Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-11-12T10:26:31Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-11-12T10:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

O projeto de submarinos é um tema que vem se desenvolvendo há muitos anos. No Brasil, vivemos um momento de pleno avanço na área, sendo encabeçado pela Marinha do Brasil com o desenvolvimento do primeiro submarino de propulsão nuclear brasileiro. No decorrer desse projeto, diversos estudos devem ser desenvolvidos, dentre eles, ensaios com modelos em escala, que serão realizados em um túnel de cavitação. Durante estes experimentos, espera-se que surjam diversas fontes de incerteza, que podem comprometer os resultados obtidos, destacando-se o efeito de blocagem hidrodinâmica. Nesse contexto, esta dissertação apresenta uma investigação do fenômeno de blocagem no modelo de submarino DARPA SUBOFF na seção de testes de um túnel de cavitação. Para isso, simulações tridimensionais de média de Reynolds (RANS) foram realizadas para o modelo de submarino posicionado no túnel (sob blocagem) e sob condição de águas profundas (referência), para diferentes ângulos de ataque e número de Reynolds (Re) constante. Coeficientes de força e momento hidrodinâmicos foram obtidos e os métodos de correção de blocagem clássico e WICS foram empregados para obter fatores que pudessem corrigir esses valores. A eficiência de cada método foi avaliada comparando os valores corrigidos com os de referência. Os resultados mostraram que ambos métodos de correção são eficientes na recuperação de coeficientes de força e momento hidrodinâmicos para razões de blocagem inferiores a 10%, mas ressalvas são feitas quanto à utilização de cada um desses métodos, sendo o método clássico indicado para o estudo de geometrias simples e o método WICS para modelos mais complexos. Paralelamente, a topologia do escoamento ao redor do submarino foi estudada através do método dos pontos críticos, para avaliar se a blocagem hidrodinâmica pode causar alterações nas estruturas presentes no escoamento. A análise topológica permitiu avaliar a evolução nas estruturas do escoamento para os ângulos de ataque e Re simulados. Foram capturadas as linhas de separação no corpo e avaliada sua relação com a tensão de cisalhamento ao longo do casco. A blocagem hidrodinâmica não causou alterações drásticas na topologia do escoamento. / The Project of submarines has been in development for years. In Brazil, we are facing a moment of full progress in this area, leaded by the Brazilian Navy with the development of the first submarine with nuclear propulsion in the country. During this project, many studies will be developed, among them, experiments with scaled models, that will be performed in a cavitation tunnel. Throughout these experiments, many sources of uncertainty are expected to arise that may compromise the results obtained, one effect that stands out is the hydrodinamic blockage. In this context, this master\'s thesis presents an investigation of the blockage phenomenon in the submarine model DARPA SUBOFF placed in the test section of a cavitation tunnel. To accomplish this, tridimensional simulations of Reynolds-Averaged Navier Stokes equations (RANS) were performed to the submarine model placed in the tunnel (under blockage) and in deep water condition (reference), to a variety of angles of attack and a constant Reynolds Number (Re). Cofficients of hydrodynamic forces and moment were measured and the classic and WICS correction methods were used to obtain factors that could correct these values. The efficiency of these methods were evaluated comparing the corrected values with the reference ones.The results showed that both correction methods are efficients in the recovery of hydrodynamic forces and moment to blockage ratios below 10%, but reservations are made about the use of each method. The classic method is suggested when simple geometries are tested and the WICS method when more complex models are used. At the same time, the flow topology around the submarine was studied, using the critical point theory, to evaluate if the hydrodynamic blockage can cause changes in the structures in the flow. The topology analysis permited to assess the evolution of structures in the flow to the conditions of angle of attack and Re simulated. Separation lines were captured in the body and their relationship with the shear stress in the hull was evaluated. The hydrodynamic blockage did not cause drastic changes in the flow topology.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-11-12T10:26:31Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-11-12T10:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Na construção de cascos resistentes de submarinos são utilizados, frequentemente, os processos de conformação a frio e de soldagem. Estes processos produzem na estrutura deformações plásticas permanentes originando tensões residuais. A presença das tensões residuais é equivalente a introduzir uma pré-carga inicial na estrutura, o que acelera o processo de plastificação, reduzindo à capacidade de resistência da estrutura à pressão hidrostática. Para quantificar esta redução foi realizado, inicialmente, um estudo considerando a presença das tensões residuais devido à conformação a frio das chapas do casco e do flange das cavernas, para submarinos com 6, 8 e 10 m de diâmetro, em aço HY100. Para isso, um modelo não-linear foi produzido considerando não-linearidades geométricas e de material. Complementarmente, também foi estudada a influência de perfis de tensões residuais definidos a partir de resultados experimentais na redução da pressão de colapso do casco resistente do submarino espanhol S-80. Estes perfis consideram a presença simultânea de tensões residuais de conformação e de soldagem. Em todos os modelos estudados, as tensões residuais foram introduzidas no modelo numérico utilizando o comando INISTATE disponível no software comercial Ansys. Este comando é frequentemente utilizado na literatura em modelos numéricos envolvendo tensões residuais e foi validado utilizando três modelos de referência disponíveis na literatura. Ao final, pôde-se verificar que a presença das tensões residuais acelera a plastificação do casco resistente e reduz a pressão de colapso em até 5%, sendo a tensão residual de conformação a que mais contribuí nesta redução. De qualquer forma, pôde-se concluir que a influência das tensões residuais é pequena quando comparada com a pressão de colapso obtida para cada casco resistente analisado. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

