علوم و فناوری های پدافند نوین
سال:1399 | دوره:11 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

در این مقاله یک آنتن شبه اپتیک تصویربردار موج میلی متری در فرکانس مرکزی 94 گیگاهرتز در باند W طراحی شده است. سامانه تصویربردار طراحی شده جهت تشخیص اشیای فلزی در فاصله 5 متری به تفکیک پذیری کمتر از 30 میلی متر نیاز دارد. این سامانه غیرفعال شامل ترکیبی از یک عدسی دی الکتریک (اپتیک اولیه) جهت کانونی کردن تابش و یک هورن هرمی (اپتیک ثانویه) با دیواره های فلزی بازشونده برای هدایت و تزویج مناسب تابش کانونی شده، به آشکارساز است. پارامترهای کلی این سامانه با استفاده از روش اپتیک هندسی محاسبه شده است. در ادامه ترکیبی از روش باریکه گاوسی و ماتریس انتقال پرتو ABCD برای تجزیه وتحلیل آنتن عدسی جهت یافتن محل و اندازه هورن تغذیه استفاده شده است. از نرم افزار قدرتمند طراحی اپتیکی ZEMAX برای طراحی عدسی و تصدیق نتایج طراحی بر اساس ردیابی پرتو استفاده شده است. در طراحی و شبیه سازی عدسی دی الکتریک، ماده پلی اتیلن بسیار چگال (HDPE) با قطر دهانه 650 میلی متر به کار رفته است. سپس یک هورن هرمی بهینه با بهره 9/18 دسی بل در فرکانس مرکزی 94 گیگاهرتز طراحی شده است. شبیه سازی هورن و بررسی نتایج آن با استفاده از نرم افزارهای تجاری FEKO و CST انجام شد. نتایج شبیه سازی آنتن هورن هرمی نشان می دهد که ترکیب آن با عدسی دی الکتریک مناسب است و روش تلفیقی (اپتیک هندسی، باریکه گاوسی و ماتریس ABCD) برای طراحی سامانه شبه اپتیک شامل عدسی و هورن برای تصویربرداری با الزامات موردنظر دقیق، ساده و کارآمد است.

طراحی بهینه سامانه های انرژی تجدیدپذیر برای مناطق منفصل از شبکه، به عنوان یکی از راه حل های مناسب تأمین انرژی، به جهت استفاده حداکثری از منافع این سامانه ها، صورت می پذیرد. جهت کسب نتایج واقعی تر و عملیاتی تر، باید سعی شود تا حد امکان مدل سازی انجام شده کامل تر و با در نظر گرفتن جزئیات صورت پذیرد. یکی از مناطق منفصل از شبکه که دارای اهمیت بالایی هستند، پایگاه های نظامی مرزی هستند. از لحاظ تأمین انرژی، با وجود جدایی این پایگاه ها از یکدیگر از لحاظ الکتریکی، ولی به دلیل حضور سامانه حمل و نقل سوخت رسانی، رفتار مصرف انرژی این پایگاه ها به یکدیگر ارتباط می یابد. در این مقاله، از دیدگاه یک سازمان بالاسری، کاهش هزینه تأمین انرژی مجموعه کل پایگاه ها به عنوان تابع هدف مسئله بهینه سازی طراحی، در نظر گرفته شده است. به منظور مدل سازی کامل مسئله، سامانه سوخت رسانی بین پایگاهی تحت مدل سازی قرار گرفته و به عنوان یکی از منابع هزینه ای مسئله در نظر گرفته شده است. قیود ارزیابی اقتصادی نیز جهت تضمین اقتصادی بودن سرمایه گذاری صورت پذیرفته، نوشته شده است. نتایج شبیه سازی صورت گرفته بر روی یک تست سامانه 4 پایگاهه، نشان می دهد که با استفاده از یک سرمایه گذاری اقتصادی، می توان هزینه کل تأمین انرژی مجموعه را به میزان 78 درصد کاهش داد.

