nằm tàu hình 11 Tại trạm thử nghiệm, Bx đặt theo hướng phía bắc, By theo hướng dẫn phía đơng Bz theo hướng dọc Giá trị từ trường điểm thử nghiệm Hà Nội 38,412 µT theo hướng bắc 23,34 µT theo hướng thẳng Bz Trong thử nghiệm này, thay sử dụng nhiều cảm biến, tàu từ từ di chuyển phía bắc dọc theo đường tâm dọc, chống lại cảm biến trạng thái dừng Hình 11 Sơ đồ bố trí cảm biến đo từ trường bên ngồi mơ hình bố trí cuộn dây tiêu từ thử nghiệm 76 N T Hiếu, …, L H M Tuân, “Nghiên cứu, thử nghiệm … cho tiêu từ tàu quân sự.” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ Hình 12 Bố trí cảm biến bên mơ hình bố trí cuộn dây tiêu từ thử nghiệm Hình 13 Từ trường Bx tàu di chuyển theo hướng Bắc Từ trường tổng hợp tàu hoạt động bao gồm phần từ vĩnh cửu phần từ cảm ứng Như nêu để loại bỏ hoàn toàn từ trường tàu ta phải sử dụng hai phương pháp khử từ trường vĩnh cửu khử từ trường cảm ứng Trong đó, phương pháp khử từ trường vĩnh cửu thực cách định kỳ trạm khử từ cố định, Việt Nam có trung tâm đo, xử lý tiêu từ tàu biển thuộc Vùng Hải quân Khử phần từ trường cảm ứng thực (sử dụng thiết bị tiêu từ tàu) thường xuyên Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 68, - 2020 77 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử suốt trình hoạt động tàu Với thử nghiệm cho tàu di chuyển theo hướng bắc thu kết từ trường tàu tách biệt phần từ cảm ứng phần từ vĩnh cửu, kết đạt sở xác định giá trị từ trường cảm ứng điểm, từ đó, tính tốn cường độ dòng điện phù hợp để đưa vào hệ thống cuộn dây tiêu từ cho từ trường sinh ngược hướng ngược dấu ba mặt phẳng với phần từ cảm ứng tàu hoạt động Đây kết quan trọng việc tiếp tục thử nghiệm tàu biển Hình 14 Từ trường Bz tàu di chuyển theo hướng bắc KẾT LUẬN Trên sở nghiên cứu ảnh hưởng từ trường lên tàu qn q trình hoạt động có tính đến yếu tố mơi trường, q trình tiếp cận thiết bị tiêu từ có sẵn Hải qn Việt Nam báo đưa mơ hình khả thi cho hệ thống cuộn dây tiêu từ tàu quân với thử nghiệm mang lại kết tương đối khả quan, tách biệt từ trường vĩnh cửu từ trường cảm ứng hợp tàu Đây yếu tố quan trọng giúp tính tốn cường độ dòng điện đặt lên hệ thống cuộn dây tiêu từ cần thiết để triệt tiêu thành phần từ hướng khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ANG, R.J., TAN, Y.K and PAN A, S.K, “ Energy harvesting for autonomous wind sensor in remote area,” 33rd Annual IEEE Conference of Industrial Electronics Society ( ECON’07), Taipei, Taiwan, 2007 [2] Richard M Mack, Gaithersburg, MD (US); Robert A Wingo, Manassas, “VA (US) Ship degaussing system and algorithm,” United States Patent, Patent No: US6,965,505B1, 2005 [3] J A Stratton, “Electromagnetic Theory,” McGraw-Hill, 1941 [4] A J Jennings, “Underwater Electromagnetic Field Modelling,” BAeSEMA,1997 Confidential [3] Hyun-Ju Chung*, Chang-Seob Yang, and Woo-Jin Jung, “A Magnetic Field Separation Technique for a Scaled Model Ship through an Earth’s Magnetic Field Simulator,” Journal of Magnetics 20(1), 62-68 (2015) [5] R A Raveendra Varma*, “Design of Degaussing System and Demonstration of Signature Reduction on Ship Model through Laboratory Experiments,” nternational Conference on Magnetic Materials and Applications, MagMA 2013 78 N T Hiếu, …, L H M Tuân, “Nghiên cứu, thử nghiệm … cho tiêu từ tàu quân sự.” Nghiên cứu khoa học công nghệ [6] Susan Macmillan, “Earth’s magnetic field”, British Geological Survey, Edinburgh, UK [7] C Yang, K Lee, G Jung H Chung, J Park, and D Kim,J Appl Physics 103, 905 (2008) [8] K Lee, G Jeung, C Yang, H Chung, J Park, H Kim,and D Kim, IEEE Trans Magn 45, 1478 (2009) [9] N Choi, D Kim, C Yang, H Chung, H Kim, and D.Kim, Journal of Electrical Engineering & Technology 6,799-805 (2011) [10] Патент 2416547 Автоматический регулятор магнитного поля подводного или надводного объект ABSTRACT RESEARCHING, TESTING THE REDUCTION MAGNETIC SYSTEM APPLICATION ON REDUCTION OF MAGNETIC FIELDS OF NAVAL VESSELS In the paper, the effects of the magnetic field on ship equipment during operation, based on an overview of the magnetic field acting on the ship to develop a method of calculating the magnetic field for military vessels is presented Building a system is necessary for redution of magnetic fields system of naval vessels Focusing on deep study of the magnetic coild system on the military ship in the direction of automatically generating magnetic field vectors in the opposite direction to eliminate the amount of magnetism generated during operation and use From these studies are important basis to build the automatic target system on Ship Keywords: Sensor network; Ship magnetic field measurement; Redution of magnetic fields equipment of naval vessels Nhận ngày 27 tháng năm 2020 Hoàn thiện ngày 18 tháng năm 2020 Chấp nhận đăng ngày 03 tháng năm 2020 Địa chỉ: 1Viện Công nghệ, Tổng cục Cơng nghiệp quốc phịng * Email: hopphamvcn@gmail.com Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 68, - 2020 79 ... – Từ trường tàu sau khử; – Giới hạn cho phép từ trường tàu Hình Phương pháp sử dụng dịng điện chiều để tiêu từ cho tàu 70 N T Hiếu, …, L H M Tuân, ? ?Nghiên cứu, thử nghiệm … cho tiêu từ tàu quân. .. dây tiêu từ thử nghiệm 76 N T Hiếu, …, L H M Tuân, ? ?Nghiên cứu, thử nghiệm … cho tiêu từ tàu quân sự. ” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ Hình 12 Bố trí cảm biến bên mơ hình bố trí cuộn dây tiêu từ thử. .. thực (sử dụng thiết bị tiêu từ tàu) thường xuyên suốt trình hoạt động tàu Trên tàu chiến lắp đặt hệ thống tiêu từ gọi hệ thống tiêu từ kiểu chủ động dùng để khử thành phần từ trường cảm ứng tàu Để