Niin kauan minä tramppaan

Suomalainen kansanlaulu.

Venäjän ilmavoimien asejärjestelmät maavoimien tukemisessa 2015

Tutkimuksen tavoitteena on koota moninaisista ja pirstaleisista tiedoista kokonaiskuva Venäjän ilmavoimien kalustollisesta suorituskyvystä vuonna 2015 maavoimien tukena. Tutkimuksen pääkysymyksenä on: Mikä on Venäjän ilmavoimien kalustollinen suorituskyky maavoimien tukemisessa vuonna 2015? Alakysymyksinä tutkitaan: Mikä on Venäjän valtiollisen sotavarusteohjelman tavoite maavoimien tukemiseksi tarkoitetun ilma-aseen suorituskyvyn osalta? Miten ohjelma on toteutunut ja toteutumassa? Tutkimuksessa käsitellään Venäjän ilmavoimien organisaatiossa olevia ilma-aluksia. Venäjän ilmavoimien kaluston osalta tutkimus rajataan käsittelemään käytössä olevia tai käyttöön tulevia tyypillisimpiä rynnäkkökoneita, taktisia pommikoneita sekä taisteluhelikoptereita. Nämä maavoimien tukemiseen suunnitellut ilma-alukset muodostavat Venäjän ilmavoimien iskuvoiman maakohteita vastaan. Tutkimuksessa käsitellään myös monitoimitehtäviin kykenevien hävittäjien kehitystä niiden merkityksen noustessa tulevaisuudessa. Lennokeita ei käsitellä. Maavoimien tukemisella tutkimuksessa käsitetään Venäjän ilmavoimien ilma-alusten taistelulennoilla aseillaan toteuttamaa aseellista vaikutusta Venäjän maavoimia vastassa oleviin maamaaleihin. Tutkimuksessa Venäjän ilmavoimia lähestytään sen käytössä olevan kaluston ja aseiden näkökulmasta. Tutkimus selvittää miten Venäjän asevoimien uudistamisohjelmien tuomat kalustolliset uudistukset vaikuttavat ilma-aseen suorituskykyyn. Tutkimusmenetelmänä käytetään kvalitatiivista tutkimusta. Tutkimuskysymyksiin saadaan vastaukset kerätyn materiaalin perusteella tehtävällä aineistoanalyysillä ja induktiivisella päättelyllä. Laadullisena tutkimuksena tutkimusraportissa on sanallisesti kuvailtu tutkittavaa ilmiötä. Historiallisen kehityksen ja tulevaisuuden tavoitteista saatavan kokonaiskuvan avulla luodaan suuntalinjat nykyisyyden kautta tulevaisuuteen. Mikäli Venäjällä tutkitut, suunnitellut ja kehitetyt ilma-aseiden tekniset ratkaisut saadaan tuotantoon, vaikuttavat ne Venäjän ilmavoimien suorituskykyyn ja sen käyttöperiaatteisiin.

Maavoimien verkostokeskeisen tiedonsiirtojärjestelmän arkkitehtuuri ja sen toteuttaminen

