В статье рассмотрена важная, актуальная и практически значимая задача оценки уровня совершенства системы управления безопасностью судоходных компаний с целью обеспечения соответствия требованиям Международного кодекса по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращением загрязнения (МКУБ). Основой для выполнения исследования явилась разработанная ранее по заказу Российского морского регистра судоходства методика проведения самооценки уровня совершенства систем управления безопасностью. В работе приведен анализ интеллектуального информационного обеспечения существующих экспертных и советующих систем в области обеспечения требований к безопасности функционирования сложных транспортных систем. Обоснована необходимость и предложена концепция использования лингвистических переменных для оценки факторов обеспечения безопасности. Разработана методология синтеза нечеткой фактуальной базы знаний о предметной области, ядром которой являются нечеткие оценки, задаваемые экспертами. Построена новая теория синтеза баз данных и баз знаний на основе двухуровневых нечетких множеств, значениями функций принадлежности которых являются нечеткие множества. Исследована и решена задача построения интегральной оценки уровня безопасности в случае, когда и множество факторов, и уровни их значимости представлены лингвистическими оценками. Обоснована возможность и целесообразность использования для формализации лингвистических оценок нечетких трапециевидных чисел, семантический смысл которых близок к высказываниям на естественном языке.Показана практическая реализуемость и значимость разработанной концепции использования лингвистических переменных для решения задачи построения перспективных экспертных систем обеспечения безопасности мореплавания. Сделан вывод о целесообразности применения нечетких экспертных оценок для формализации и решения проблемы оценки уровня совершенства систем управления безопасностью судоходных компаний.
Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова
2017. — Выпуск 1
Содержание:
В статье рассматриваются способы реализации требований Международного полярного кодекса, который вступил в силу с 1 января 2017 г. Ключевым требованием для выполнения требований Международного полярного кодекса является Свидетельство судна полярного плавания, для получения которого для каждого судна должны быть разработаны Наставления по эксплуатации судов в полярных водах. При создании данного документа необходимо разработать рекомендации по взаимодействию конкретного судна со службами спасения при получении им повреждений в условиях ледового плавания. В настоящей статье для разработки данных рекомендаций предлагается использовать методы намеренного создания сцепки спасательных и иных судов с аварийным судном для повышения его остойчивости, проведения ремонтных работ, спасения пассажиров и экипажа путем пересадки с аварийного на другие суда. Предложенные в статье методы намеренного создания сцепки судов позволяют использовать их на всех судах, осуществляющих ледовое плавание в полярных водах, обеспечивая тем самым выполнение двух важнейших задач: быстрое, самостоятельное спрямление судна и предотвращение дальнейшего поступления воды через пробоину, а также снижение вероятности экологического загрязнения в процессе проведения этих мероприятий за счет предотвращения или снижения вероятности поступления в воду загрязненных веществ из корпуса судна. На основании результатов расчетов, предложенных в настоящей работе, сделан вывод об эффективности создания различных вариантов намеренной сцепки судов с аварийным судном, а также подтверждена возможность использования данных методов на существующих и перспективных судах ледового плавания. Показано, что применение различных вариантов сцепки судов после получения повреждений в ледовых условиях позволит выполнить требования Международного полярного кодекса. В статье показано, что методы спрямления судна с извлечением пробоины из воды и последующего создания различных вариантов сцепки судов могут быть использованы для разработки практических рекомендаций для судов разных типов, плавающих в различных ледовых условиях. Эти варианты могут быть предложены мировому морскому сообществу как основной метод для решения вопросов борьбы за живучесть в условиях ледового плавания по взаимодействию конкретного судна со службами спасения, разработке рекомендаций для судов различных типов и конструкций, а также при подготовке судоводителей к плаванию в конкретных ледовых условиях.