یکی از دلایلی که باعث ایجاد خطا در شبکه توزیع و در نتیجه آن قطعی برق می شود، عوامل انسان ساخت است، که شناسایی سریع مکان خطا و عوامل خرابکارانه در آن از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله روش امپدانسی بهینه جهت مکان یابی خطا در شبکه های هوشمند ارائه شده است. ثبات ها، اطلاعات اندازه گیری شده بار خود را با یک دوره زمانی مشخص ذخیره می کنند. با استفاده از اطلاعات موجود از بار، تخمین دقیقی از آن در لحظه خطا زده می شود. امپدانس معادل دیده شده در انتهای هر باس با استفاده از پارامترهای خط و بار تخمینی فیدرها محاسبه می شود. با استفاده از مدل گسترده خطوط و حل رابطه مرتبه پنج به دست آمده نسبت به فاصله خطا، مکان یابی صورت می گیرد. جهت ارزیابی دقت روش ارائه شده شبکه 11 باسه در نرم افزار متلب شبیه سازی شده است. نتایج در شرایط متفاوتی از قبیل فاصله، مقاومت، انواع و زوایای مختلف خطا ارائه شده است. نتایج حاکی از دقت بالای روش پیشنهادی است.

در این مقاله، روش کنترلی پیش بین مبتنی بر مدل (MPC)، در ساختار یک سوساز فعال دوسطحی و سه سطحی، جهت استفاده در سیستم تغذیه سامانه لورن مطالعه می گردد. تا به امروز، فرستنده لورن تنها با استفاده از یک سوسازهای دیودی تغذیه شده است؛ که این یک سوسازها، دارای اعوجاجات هارمونیکی شدیدی در جریان ورودی بوده و در اتصال به بارهای پالسی، ضریب توان بسیار پایینی را در ورودی ایجاد می کنند. جهت کاهش هارمونیک های جریان و ارتقاء ضریب توان ورودی، ساختار یک سوساز فعال کنترل شده به روش MPC، به صورت سه سطحی دیودمهاری پیشنهاد می شود. دلیل استفاده از این روش به جای روش های متداول، ازجمله کنترل مبتنی بر امتدادیابی ولتاژ (VOC) و کنترل مستقیم توان (DPC)، نتایج مطلوب تر آن از منظر بهبود شاخص های کیفیت توان، کاهش فرکانس کلیدزنی و همچنین سادگی کنترل مؤلفه های مختلف با تغییر ضرایب وزنی است. نتایج مقایسه این سه روش نشان می دهد که روش MPC علاوه بر حصول ضریب توان نزدیک به واحد و اعوجاج هارمونیکی ناچیز، از فرکانس کلیدزنی بسیار کمتری نسبت به دو روش قبل برخوردار است. فرکانس کلیدزنی در روش های MPC، VOC و DPC برای یک بار نوعی متداول، به ترتیب kHz 3/11، kHz 5/74 و kHz 60 هستند. همچنین سادگی منطق و پیاده سازی آسان روش کنترلی MPC نسبت به دو روش دیگر و نیز دست یابی به نقطه کار مطلوب تر با هزینه کمتر از مزیّت های مهم این روش به شمار می روند.

فرآیند تخصیص سلاح یکی از مسائل مهم در حوزه فرماندهی و کنترل است. در این فرآیند لازم است که تصمیم های زمان-بحرانی در شرایطی اتخاذ گردند که در آنها عدم قطعیت وجود دارد. در این مقاله تلاش شده است که مدلی واقع گرایانه برای مسأله تخصیص سلاح پیشنهاد شود. لذا، یک مدل چندمعیاره و چندمرحله ای برای تخصیص سلاح ارائه شده است که در آن کمینه سازی احتمال بقای مورد انتظار اهداف مهاجم، کمینه سازی هزینه های تسلیحاتی و کمینه سازی خطرپذیری تخصیص سلاح در هر مرحله از رویارویی ها به عنوان معیارهای تصمیم در نظر گرفته شده است. در این مقاله برای نزدیک تر کردن مدل به شرایط دنیای واقعی، محدود بودن تعداد سلاح های موجود و همچنین محدودیت های فنی، محیطی و ساختاری به عنوان مجموعه جدیدی از محدودیت ها معرفی می گردند. در پایان مدل چندهدفه تخصیص سلاح با استفاده از الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی غیرمغلوب حل شده و یک جبهه پارتو بهینه از مسأله ترسیم شده است. مقایسه جواب های تولیدشده (از نظر کیفیت و سرعت یافتن آنها) با پیشنهادهای ارائه شده توسط فرماندهان خبره نظامی نشان دهنده کاربردی بودن مدل سازی انجام شده و روش حل می باشد.