Tämä tutkimus pyrkii määrittelemään itsenäisenä puolustushaarana toimivalle maavoimille sen tehtäviin soveltuvan verkostokeskeisyyttä ja joukkorakenteita tukevan tiedonsiirtojärjestelmän arkkitehtuurin. Tutkimus on luonteeltaan teoreettinen. Siinä analysoidaan yleistä sotilaallisten tiedonsiirtojärjestelmien kehitystä kylmästä sodasta lähtien, tiedonsiirtojärjestelmien kehitystä Yhdysvaltain ja Suomen maavoimissa sekä kaupallisten tiedonsiirtojärjestelmien kehitysnäkymiä. Analyysin pohjalta on laadittu arkkitehtuurikuvaus koostuen kahdeksasta PVTAKmäärittelyn mukaisesta näkymästä sekä esimerkki arkkitehtuurin soveltamisesta käytäntöön. Tämän työn tutkimusongelmana on, millainen maavoimien tiedonsiirtojärjestelmän arkkitehtuuri tukee tulevaisuudessa parhaiten verkostokeskeisyyttä ja yleistä teknistä kehitystä. Lisäksi tutkimuksessa selvitetään sotilaallisten tiedonsiirtojärjestelmien historian ja kehitysnäkymien vaikutusta arkkitehtuurin rakenteeseen. Tutkimusmenetelmänä työssä käytetään kirjallisuusanalyysia ja suunnittelua. Arkkitehtuurin laatiminen ja esimerkki arkkitehtuurin toteuttamisesta luokitellaan suunnitteluksi. Puolustusjärjestelmää valmistaudutaan käyttämään alue-, YETTS-, kriisinhallinta- ja informaatiosodassa. Keskeinen vaatimus on kyky toimia kaikissa näissä toimintaympäristöissä samalla kalustolla. Verkostokeskeisyyden toteuttamisen puolestaan todettiin vaativan suorituskykyistä, yhteensopivaa ja tietoturvallista tiedonsiirtojärjestelmää, joka takaa yhteydellisyyden taistelukentän toimijoiden kesken. Tällä tuetaan erityisesti verkostokeskeistä johtamista ja suunnittelua. Tiedonsiirtojärjestelmien kehityksen todettiin olevan kaikissa asevoimissa hidasta. Myös käytössä olevien ikääntyneiden järjestelmien kehityksen nopeuttaminen on osoittautunut haasteelliseksi hankintaprosessin luonteesta johtuen. Yhdysvaltain maavoimien tiedonsiirtojärjestelmissä hyödynnetään yhä runsaammin COTStekniikka, mutta taktiset johtamisyhteydet toteutetaan yhä useimmiten sotilasjärjestelmillä. Uusimmassa maavoimien järjestelmässä WIN-T:ssä korostuu kerroksellisuus (maa, ilma ja avaruus) ja tehtävän vaatimusten mukaan rakennettava järjestelmä. Sen merkittävä osa on myös JTRS-ohjelmistoradio kaikkine versioineen. Järjestelmän modulaarinen rakenne mahdollistaa jatkuvan osajärjestelmien kehittämisen teknisen kehityksen myötä. Suomen maavoimien tiedonsiirtojärjestelmät vaativat nykyisellään kehitystyötä, mutta ulkomaanoperaatioiden järjestelmiä voidaan pitää onnistuneina ja nykyaikaisina. Tärkeänä nähdäänkin kaikkien joukkotyyppien järjestelmäkehityksen yhdistäminen paremman suorituskyvyn ja yhteensopivuuden saavuttamiseksi. Kaupallisten tiedonsiirtojärjestelmien sotilaskäytön todettiin sisältävän monia haasteita sekä mahdollisuuksia. Kehityksen eteneminen kohti NGN-verkkoja kuitenkin tukee verkostokeskeisyyttä ja sotilassovelluksia. Tällä hetkellä mielenkiintoisimpia sovelluksia ovat ohjelmistoradio ja langattomat laajakaistaiset ad hoc -datansiirtojärjestelmät. Maavoimien tiedonsiirtojärjestelmän arkkitehtuuri on modulaarinen rakentuen siirtojärjestelmistä, käyttäjäympäristö- ja järjestelmäsolmuista sekä yhtenäisestä ohjaus- ja valvontajärjestelmästä. Siirtojärjestelmiä ovat PAN- (henkilökohtaiset), LAN- (lähi), LOS- (suoran yhteyden), BLOS- (epäsuoran yhteyden) ja runkoverkkojärjestelmät. Solmuja ovat esikunta- , komentopaikka- ja liikkuvan tilaajan sekä järjestelmäsolmu. Siirtoteitä ja solmuja kyetään ohjaamaan sekä valvomaan yhtenäisellä ohjaus- ja valvontajärjestelmällä. Keskeistä kokonaisuudessa on IP-protokollan laaja hyödyntäminen. Arkkitehtuuria voidaan soveltaa kaikille joukkotyypeille. Sen toteutuksen tekniikat ja järjestelmät voivat olla COTS:ia tai sotilaallista tekniikkaa. Toteutetut järjestelmät ovat joukkojen erilaisesta luonteesta ja toiminnan vaatimuksista johtuen mahdollisesti hyvinkin erilaisia.

Raskaan raketinheitinjärjestelmän tykistöohjusten käyttö operatiiviseen tulenkäyttöön Persianlahden sodissa