Ключевые слова
При проектировании пропульсивных комплексов ледоколов и судов ледового плавания важное значение имеет скорость на «чистой» воде, которая является одной из основных характеристик судна. В статье разработана методика определения скорости ледоколов на «чистой» воде при заданных расчетных показателях движения судна во льдах для совокупности множества точек исходных данных. Стандартная методика определения скорости на «чистой» воде для ледоколов представляет собой определение пересечения кривой буксировочной мощности судна на «чистой» воде с прямой максимальной буксировочной мощности, достигаемой судном во льдах. Приведенная в статье методика не отходит от стандартной, но объясняет, как использовать стандартную методику при работе со множеством исходных данных, чтобы при дальнейшем проектировании из этого диапазона значений можно было выбрать оптимальные характеристики судна для различных условий. Рассмотрены такие этапы, как определение области расчетных значений ледового сопротивления, расчет буксировочной мощности ледокола в ледовых условиях, определение диапазона скоростей на тихой воде по судам-прототипам, расчет сопротивления судна на «чистой» воде для выбранного диапазона скоростей, расчет диапазона буксировочных мощностей судна на «чистой» воде и сужение диапазона скоростей, определение пересечения диапазонов и определение диапазона скоростей судна на «чистой» воде. Также в подтверждение корректности расчетов по предложенной методике осуществляется проверка значений по характеристикам судов-прототипов, которые эксплуатируются в рассматриваемом районе плавания. Выявлена погрешность меньше десяти процентов, которая допустима на начальных этапах проектирования. В заключение статьи приведена структура методики, которая применима для проектирования как ледоколов, так и судов ледового плавания.
Ключевые слова
Эффективная работа транспортно-логистической сети зависит от качества функционирования составляющих ее звеньев, в том числе и морских портов. Очень важно, чтобы расчетный грузооборот портов соответствовал фактическому грузопотоку, проходящему через порт. Несоответствие расчетного и действительного грузооборотов ведет к дополнительным расходам в доставке грузов, негативно сказывающимся на конечной себестоимости перемещаемой продукции. Особенно актуальным этот вопрос является для контейнеризированных грузов, так как большинство готовой продукции и товаров народного потребления перемещается от производителя к потребителю именно в этой форме. Контейнерные терминалы Финского залива являются основными «воротами» для экспортного и импортного грузопотоков, составляющих внешнеторговые операции предприятий Российской Федерации. Именно поэтому в статье подробно рассмотрена ситуация, сложившаяся в кластере российских контейнерных терминалов Финского залива: «Моби-Дик», «Петролеспорт», «Контейнерный терминал Санкт-Петербург»,«Первый контейнерный терминал», «Морской рыбный порт» «Усть-Лужский Контейнерный Терминал»,порт «Бронка». Проведенный в статье анализ вскрывает сложившийся дисбаланс между техническими возможностями терминалов и существующим грузопотоком, а также имеющуюся тенденцию к росту данного дисбаланса. Для определения программы развития кластера морских контейнерных терминалов очевидной становится потребность в разработке объективного инструмента оценки доходности контейнерных терминалов при их недогрузке. В статье описывается разработанная авторами методика, которая позволяет рассчитать доходность контейнерных терминалов при различных вариантах развития грузопотока и рационально обосновать концепцию развития кластера морских контейнерных портов, обеспечивающую максимальную доходность при прогнозируемых вариантах развития грузопотока.