No description available.

Approved for public release; distribution in unlimited. / This research develops a detection rate model to analyze the effectiveness of the RDR 1500B search radar installed in the CASA 212 S43 aircraft belonging to Venezuelan Naval Aviation. The model is based on a search and detection mission to find a diesel submarine executing an incursion inside the Venezuelan Caribbean Sea area, assumed to be intermittently operating with periscopes or masts exposed above the sea surface. The analysis obtains cumulative probability of detection vs. time based on the radar manufacturer's performance data, user inputs for aircraft search area size, search speed, and search altitude, and submarine periscope or mast exposure profile. The model can use given periscope radar cross section data, or roughly calculate radar cross section given assumptions about exposed periscope height above the sea-surface and sea-state conditions. Submarine evasion due to radar counterdetection is also modeled. / Lieutenant Commander, Venezuelan Navy

I ett flertal länder pågår en utveckling av så kallade ”All electric ship” som innebär atttraditionella framdriftsystem bestående av motor-reduktionsväxel-axel-propeller ersätts meddiverse typer av elmotorer som driver propellern. Denna utveckling fortgår även inomfartygens hjälpsystem, det vill säga hydrauliska och pneumatiska pumpar, vridmotorer ochkolvar ersätts med elektriskt drivna aktuatorer. Orsaken till att man driver denna utveckling ärbland annat att minska utstrålat buller, minska energiförbrukning, minskaunderhållskostnader, öka livslängden och öka flexibiliteten i design av fartyg.Syftet med detta självständiga arbete är att utreda vilka tekniskt/taktiska fördelar Sverige kanfå om vi driver utvecklingen av svenska ubåtar mot AES. Detta självständiga arbete kommeratt begränsa sig till ett fåtal av de system som finns ombord på en ubåt och undersöka omdagens hydrauliska system kan ersättas med elektriskt drivna aktuatorer utifrån degrundläggande förmågorna ledning, underrättelser, verkan, rörlighet, uthållighet och skydd.Metoden som används för att analysera dessa eventuella fördelar med en utveckling av ubåtarmot AES är en analys av texter, denna analys bygger på ett kvalitativt tänkande. I metodeningår även kvantitativa aspekter i form av LCC, energiåtgång med mera.Resultatet visar på att en övergång till elektriska aktuatorer kan ge vinster inom förmågornaunderrättelser, uthållighet och skydd, medan förmågorna ledning, rörlighet och verkan intebedöms bli påverkade. / In numerous countries there is an ongoing development of a so-called "all electric ship"(AES) which means that the traditional operating system consisting of engine -reductiongear-shaft-propeller, is to be replaced with various types of electrical motors that drive thepropeller. This trend continues also in the ship’s auxiliary systems, i.e. hydraulic andpneumatic pumps, rotary engines and pistons are replaced by electrically operated actuators.The purpose with this development is to reduce the radiated noise, reduce energyconsumption, reduce maintenance costs, increase the predicted useful service life andimprove flexibility in the design of the ship.The objective of this independent essay is to ascertain what technical/tactical advantagesSweden can achieve if Swedish submarines embrace AES. This independent essay will belimited to a few of the auxiliary systems on board a submarine. It will examine whethertoday's hydraulic system can be replaced by electrically operated actuators on the basis of thefundamental tactical capabilities, command and control, intelligence, weapon effectiveness,mobility, endurance and protection.The method used to analyze the potential benefits of a development of submarines towardsAES is an analysis of texts; this analysis is based on qualitative thinking. The method alsoincludes quantitative aspects in terms of LCC, energy effectiveness as well as other subjects.The result shows that a change over to electric actuators can provide benefits in the followingfundamental tactical capabilities, intelligence, endurance and protection.While the fundamental tactical capabilities, command and control, weapon effectiveness andmobility are expected not to be affected. / Avdelning: ALB - Slutet Mag 3 C-upps. Hylla: Upps. ChP T 06-08