Suomeen on hankittu raskas raketinheitinjärjestelmä vuonna 2006. Vuosina 2012 - 2015 tehtävällä ammunnanhallintajärjestelmän päivittämisellä hankitaan kyky syvään asevaikutukseen aina 300 kilometrin etäisyydelle saakka. Tämän jälkeen ajankohtaiseksi tulevat ampumatarvikehankinnat. Tykistöohjukset ovat tällä hetkellä ainoa järjestelmä raskaalle raketinheittimelle, millä saavutetaan 300 km kantama. Tässä tutkimuksessa on tutkittu tykistöohjusten käytettävyyttä operatiiviseen tulenkäyttöön ja kaukovaikuttamiseen Persianlahden sotien kokemusten perusteella. Tutkimus on toteutettu laadullisena, hermeneuttista lähestymistapaa noudattavana tutkimuksena, jossa molemmat Persianlahden sodat on erotettu omiksi tapauksikseen. Tutkimusmenetelmänä on käytetty julkisten asiakirjojen analyysiä ja tulkitsevaa käsiteanalyysiä. Tiedonhankinnassa on pyritty holistiseen ja näkemysperäiseen tiedon tuottamiseen. Tutkijan esiymmärryksen pohjalta on luotu induktiivisen päättelyn keinoin hypoteesi, jonka pitävyyttä on testattu hermeneuttisella dialogilla. Tutkimuksessa on määritettyjen tutkimuskysymysten kautta vastattu keskeiseen tutkimusongelmaan, jossa on selvitetty tykistöohjusten käytettävyyttä operatiiviseen tulenkäyttöön. Painopiste analyysissä on ollut yksittäisten tykistöohjustehtävien arvioinnissa kokonaisoperaation kannalta sekä havaittujen heikkouksien ja vahvuuksien analysoinnissa. Tutkimus on osittanut tarpeen useille jatkotutkimusaiheille. Tykistöohjukset tulivat ensimmäiseen Persianlahden sotaan suoraan koeammunnoista. Toimivilla joukoilla ei ollut kokemusta asejärjestelmästä, sen tehosta eikä käyttöperiaatteista ennen sodan alkua. Tämä aiheutti monia hankaluuksia tykistöohjusten käytössä. Yhteistyö eri puolustushaarojen välillä ei toiminut odotetulla tavalla, vaan maavoimat pitivät tykistöohjuksen käytön tiukasti itsellään. Tulenkäytön väliraja aiheutti ongelmia tykistöohjusten käytössä, koska niiden kantama ulottui pitkälle välirajan taakse. Tulenkäytön välirajan takana oleva alue on ollut perinteisesti ilmavoimien vastuulla ja maavoimien aseiden ulottuvuus tämän rajan taakse asetti haasteita. Vaikeuksista huolimatta ensimmäisessä sodassa ammuttiin kaikkiaan 32 tykistöohjusta. Toteutetut tykistöohjustehtävät onnistuivat erittäin hyvin. Asejärjestelmä oli varmatoiminen. Sillä oli jokasään toimintakyky ja sillä saavutettiin haluttu vaikutus maalissa. Sodan kokemusten perusteella tykistöohjuksia tilattiin lisää ja niiden kehitystyötä päätettiin jatkaa. Yhdysvaltojen operatiivisen tulenkäytön ja maalittamisen konseptia alettiin laajamittaisesti kehittää sotakokemusten perusteella. Toiseen Persianlahden sotaan lähdettäessä lähtökohdat olivat jo erilaiset tykistöohjusten käytölle. Ohjuksia oli käytettävissä moninkertainen määrä. Niiden kantamaa ja osumatarkkuutta oli parannettu ja uusia ohjusversioita kehitettiin edelleen. Maalittamisesta ja operatiivista tulenkäytöstä oli julkaistu uudet ohjesäännöt. Yhteisoperaatioiden tulenkäytöstä oli uusitut doktriinit ja niitä oli harjoiteltu ennen sotaa yhteistoiminnassa eri puolustushaarojen kanssa. Toisessa Persianlahden sodassa ammuttiin kaikkiaan 414 tykistöohjusta tukien kaikkien puolustushaarojen tulenkäyttöä. Suurimmat ongelmat ilmatilan varaamisessa oli ratkaistu. Puolustushaarat eivät enää pitäneet omista suorituskyvyistään niin tiukasti kiinni vaan tässä sodassa ne nivoutuivat osaksi yhteistä tulenkäyttöä. Suurimmaksi tykistöohjusten vahvuudeksi nousi jokasään toimintakyky, nopea vasteaika tulitehtäviin ja pienet riskit tulenkäytössä vahvan ilmapuolustuksen suojaamiin kohteisiin. Ilmatilan varaamisen prosessi nopeutui toisessa Persianlahden sodassa, mutta se oli vielä liian hidas aikasensitiivisten tulitehtävien toteuttamiseksi. Molempien sotien aikana pääosa tykistöohjustehtävistä toteutettiin osana ilmapuolustuksen lamauttamistehtäviä. Tykistöohjuksin tuhottiin myös arvokkaita maaleja sekä toteutettiin vastatykistötehtäviä. Tykistöohjukset osoittautuivat luotettaviksi ja kustannustehokkaiksi aseiksi, joilla oli erityinen vaikutus molempien operaatioiden onnistumiselle. Sotakokemusten perusteella tykistöohjusten käyttö vaatii harjoittelua ja puolustushaarojen välistä yhteistyötä. Ilman selkeitä ohjeita, oppaita ja ohjesääntöä niiden käyttö on vaikeaa tai jopa mahdotonta. Tykistöohjusten hyvä käytettävyys korostuu huonolla säällä. Ilma-alukset eivät kykene operoimaan ja vaikutettamaan vahvan ilmapuolustuksen sisällä oleviin maaleihin. Tykistöohjuksia ei voida ohjata lennon aikana, vaan ne hakeutuvat koordinaattien perusteella maaliin. Tämä asettaa haasteita tulenjohdolle. Ohjuksen osumatarkkuus riippuu maalin paikannuksen tarkkuudesta. Tästä ominaisuudesta johtuen tykistöohjus ei sovellu liikkuvan maalin ammuntaan. Nämä heikkoudet huomioon ottaen tykistöohjus on kuitenkin kustannustehokas ja hyvä ase. Tutkimuksen perusteella tykistöohjus soveltuu hyvin operatiiviseen tulenkäyttöön ja kaukovaikuttamiseen. Sen suurimmat ongelmat eivät ole johtuneet aseesta tai asejärjestelmästä vaan käyttäjistä ja käyttöperiaatteista tai niiden puuttumisesta.