Ключевые слова
В статье показано, что функциональные модели в современной практике проектирования портов и грузовых терминалов составляют основу для расчета всех технологических и эксплуатационных параметров, как с помощью потоковых вычислений, так и в объектно-ориентированных технологиях. Отсюда выводится тезис о том, что степень соответствия модели изучаемому объекту принципиально устанавливает границы методических возможностей процедур, построенных на этих моделях, определяет их результативность и вычислительную эффективность. Модели подобного рода должны обеспечивать универсальность, понимаемую как способность отражать изучаемые свойства не конкретных объектов,а целых объектных классов, возможно, более широких. Кроме того, модель должна являться не только параметрической, но и структурно параметризуемой, т. е. меняющей свою структуру путем выбора управляющих параметров. Создание подобных моделей морских портов и далее морских контейнерных терминалов потребовало десятилетий исследований, в результате которых транспортная наука сформулировала несколько моделей достаточной общности, адаптивности и эффективности. В статье показано, что новые инфраструктурные элементы системы контейнерного грузораспределения, «сухие порты» или наземные контейнерные терминалы обладают новыми характеристиками и свойствами, отражающими иные требования к их функциональности. Практика проектирования и последующей эксплуатации подобных терминалов выявила неизоморфность базовых логистических процессов этих двух классов инфраструктурных объектов. Авторами сформулированы требования к аналогичной модели для наземного терминала типа «сухой порт» и описана разработка именно такой модели, обладающей универсальностью в отношении моделируемого класса объектов, допускающей параметрическую и структурную параметризацию, а также ориентированной на удобство практического использования, адекватной и эффективной в отношении построения на ее основе конкретных расчетных процедур.
Ключевые слова
В статье выполнено численное моделирование устойчивости на мелком море контуров морских судов водоизмещением от 300 до 3000 т к опрокидыванию обрушивающейся уединенной волной. На основе аппроксимации 2-го порядка решения уравнения Кортевега-де Фриза выполнена генерация уединенной волны в расчетной области. Показано, что в модели с горизонтальным дном обрушения уединенной волны не происходит. При встрече с такой уединенной волной контур не опрокидывается. В численной модели предусмотрен уклон дна в 3,8°. В процессе моделирования использовались уединенные волны с высотой 6112 м, 18 м и 24 м, при этом глубины моря в начале уклона дна составили 20 м, 30 м и 40 м соответственно. Установлено, что уединенные волны высотой 12 м и 24 м могут опрокинуть контуры судов водоизмещением до 1000 т и 3000 т соответственно. При этом опрокидывание контура может произойти на левый или правый борт, если контур окажется в начале или в конце зоны обрушения уединенной волны. Получены диаграммы зависимостей угла крена контуров от времени. Параметрами диаграмм являются водоизмещение судна, глубина моря, высота уединенной волны, взаимное положение контура и уединенной волныв момент её обрушения. Совпадение положения контура с серединой зоны обрушения уединенной волны приводит к подавлению дальнейшего развития процесса обрушения и исключает опрокидывание контура водоизмещением 3000 т. Для предупреждения опрокидывания судов уединенными волнами судоводителям следует избегать плавания или стоянки судов на открытых акваториях шельфа с глубиной менее 40 м.
Ключевые слова
В статье рассмотрены вопросы декларирования достоверных весовых данных грузовой партии как до погрузки контейнеров на борт судна, так и после выгрузки. В работе проведен анализ методики декларирования веса грузовой партии морскому перевозчику в порту погрузки со стороны грузовладельца, которая была внедрена Международной Конвенцией по охране человеческой жизни на море в ноябре 2014 г. Разработка основных методов взвешивания грузовой контейнерной партии необходима и является основополагающей с точки зрения безопасности, так как оказывает влияние на точность грузового плана. Показаны статистические данные мировой контейнерной индустрии за 2013 - 2015 гг. для основных морских судоходных контейнерных перевозчиков, что наглядно доказывает адекватность введения декларирования веса груза до погрузки на борт контейнеровоза в морском линейном судоходстве. Описана и проанализирована процедура декларирования VGM, одобренная Международной морской организацией. Отмечается, что при несвоевременной подаче декларации VGM морскому перевозчику грузовая партия не будет погружена, а также вследствие подачи недостоверных данных в порту отгрузки могут быть наложены санкции вплоть до отказа в погрузке на борт судна. Установлено, что для различных типов груза, перевозимых в различных типах контейнеров, необходимо применение разных методов для декларирования веса со стороны грузоотправителя (экспортера). Разработаны предложения нескольких вариантов решения поставленной проблемы в импортном направлении контейнерного грузопотока из Европы в Российскую Федерацию. Унификации метода учета данных об импортном грузе позволяет решить проблему, связанную с предоставлением заведомо ложных данных со стороны импортера о весе груза, что оказывает прямо пропорциональное влияние на сумму обязательных таможенных платежей со стороны импортера в государственный бюджет России.