Aircraft have been used for the detection of submarines since World War II. The basic concept is to attach a sensor to the back of an aircraft. Since the aircraft is a moving metallic object, it is bound to generate a great deal of interference. Because of this, mathematical models and software have been developed to help filter out this interference and thus make the detection of the submarine easier. Normally, the engines of the aircraft are placed on the wings, quite far away from the sensor. However, for a maritime patrol system in development, the jet engines are placed at the rear of the airframe, generating the necessity to study whether or not they affect the performance of the sensor, which is the purpose of this thesis.   Several models were created, tested and simulated for the airframe and jet engines. One of each of these were then combined to create a simulation model for the complete aircraft. A jet engine model that included rotating machinery -- a possible source of magnetic interference -- was also created, but could not be added to the model for the complete aircraft. The magnetic interference was mathematically compensated for, removing the static interference, but not the interference during manoeuvres. The jet engine part of the complete aircraft model did not seem to generate a significant amount of magnetic interference compared to the airframe. An electric dipole, representing a submarine, was then added to the simulation. The data from that simulation was put through the mathematical model and distortions of a few~nT were noticeable during straight courses. The jet engine model that included rotating machinery yielded different results compared to the jet engine model in the complete aircraft model. They seemed to contain signals of higher frequency, which were however not detected by a frequency domain study or present during straight courses. It was thus concluded that using this particular engine model the submarine could probably still be detected if the course of the aircraft was kept straight, though further research is needed with more advanced models for the engine, in particular with regards to the rotating machinery.

Call number: LD2668 .T4 1986 M63 / Master of Arts / History

Um navio de guerra é considerado uma plataforma complexa no que tange o projeto de sistemas de comunicação RF, uma vez que diversos desempenhos devem ser considerados para sua adequada integração à mesma. Dentre eles está o controle da interferência de radiofrequência conhecida como co-site interference, causada primariamente pela alta potência radiada de alguns sistemas emissores em relativa proximidade física entre antenas à sistemas receptores de considerável sensibilidade. É o caso do sistema de comunicação civil satelital Inmarsat FB e do receptor GPS civil marítimo, os quais são encontrados em diversos navios mercantes e de guerra e têm frequências de operação próximas. Logo, esta dissertação foca na modelagem e estudo da interferência de radiofrequência entre um emissor Inmarsat FB civil em 1627 MHz (perturbador) e um sistema receptor GPS marítimo (vítima) em 1575 MHz, com suas respectivas antenas em proximidade física a bordo de um submarino; neste estudo, o classe Los Angeles original SSN-688. Adicionalmente, este estudo projeta mitigações para controlar e prevenir tal interferência. A metodologia proposta consiste na determinação do \"caminho da interferência\" por meio de simulação eletromagnética 3D da isolação eletromagnética entre as antenas perturbadora e perturbada em diferentes hipóteses de alocação nos mastros do SSN-688; caracterização dos efeitos da RFI causados pelo sinal interferente na recepção do sinal desejado, utilizando modelo de circuito cabeça de RF de um receptor típico GPS marítimo em avançado simulador de circuitos incluindo suas respectivas não linearidades; e na proposta, projeto, e fabricação de mitigações adequadas: neste estudo pré-filtros de micro-ondas em tecnologia planar de microfita. O desempenho dos pré-filtros fabricados é comparado com a simulação e com os requisitos de projeto, de maneira a adequadamente mitigar e controlar a interferência. / A war ship is considered a complex environment when it comes to the design of RF communication systems, since several performances must be considered for their integration into the platform. Among them is the control of co-site interference, mainly caused by high power transmitters co-located with sensitive receivers on an antenna to antenna limited space environment, such as on a submarine. It is the case of civilian Inmarsat FB satellite communication and maritime GPS systems, which are both typically encountered on several war and merchant ships and share close frequency bands. Therefore, this dissertation focuses on modelling and studying the RF interference between a civilian Inmarsat FB emitter on 1627 MHz (culprit) and a GPS maritime receiving system on 1575 MHz (victim) on close antennas proximity onboard a submarine: in this study the US Navy retired Los Angeles SSN-688 original class. Additionally, it proposes design of mitigations to attenuate and prevent such interference. The proposed methodology consists on determining the \"interference path\" by 3D EM simulation of the electromagnetic decoupling between culprit and victim\'s antennas on different antenna placement hypothesis onboard the SSN-688\'s masts; estimating the RFI effects on a typical GPS front end receiver circuit model on advanced circuit simulator including its non-linearities; and on proposing, designing and fabricating adequate mitigations: in this study microwave pre-filters based on planar microstrip technology. The performance of the pre-filters fabricated is compared with the simulation and with the requirements in order to attenuate and mitigate as much as possible the detected RFI.

Thesis (doctoral)--Universität, Dortmund, 1999. / Slightly rev. new edition.