Ilmatoiminnan johtaminen Karjalan kannaksen torjuntataisteluissa kesällä 1944

Tämä pro gradu -tutkielma käsittelee Ilmavoimien johtamista kesän 1944 Karjalan kannaksen torjuntataisteluissa Tali–Ihantalassa, Viipurinlahdella ja Vuosalmella. Ilmavoimien johtamista tarkastellaan erityisesti Kannaksen ilmakomentajan, eversti Richard Lorentzin johtamisen näkökulmasta sekä Ilmavoimien toimintaa joint-operaation näkökulmasta osana Kannaksen suurtaisteluita. Lorentzin toiminnan lisäksi on ollut välttämätöntä syventyä tarkastelemaan Kannakselle rakennettua Ilmavoimien johtamisjärjestelmää ja sen luojaa everstiluutnantti Gustav Erik Magnussonia. Koska kesän 1944 taisteluita tarkastellaan myös joint-operaatio -käsitteen näkökulmasta, on ollut välttämätöntä tarkastella join-käsitettä suomalaisen määritelmän mukaisesti, mutta myös alkuperäisen yhdysvaltalaisen määritelmän mukaisesti.

Computational methods for tactical simulations

Tämä taktiikan tutkimus keskittyy tietokoneavusteisen simuloinnin laskennallisiin menetelmiin, joita voidaan käyttää taktisen tason sotapeleissä. Työn tärkeimmät tuotokset ovat laskennalliset mallit todennäköisyyspohjaisen analyysin mahdollistaviin taktisen tason taistelusimulaattoreihin, joita voidaan käyttää vertailevaan analyysiin joukkue-prikaatitason tarkastelutilanteissa. Laskentamallit keskittyvät vaikuttamiseen. Mallit liittyvät vahingoittavan osuman todennäköisyyteen, jonka perusteella vaikutus joukossa on mallinnettu tilakoneina ja Markovin ketjuina. Edelleen näiden tulokset siirretään tapahtumapuuanalyysiin operaation onnistumisen todennäköisyyden osalta. Pienimmän laskentayksikön mallinnustaso on joukkue- tai ryhmätasolla, jotta laskenta-aika prikaatitason sotapelitarkasteluissa pysyisi riittävän lyhyenä samalla, kun tulokset ovat riittävän tarkkoja suomalaiseen maastoon. Joukkueiden mies- ja asejärjestelmävahvuudet ovat jakaumamuodossa, eivätkä yksittäisiä lukuja. Simuloinnin integroinnissa voidaan käyttää asejärjestelmäkohtaisia predictor corrector –parametreja, mikä mahdollistaa aika-askelta lyhytaikaisempien taistelukentän ilmiöiden mallintamisen. Asemallien pohjana ovat aiemmat tutkimukset ja kenttäkokeet, joista osa kuuluu tähän väitöstutkimukseen. Laskentamallien ohjelmoitavuus ja käytettävyys osana simulointityökalua on osoitettu tekijän johtaman tutkijaryhmän ohjelmoiman ”Sandis”- taistelusimulointiohjelmiston avulla, jota on kehitetty ja käytetty Puolustusvoimien Teknillisessä Tutkimuslaitoksessa. Sandikseen on ohjelmoitu karttakäyttöliittymä ja taistelun kulkua simuloivia laskennallisia malleja. Käyttäjä tai käyttäjäryhmä tekee taktiset päätökset ja syöttää nämä karttakäyttöliittymän avulla simulointiin, jonka tuloksena saadaan kunkin joukkuetason peliyksikön tappioiden jakauma, keskimääräisten tappioiden osalta kunkin asejärjestelmän aiheuttamat tappiot kuhunkin maaliin, ammuskulutus ja radioyhteydet ja niiden tila sekä haavoittuneiden evakuointi-tilanne joukkuetasolta evakuointisairaalaan asti. Tutkimuksen keskeisiä tuloksia (kontribuutio) ovat 1) uusi prikaatitason sotapelitilanteiden laskentamalli, jonka pienin yksikkö on joukkue tai ryhmä; 2) joukon murtumispisteen määritys tappioiden ja haavoittuneiden evakuointiin sitoutuvien taistelijoiden avulla; 3) todennäköisyyspohjaisen riskianalyysin käyttömahdollisuus vertailevassa tutkimuksessa sekä 4) kokeellisesti testatut tulen vaikutusmallit ja 5) toimivat integrointiratkaisut. Työ rajataan maavoimien taistelun joukkuetason todennäköisyysjakaumat luovaan laskentamalliin, kenttälääkinnän malliin ja epäsuoran tulen malliin integrointimenetelmineen sekä niiden antamien tulosten sovellettavuuteen. Ilmasta ja mereltä maahan -asevaikutusta voidaan tarkastella, mutta ei ilma- ja meritaistelua. Menetelmiä soveltavan Sandis -ohjelmiston malleja, käyttötapaa ja ohjelmistotekniikkaa kehitetään edelleen. Merkittäviä jatkotutkimuskohteita mallinnukseen osalta ovat muun muassa kaupunkitaistelu, vaunujen kaksintaistelu ja maaston vaikutus tykistön tuleen sekä materiaalikulutuksen arviointi.