Ключевые слова
В статье ставится задача разработки общих подходов для определения районов акватории Северного морского пути (СМП), пригодных для плавания судов с осадкой до 15, 18, 20 м и более, а также для проектирования и развития сети судоходных трасс. Отмечается важное стратегическое значение СМП для современного и перспективного развития РФ, ее роли в обеспечении оборонных интересов приарктических государств. В акватории СМП ожидается возрастание интенсивности судоходства, увеличение доли крупнотоннажных судов, имеющих высокие категории ледовых усилений, продление сроков навигации, строительство ледоколов нового поколения. Появляются новые объекты, в том числе подводные трубопроводы, кабели, стационарные и плавучие нефтегазопромысловые установки, плавучие электростанции. Модернизируются существующие и строятся новые порты и другие объекты транспортной инфраструктуры. Наличие разветвлённой и оборудованной сети судоходных трасс в акватории СМП служит необходимым условиям реализации этих проектов. Отмечаются уникальные особенности арктического судоходства. Приводятся основные сведения о структуре существующих трасс, их протяженности и лимитирующих глубинах акваторий крупнейших портов СМП. Предложен подход к проектированию и развитию судоходных трасс в акватории СМП, основанный на решении многокритериальной задачи оптимального выбора. Предложена обобщённая математическая модель акватории, в которую входят модели препятствий в виде отмелей, опасных ледовых образований и районов с недостаточной гидрографической изученностью. В модели также используется трёхкомпонентная модель маршрутов, зависящих от лимитирующих глубин, состояния льда и размерений и категорий ледовых усилений судна. Предложенный подход способствует решению стратегической задачи определения перспективных участков акватории СМП, пригодных для плавания судов с осадкой до 15 м и более.
Ключевые слова
Статья посвящена проблеме разработки количественных показателей и методик оценки безопасного плавания по высокоширотным трассам Северного морского пути (СМП). В связи с ожидаемым значительным ростом транзитного грузопотока и увеличением объема вывоза углеводородов, добываемых в Арктической зоне, вопрос об использовании высокоширотных трасс в настоящее время приобрел важное практическое значение. Высокоширотные трассы проходят от пролива Карские Ворота с юга или мыса Желания с севера от архипелага Новая Земля, севернее Новосибирских островов до Берингова пролива. Трассы проложены в районах, не обеспеченных систематическим промером. В 2010 - 2013 гг. трассы были обследованы в полосе шириной 2 км. Высокоширотные трассы СМП предназначены для плавания крупнотоннажных судов с осадкой до 15 м. Возникают обстоятельства, вынуждающие суда выходить за пределы обследованной полосы в районы с недостаточной гидрографической изученностью, что может привести к посадке на мель. В данной работе приведены результаты количественной оценки допустимого предела отклонения судна от границ обследованной полосы высокоширотной трассы. Расчёты выполнены в соответствии с ранее опубликованной автором методикой в 2016 году. Установлены количественные зависимости отклонения от величины измеренных глубин, расчленённости рельефа и наклона дна в пределах обследованной полосы. Величина отклонения зависит от соотношения измеренных глубин и установленной опасной для судна глубины. Оценки выполнены для доверительных вероятностей 0,68; 0,95 и 0,999. Даны общие рекомендации по применению метода для оценки допустимого отклонения пути судна от рекомендованного маршрута в условиях недостаточной гидрографической изученности рельефа дна.