جاذب ها برای جلوگیری از انعکاس موج و عدم تداخل با موج مورد آزمایش، در کاهش RCS استفاده می شوند. بدین ترتیب که با ایجاد تضعیف در موج با استفاده از مواد به کاررفته در جاذب، میزان انعکاس را پائین می آورند. مواردی که در ارتباط با این انعکاس ها باید در نظر گرفته شود، اثر این امواج است که به عنوان «انعکاس های خالص محیط» نامیده می شوند. خطای به وجود آمده ناشی از در نظر نگرفتن انعکاس های خالص محیط و دیگر مشکلات ایجادشده به هنگام ضعیف بودن موج اصلی، از نکات قابل توجه است. در این مقاله سعی شده است ضخامت بهینه ماده جاذب با استفاده از الگوریتم های ژنتیک و PSO باهدف حداقل میزان بازتاب موج الکترومغناطیس تعیین شود. از الگوریتم ژنتیک برای تنظیم مقادیر مقاومت صفحه ای و هم چنین از الگوریتم PSO برای تعیین ضخامت بهینه صفحه استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که تعیین پارامترهای پوشش جاذب مایکروویوی تأثیر به سزایی در میزان جذب امواج دارد. روش به کار گرفته شده شرایط رسیدن به پوشش مطلوب را فراهم می کند.

پهنای باند سیگنال، یکی از عوامل مهم در سرعت ارسال و دریافت اطلاعات در سامانه های گیرنده رادیویی قابل حمل در پدافند نوین است. در همین راستا تلاش می شود بخش های مختلف این سامانه ها ازجمله مدولاتور دلتا سیگما با پهنای باند بزرگ تر و مصرف توان کمتر طراحی گردند. در این مقاله با اعمال روش تازدگی انتگرال گیر (self-coupling) به مدولاتور دلتا سیگمای متعامد پهنای باند آن بیشتر شده است. در این روش، بدون اضافه شدن بلوک های فعال، مرتبه مدولاتور افزایش یافته و پهنای باند آن زیاد شده و درواقع در مصرف توان صرفه جویی می شود. اعمال این روش موجب افزایش تعداد صفرهای تابع تبدیل مدولاتور متعامد شده و کارایی آن به اندازه مدولاتوری با یک مرتبه بالاتر می شود. اعمال این روش به مدولاتور متعامد باعث صرفه جویی دو آپ امپ در ساختار آن می شود. روش پیشنهادی به یک مدولاتور متعامد مرتبه سه اعمال، و باعث افزایش قابل توجهی در پهنای باند آن شده است. قبل از اعمال روش پیشنهادی پهنای باند مدولاتور fs 04/0 و نرخ سیگنال به نویز آن dB 86/92 بوده و پس از اعمال این روش، پهنای باندfs 05/0 و نرخ سیگنال به نویز dB 25/91 به دست آمده است. با اعمال روش پیشنهادی به مدولاتور مرتبه 3، پهنای باند آن حدود 25 درصد افزایش یافته است.