Rakennuksen lämmitys aurinkolämmöllä

Tässä työssä tutkittiin aurinkolämmön käytön mahdollisuuksia rakennuksen lämmittämiseen suomessa. Aurinkolämmön energia voidaan kerätä talteen aurinkokeräimellä. Aurinkokeräintyypit jaetaan kiertoaineen ja rakenteen mukaan eri ryhmiin. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan tasokeräimiä ja tyhjiöputkikeräimiä, joiden kiertoaineena toimii vesi tai ilma. Keräinten hyötysuhteet ja saatava lämmitystehot lasketaan samalla tavalla, kiertoaineesta tai keräintyypistä riippumatta. Tarvittava lämmitysteho lasketaan sääalueella I sijaitsevan 150 m2 pohjapinta-alallisella kuvitteellisella rakennuksella. Rakennukselle luodaan kolme eri eristysvaihtoehtoa. Lämmitysjärjestelmänrakenne valitaan kiertoaineen mukaan. Aurinkolämmön hyötylaskenta tehdään 10 m2 keräimen tuottamalla teholla ja 1.2.2012 päivän sähkönhinnoilla.

Aseistettujen UAV:iden käyttö Afganistanin sodassa

Nykyajan sodankäynnissä jatkuvan tilannekuvan ylläpitäminen, kaukovaikuttaminen ja täsmäiskut ovat nousseet tärkeisiin rooleihin. Perinteisten lentokoneiden rinnalle taistelukentille ovat tulleet miehittämättömät ilma-alukset, joiden käyttö on lisääntynyt valtavasti 2000-luvun puolella. Tutkimuksessa tarkastellaan Afganistanin sodassa käytettyjä miehittämättömiä ilma-aluksia ja niiden käyttöperiaatteita. Tutkielma on laadullinen eli kvalitatiivisin menetelmin tehty tutkimus, jonka menetelmät painottuvat asiakirja- ja tekstianalyysiin. Päätutkimuskysymyksenä on ”Mitä taktisia elementtejä UCAV tuo taisteluun?”. Tutkimuksessa esitellään UAV yleisesti sekä Afganistanin sodassa käytetyt mallit. Tutkielma jakautuu lukuihin, joista ensimmäisessä esitellään UAV:ta teknisesti ja toisessa luvussa tarkastellaan UAV:iden käyttöä Afganistanissa. Kolmannessa pääluvussa tarkastellaan UAV:iden etuja ja heikkouksia lentokoneisiin verrattuna. Johtopäätöksissä saadut tulokset tiivistetään vastauksiksi tutkimuskysymyksiin. Tutkielman ajankohtaisuutta korostaa UAV-operaatioiden lisääntyminen sodissa jatkuvasti ja niiden lentotuntimäärien huomattava kasvu verrattuna lentokoneisiin. Myös Suomen Puolustusvoimat on päättänyt hankkia lisää tiedusteluun sopivia kevyitä UAV:ita.

Venäjän ilmavoimien lähitulitukitoiminta Georgian sodassa

Vuonna 2008 käyty Venäjän ja Georgian välinen sota sisälsi eri puolustushaaroja yhdistäviä joint-operaatioita. Suoritetut lähitulitukitehtävät olivat perinteisiä taktisen tason iskuja, jotka toteutettiin pääosin Su-25-rynnäkköhävittäjillä. Lähitulitukitehtävien tarkoituksena oli tukea maajoukkojen operaatiota. Lähitulitukitehtävät onnistuivat vaihtelevalla menestyksellä. Georgian ilmatorjuntakykyä aliarvioitiin, mikä johti venäläisten ilma-alusten pudotuksiin. Myös vanhentunut lentokalusto huonoine tiedonsiirtoyhteyksineen heikensi eri puolustushaarojen yhteistyötä, lähitulituen suorituskykyä ja ohjaajan tilannetietoisuutta. Vanhanaikaiset organisaatiorakenteet hidastivat tiedonkulkua ja käskynantoa, jolloin taistelukentällä muodostunutta lähitulitukitarvetta ei pystytty toteuttamaan nopeasti. Lähitulitukitehtäviä suoritettiin seek and destroy -periaatteella. Rynnäkköhävittäjät etsivät taistelukentältä maaleja ja löytäessään hyökkäsivät näitä kohti. Osa iskuista onnistui heikentäen georgialaisten joukkojen suorituskykyä ja taistelumoraalia. Tutkimuksen tarkoitus on tutkia sodassa suoritettuja lähitulitukitehtäviä ja löytää niistä yhteisiä piirteitä sekä taktisia trendejä. Tutkimuskysymys on: Miten Venäjän ilmavoimat suoritti lähitulitukitehtäviä? Alakysymykset ovat: Miten lähitulitukitehtävät liittyivät muuhun operaatioon? Miten lähitulitukitehtävät onnistuivat? Tutkimuksen pyrkimyksenä on muodostaa vastaus pääkysymykseen ja muodostaa perusteltu näkemys kahteen alakysymykseen. Tutkimus on laadullinen tutkimus, joka on toteutettu tapaustutkimuksen menetelmin. Laajasta tietomäärästä on löydettävissä yleisiä piirteitä, jotka luovat perustan tutkimuksen johtopäätöksille. Tutkimus koostuu tutkimusta kuvaavista luvuista ja varsinaisista tutkivista luvuista.