Наблюдение за состоянием камер шлюзов № 30 и № 31 Волгоградского гидроузла в процессе эксплуатации показало, что основными параметрами, которые необходимо контролировать, являются пьезометрические уровни грунтовых вод в засыпках камер, значения противодавления на днища камер, состояние бетона и перемещение верха стен камер под воздействием различных эксплуатационных нагрузок. Измерение перемещения верха стен является наиболее проблемным в существующей ныне на действующих гидроузлах системе мониторинга - имеющимися геодезическими средствами измерять динамику деформаций стен камер практически невозможно. Проводимые на объектах измерения позволяют получать только конечные значения относительных перемещений стен камер шлюза в процессе наполнения - опорожнения. Определить независимые перемещения каждого элемента в процессе изменения уровня воды в камере существующими методами нельзя. Процессы, происходящие при шлюзовании судов, достаточно динамичны, длительность прохода судна через шлюз находится в пределах 40 - 60 мин. В течение этого времени камера наполняется, и её стены отклоняются в сторону засыпки, затем в процессе опорожнения верх стен камеры перемещается в сторону оси камеры. Величина отклонения зависит от конструкции стен, характера грунтов засыпки, уровня грунтовых вод в засыпке и других факторов. Динамика этих процессов (скорости и амплитуды перемещений) влияет на устойчивость конструкций шлюза и величины напряжений, возникающих в них, что, в свою очередь, определяет эксплуатационную безопасность процессов судопропуска. Выполненный на судоходных сооружениях Волгоградского гидроузла пилотный проект по измерениям перемещений конструкций с использованием электронного тахеометра продемонстрировал возможность получения целого комплекса информации о перемещениях элементов конструкций. Анализ такой информации создает возможность более объективной оценки состояния судоходного шлюза.
Ключевые слова
В работе приводится краткое описание новой методики оценки безопасного маневрирования судна на закрытой акватории порта. Методика разработана совместно лабораторией мореходных качеств судов и Морского УТЦ ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова для решения задач о возможности прохода судов к причалам Санкт-Петербургского морского порта. Методика применима для решения указанной задачи применительно к любому водоизмещающему судну, маневрирующему на любой акватории. Метод включает две части: расчетную часть, которая позволяет выполнить анализ всех возможных сценариев управления судном, и моделирование движения на морских тренажерах, где рассматриваются наиболее опасные для этой акватории случаи. В основу расчетной части положена упрощенная математическая модель, которая позволяет существенно расширить область исследуемых вариантов решения задачи. Однако упрощение модели означает только отказ от подробного моделирования внешней обстановки и формирования пространственного изображения судна. Первая часть методики позволяет изменять алгоритм описания сил и моментов, действующих на судно, легко адаптировать модель к конкретному случаю и, как следствие, получить более точный результат. По результатам анализа различных«сценариев» движения судна можно отбросить те из них, которые очевидно не позволяют выполнить заданный маневр, сокращая, таким образом, общее время выполнения работы. Вторая часть включает исследование возможности движения на морском тренажере одной или нескольких моделей судов. Объектами исследования являются наиболее опасные из возможных «сценариев» движения, выявленные на первом этапе. Испытания выполняются в режиме реального времени опытными судоводителями с целью оценки достаточности судовой обстановки для выполнения поставленной перед судном задачи.