با توجه به اهمیت تعیین ماهیت اهداف سوناری در نبردهای دریایی، این مقاله به طراحی سامانه ای باقابلیت دسته بندی اهداف سوناری فعال و غیرفعال با استفاده از شبکه های عصبی پرسپترون چندلایه می پردازد. با توجه به نواقص پرسپترون های چندلایه در کار با داده های دنیای واقعی، این مقاله یک الگوریتم فرا ابتکاری جدید بانام بهینه ساز ازدحام ذرات با گروهای آشفته (CGPSO) را ارائه می دهد. این الگوریتم با استفاده از گروه های مجزای جستجو و همچنین نقشه های آشفته فضای جستجو را بهتر و سریع تر اکتشاف می کند. به منظور ارزیابی سامانه طراحی شده، یک مجموعه داده سوناری مرجع، یک مجموعه داده آزمایشگاهی غیرفعال و یک مجموعه داده واقعی فعال توسعه داده شد. به منظور داشتن یک مقایسه جامع سامانه طراحی شده با بهینه سازهای معیار ازدحام ذرات (PSO)، جغرافیایی زیستی (BBO) و گرگ خاکستری (GWO) ازنظر سرعت همگرایی، دقت دسته بندی و قابلیت اعتماد مقایسه شد که سامانه طراحی شده نسبت به بهترین دسته بندی کننده موجود، به طور میانگین 33/2 درصد دقیق تر عمل کرد.

وقوع انفجار در خاک های ماسه ای اشباع می تواند باعث شود تا مقاومت برشی خاک به صفر میل کرده و خاک، رفتاری سیال گونه از خود نشان دهد. در این حالت درواقع فشار آب منفذی آن قدر بالا می رود که تماس بین دانه های خاک از بین رفته و تنش مؤثر بین دانه های خاک برابر صفر می گردد. امروزه با توجه به قرارگیری برخی سازه ها بر روی خاک های روانگرا شناخت رفتار این خاک ها اهمیت بسزایی دارد. در این تحقیق به بررسی روانگرایی خاک ماسه ای ناشی از انفجار پرداخته شده است. برای این منظور از یک مدل المان محدود سه بعدی در نرم افزار LS-dyna استفاده شده که در آن ماده منفجره در عمق 5 متری از خاک ماسه ای قرار دارد. در این خصوص تنش های ناشی از انفجار در خاک و محدوده روانگرایی خاک، بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که با افزایش وزن ماده منفجره H6 از 5/7 کیلوگرم به 75 کیلوگرم محدوده روانگرایی خاک یانگ لی از 5/4 متر به 16 متر افزایش یافته و همچنین با تغییر ماده منفجره از H6 به TNT محدوده روانگرایی ماسه کاهش یافته است.

استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر در دهه هشتاد میلادی در ژاپن شروع شد و به دنبال آن در نقاط دیگر دنیا ادامه یافت. استفاده از این نوع مهاربندها سبب رفع بسیاری از نقایص رفتاری مربوط به مهاربندهای فولادی متداول می شود که ناشی از اختلاف مابین ظرفیت کششی و فشاری آن ها است. در این مقاله تأثیر نحوه جانمایی ابر مهاربندهای کمانش ناپذیر بر پاسخ سازه های بلند تحت بار انفجار بررسی می شود. برای این منظور یک سازه 30طبقه به دوازده حالت مختلف توسط ابر مهاربندهای کمانش ناپذیر مقاوم سازی می شود و بر مبنای بیشینه پاسخ سازه تحت بار انفجار بهترین حالت جانمایی برای ابر مهاربند معرفی می شود. در این راستا سازه تحت چهار حالت بار انفجار ناشی از انفجار1000 و 1200 کیلوگرم TNT در فاصله های 5 و 10 متری از سازه قرار می گیرد و عملکرد سازه با استفاده از مفاهیم جابجایی بام، چرخش سازه، دریفت طبقات، برش و ممان پایه بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که با کاهش مقدار وزن ماده منفجره و همچنین افزایش مقدار فاصلهماده منفجره از سازه مقدار اثرات تخریبی و بیشینه پاسخ سازه کاهش یافته و سازه به سطح ایمن عملکردی (IO) بازگردانده شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که حالت اصلی A1، بهترین حالت جانمایی برای ابر مهاربندهای کمانش ناپذیر است و در این حالت میزان فولاد مربوط به ابر مهاربند بیش از 16درصد کاهش می یابد.