Validation of a 3D model for oxygen combustion in a circulating fluidized bed

In this thesis, a model called CFB3D is validated for oxygen combustion in circulating fluidized bed boiler. The first part of the work consists of literature review in which circulating fluidized bed and oxygen combustion technologies are studied. In addition, the modeling of circulating fluidized bed furnaces is discussed and currently available industrial scale three-dimensional furnace models are presented. The main features of CFB3D model are presented along with the theories and equations related to the model parameters used in this work. The second part of this work consists of the actual research and modeling work including measurements, model setup, and modeling results. The objectives of this thesis is to study how well CFB3D model works with oxygen combustion compared to air combustion in circulating fluidized bed boiler and what model parameters need to be adjusted when changing from air to oxygen combustion. The study is performed by modeling two air combustion cases and two oxygen combustion cases with comparable boiler loads. The cases are measured at Ciuden 30 MWth Flexi-Burn demonstration plant in April 2012. The modeled furnace temperatures match with the measurements as well in oxygen combustion cases as in air combustion cases but the modeled gas concentrations differ from the measurements clearly more in oxygen combustion cases. However, the same model parameters are optimal for both air and oxygen combustion cases. When the boiler load is changed, some combustion and heat transfer related model parameters need to be adjusted. To improve the accuracy of modeling results, better flow dynamics model should be developed in the CFB3D model. Additionally, more measurements are needed from the lower furnace to find the best model parameters for each case. The validation work needs to be continued in order to improve the modeling results and model predictability.

Maanpuolustuskorkeakoulussa vuosina 2000–2010 laadittujen fyysisen suorituskyvyn opinnäytetöiden kartoitus

Tutkimuksessa kartoitetaan Maanpuolustuskorkeakoulussa fyysisen suorituskyvyn ja toimintakyvyn alueelta laadittuja opinnäytetöitä vuosina 2000 – 2010. Kartoituksen pohjalta on mahdollista suunnitella ja luoda mahdollisia painopisteitä fyysisen suorituskyvyn tutkimukseen, jonka merkitys uudistetussa taistelutavassa kasvaa huomattavasti liikkuvamman, vapaamman ja aktiivisemman toiminnan kautta. Tutkimus on vallitsevan tutkimustilanteen kartoitus fyysisen suorituskyvyn tutkimuksen nykytilasta Maanpuolustuskorkeakoulun viettäessä 20-vuotisjuhlavuottaan. kartoitus on ollut perustutkimus, jossa on koottu yhteen lähteeseen Maanpuolustuskorkeakoulussa 2000–2010 laaditut opinnäytetyöt yleisesikuntaupseeri- ja esiupseerikursseilta, sekä sotatieteen maisteri- ja kandidaattitutkinnoista sekä nelivuotisesta upseerien ylemmän korkeakoulututkinnon ajalta. Tutkimuksen päätarkoituksena on olut vastata seuraavaan kysymykseen: - mitä tutkimustöitä ja opinnäytteitä on tehty fyysisen suorituskyvyn ja toimintakyvystä maanpuolustuskorkeakoulussa? Kartoituksen tuloksena löytyi 155 kappaletta eri kurssitasoisia opinnäytetöitä laadittuina Maanpuolustuskorkeakoulussa aikavälillä 2000 – 2010. Tutkimuksen keskeisimpänä johtopäätöksenä ja lopputuloksena voidaan pitää, että kyseistä aihetta on tutkittu paljon ja se on ollut suosittu opinnäytetyön laadinta-aihepiiri. Tutkimuksessa näkyy selkeästi tietyillä aikaväleillä innostuneen ja ammattitaitoisen ohjaajan, professorin tms. oma kiinnostus ja tutkimukseen perehtyneisyys. Emeritusprofessori (everstiluutnantti) Jorma Toiskallion sotilaspedagogiikan ja sotilaan toimintakyvyn aika näkyy selkeästi 2000-luvun alussa suurena fyysisen toimintakyvyn, suorituskyvyn ja liikunnan pedagogiikan opinnäytetöinä. Liikuntatieteiden Tohtorin Harri Rintalan työskentely näkyy Ilma- ja Lentosotakoululla lentäjien niska-, selkä- ja ergonomia ja lentokoulutuksen rasittavuuden tutkimuksena. Viimeisenä voidaan havaita Maanpuolustuskorkeakoulun tutkijan ja Liikuntatieteiden Maisterin Jani Vaaran ja Liikuntafysiologian ja sotilaan fyysisen toimintakyvyn Professorin Heikki Kyröläisen vaikutus fyysisen suorituskyvyn tutkimukseen. Määrällisesti fyysisen suorituskyvyn opinnäytetöiden lukumäärä on vähentynyt kohti 2010 lukua siirryttäessä. Määrän vähentymiseen on vaikuttanut huomattavasti kadetin valintamahdollisuuksien ohjaus ja 3 pääainepaikkojen määrä kandidaatin tutkinnossa. Tutkimuksesta ei ole löytynyt selkeitä painopisteitä edellä mainittujen tekijöiden lisäksi. Haasteita tehtyjen tutkimusten käyttöön ja saatavuuteen tuo sekavahko ja vaihtelevasti toteutettu töiden arkistointi ja kirjaamistyylin vaihtelu eri kurssien välillä.

Lyhyen kantaman ilmatorjuntajärjestelmissä käytettävät teknologiat 2030-luvulla

Ilmatorjuntajärjestelmien kehitystä on ohjannut kaksi suuntausta. Ensimmäinen on tarve vastata ilma-aseen kehitykseen. Toinen mahdollisuus järjestelmien kehittämiselle on teknisen kehityksen antamat mahdollisuudet valmistaa yhä tehokkaampia järjestelmiä torjumaan ilmasta suuntautuvaa uhkaa. Ilma-aseen osalta on jo nähtävissä 2030-luvun kohteille muodostuva uhka. Sen sijaan teknologian kehitys tulee mahdollistamaan lähivuosikymmeninä uusien teknologioiden esiinmarssin lyhyen kantaman ilmatorjuntajärjestelmiin. Tutkimus lähtee siitä, että teknologian kehittyminen mahdollistaa teknisesti kehittyneempien järjestelmien kehittämisen. Tutkimuksella vastataan siihen, mitä teknologioita on käytettävissä lyhyen kantaman ilmatorjuntajärjestelmissä 2030-luvulla. Lisäksi tutkimus tarkastelee nykyisten teknologioiden asemaa 2030-luvun järjestelmissä sekä niiden käyttöympäristöä. Tutkimus on tekniikan työlle tyypillinen kvalitatiivinen, kartoittava kirjallisuustutkimus. Menetelmän avulla etsitään uusia teknologioita sekä selvitetään vähän tunnettuja ilmiöitä. Asiakirjatutkimuksen keskeisimpinä lähteinä on käytetty Puolustusvoimien virallisia tulevaisuuskartoituksia sekä internet-tietokantoja, joista keskeisimpinä on ollut Jane’s. Aineistoa on täydennetty asiatuntijahaastattelulla. Tutkimuksen keskeisenä johtopäätöksenä on se, että ohjusteknologia tulee säilyttämään asemansa 2030-luvun lyhyen kantaman ilmatorjuntajärjestelmissä. Uusista teknologioista laser tulee mahdollistamaan uusien järjestelmien kehittämisen.

Pelastushelikopterin sisäiset johtamisrakenteet

Päivystävän pelastushelikopterin miehistö koostuu ilma-aluksen päälliköstä, perämiehestä, pintapelastajasta sekä lentomekaanikosta. Ilma-aluksen päälliköllä on tehtäviä suoritettaessa vastuu niin helikopterin kunnosta kuin myös muista miehistön jäsenistä. Päällikön johtajatoimintaansa hankaloittaa vaihtelevat miehistön jäsenet sekä muuttuva toimintaympäristö. Tutkin työssäni esitettyjä johtamiseen liittyviä ongelmakohtia suurelta osin Herseyn & Blanchardin aikanaan luoman tilannejohtamisen mallin kautta. Heidän mallinsa mukaan päällikkö johtaa ryhmänsä jäseniä jatkuvasti muuttuvalla otteella, tällaisessa muutoksen kentässä toimii myös pelastushelikopterin päällikkö. Päälliköllä on eri kehitysvaiheessa olevia miehistön jäseniä. Päällikkö miettii, kuinka hän pystyy kaikista tehokkainten toimimaan miehistönsä keskellä ja juuri tähän tilannejohtamisen malli antaa eri johtaja-asemassa oleville henkilöille toimintamalleja. Laatimani työ on induktiivinen tutkimus, jonka avulla hankitaan ymmärrystä tietynlaisesta ilmiöstä. Tutkielmani päätutkimusmenetelmänä oli haastattelujen pitäminen, koska valmista aineistoa miehistön kokemuksista johtamisesta helikopterissa ei ollut olemassa. Haastattelut pidettiin Helsingin vartiolentueessa työskenteleville helikopterimiehistön jäsenille. Tuloksilla etsittiin vastauksia siihen, että toteutuuko ilma-aluksen päällikön johtamisessa tilannejohtamisen kaltaisia ratkaisuja. Pelastushelikopterin päällikön johtamistoiminta miehistön keskellä ei kuitenkaan ole autoritääristä käskyjen antamista ja näiden annettujen ohjeiden suorittamisen valvomista. Vaan asioista ennemmin sovitaan yhdessä ja keskustellaan mahdollisista vaihtoehtoisista toimintatavoista koko miehistön voimin, jos tilanne ja aika vain tämän sallii. Miehistö haluaa päällikkönsä jakavan tilannetietoutta aktiivisesti ja työskennellä rennossa työilmapiirissä.

Asejärjestelmät : nykytila (kaukovaikuttaminen)

Työssä käsitellään nykyaikaisia kaukovaikutteisia asejärjestelmiä. Asejärjestelmät on rajattu käsittelemään meritorjuntaohjuksia. Tutkimuksessa käsitellään meritorjuntaohjusta, tarkastellen ohjuksen vaikuttamisen ja kantaman kannalta oleellisia ominaisuuksia. Käsiteltäviä ohjusjärjestelmiä ovat: RBS 15 Mk3, Harpoon, SS-N-25 ja SS-N-26. Tutkimusongelmana on mikä on nykyaikainen kaukovaikutteinen meritorjuntaohjus? Tutkimuksen alaongelmia ovat: mikä ohjus on ja miten se toimii, millainen on nykyaikainen kaukovaikutteinen asejärjestelmä ja millaisilla järjestelmillä ohjuksia voidaan torjua? Tutkimuksessa vertaillaan käytössä olevia meritorjuntaohjuksia STAE 2025 mukaiseen tulevaisuuden meritorjuntaohjuksen arvioon. Asejärjestelmä määritellään seuraavasti ”Asejärjestelmä on maalissa halutun asevaikutuksen aikaansaamiseksi tarvittava, erilaisista osajärjestelmistä muodostuva kokonaisuus”. Ohjus määritellään seuraavasti: ”ohjus on sellainen taistelulatauksen tai muun sotilaallisen hyötykuorman kuljettava miehittämätön taisteluväline joka reaktorimoottorin kuljettamana tai liikkeeseen saattamana liikkuu kohteeseensa ohjattuna tai hakeutuen joko kokonaan tai osittain maanpinnan yläpuolella olevalla, ennalta ohjelmoidulla tai jatkuvaan mittaukseen perustuvalla, tiettyä mallia noudattavalla reitillä”. Tyypillinen nykyaikainen meritorjuntaohjus on noin 200 kilometrin säteellä vaikuttava noin 200 kilogramman taistelulatauksella varusteltu ja usealta erilaiselta lavetilta laukaistava asejärjestelmä.

Älykkäät materiaalit mukautuvissa siipiprofiileissa

Mukautuvien siipiprofiilien avulla lentokoneiden aerodynaamisia ominaisuuksia voidaan parantaa, minkä seurauksena suoritusarvot paranevat ja polttoaineen kulutus vähenee. Hyödyt on tunnettu vuosikymmenten ajan, mutta sopivien rakenteiden ja materiaalien puute on rajoittanut kehitystä: perinteisillä menetelmillä mukautuvista siivistä tulee liian painavia, kalliita ja monimutkaisia. Älykkäät materiaalit ovat materiaaleja, jotka voivat muuttaa muotoaan tai muuta ominaisuuttaan ennalta määritellyllä tavalla ulkoisen ärsykkeen seurauksena, ja niiden avulla mukautuvuus voidaan toteuttaa yksinkertaisemmin, edullisemmin ja kevyemmin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kirjallisuuskatsauksen keinoin, minkälaisia hyötyjä mukautuvuudesta on lentokoneiden suoritusarvoille, sekä minkälaisilla älykkäillä materiaaleilla mukautuvuus voidaan toteuttaa. Todettiin, että mukautuvilla siipiprofiileilla voidaan parantaa nostovoima-vastussuhdetta eri lentonopeuksilla ja näin säästää polttoainetta, parantaa muun muassa kaartokykyä ja nousukykyä, viivyttää sakkauksen alkamista pienellä ja suurella nopeudella ja estää aeroelastisen värähtelyn syntymistä. Älykkäistä materiaaleista tutkittiin muistimetalleja ja erilaisia pietsosähköisiä aktuaattoreita. Molemmilla materiaaleilla todettiin tehdyissä tutkimuksissa riittävä voimantuotto ja poikkeutus sekä todennettiin soveltuvuus lentokonekäyttöön. Tutkimuksista voidaan todeta, että älykkäiden materiaalien hyödyt tulevat selvimmin esiin kevyiden ja verrattain hitaiden lentokoneiden, kuten lennokkien ja miehittämättömien ilma-alusten siivissä – suurissa koneissa ilmavirran dynaamiset voimat ovat liian suuret halutun mukautuksen saavuttamiseksi. Nykyinen suuntaus tukeekin miehittämättömien ilma-alusten teknologista kehitystä ja luo mahdollisuuksia parempaan suorituskykyyn edullisempaan hintaan.