Ключевые слова
В статье рассматриваются подходы к созданию модели прогнозирования микроструктуры металла и механических свойств сварного соединения при многопроходной сварке. Основной составляющей этой модели является математический расчет термодинамических циклов проходов сварки для конкретной точки сварного шва и зоны термического влияния. На основе физических процессов, сопровождающих сварку, разработана математическая модель многопроходной дуговой сварки с учетом фазовых переходов при плавлении, затвердевании и испарении металла. Введение в разработанную модель функции состояния металла(доля металла в твердом состоянии) позволила учесть выделение и поглощение скрытой теплоты фазового перехода при плавлении и затвердевании в источниковом члене уравнения теплопроводности. Разработанная квазистационарная модель позволяет установить влияние режима сварки, последовательности укладки сварочных валиков, формы и размеров изделия и условий подогрева на термический цикл, от которого зависят структура и свойства основного металла в зоне термического влияния. Кроме того, решение уравнения теплопроводности в данной форме позволяет легко переходить от температурных зависимостей по координате к зависимостям по времени. Разработанная математическая модель применена к расчету термических циклов при многопроходной сварке листового материала малоуглеродистой низколегированной стали толщиной 20 мм с V-образной разделкой кромок стыка. Результаты расчета позволили определить поперечную форму сварного соединения и положение основных температурных линий в зоне шва и зоны термического влияния. Определены основные количественные параметры термических циклов при многопроходной сварке, такие как максимальные температуры, время пребывания и скорости нагрева и охлаждения металла шва и зоны термического влияния в интервалах температур превращения аустенита. При многопроходной сварке каждая точка шва и зоны термического влияния проходит большое количество разных термических циклов. Такие повторные термические циклы воздействуют на металл ранее выполненных проходов шва и зоны термического влияния. В результате сварное соединение представляет собой агрегат слоев с неоднородной структурой и механическими свойствами. На основании рассчитанных термических циклов прогнозируется микроструктура зоны шва и зоны термического влияния.
Ключевые слова
Требования действующих Правил Российского морского регистра судоходства (РС) запрещают применять сварные штевни на судах высоких арктических классов и ледоколах. Вместе с тем, использование сварных конструкций более технологично и экономически выгодно, по сравнению с литыми и коваными аналогами, что нашло отражение в ряде новых проектов судов. Основные цели исследования: определить, насколько применение сварных штевней на рассматриваемых судах научно и технологически обосновано; оценить прочность сварной конструкции, аналогичной литой; сформулировать основные требования к таким конструкциям и методам их испытаний. В статье рассмотрены основные результаты научно-исследовательской работы, посвященной данной проблеме, проанализированы требования различных классификационных обществ - членов МАКО, приведены типовые конструкции сварных форштевней, проведен анализ результатов расчетов прочности литых и аналогичных сварных форштевней, выполненных по различным методикам, в том числе с использованием метода конечных элементов (МКЭ), обоснованы предложения по корректировке действующих Правил РС. Выполнен анализ существующих методов испытаний сварных образцов, описана специфика их применения для сварных конструкций, работающих в условиях низких температур. Показано, что важнейшими параметрами прочности таких конструкций является хладостойкость и трещиностойкость в месте сварного шва, даны рекомендации по совершенствованию существующих критериев оценки этих параметров. Сделан вывод о применимости сварных форштевней на судах ледовых классов Ice1 - Arc7 и о необходимости проведения дополнительных модельных и / или полунатурных испытаний для распространения такого допущения на суда более высоких ледовых классов и ледоколы.
Ключевые слова
Анализ использования судовых дизельных двигателей показывает, что многие машиностроительные элементы, применяемые в их конструкции (поршни, клапаны, седла клапанов и т. п.) и конструкции элементов охлаждения (трубные решетки теплообменных аппаратов) зачастую выходят из строя до запланированного капитального ремонта. Возникает необходимость их вывода из эксплуатации, что приводит к значительным финансовым потерям. Для обеспечения необходимых показателей работоспособности элементов двигателей и сопутствующих систем специалистам АО «ЦТСС» была поставлена задача по разработке высокопроизводительных и эффективных технологий их изготовления, исходя из конкретных задач производства. Одним из путей решения поставленной задачи стало применение лазерных технологий, отличающихся от традиционных более высокой скоростью процесса, минимальными тепловыми вложениями в обрабатываемое изделие, минимальным расходом присадочных материалов и практически полным отсутствием термических деформаций, которые сокращены благодаря низким значениям погонной энергии процесса (в несколько раз меньше, чем при сварке традиционными дуговыми способами). Несмотря на то, что лазерные технологии являются сложными многопараметрическими процессами, их комплексное применение является одним из путей повышения качества судостроительной и машиностроительной продукции. В статье описан опыт сотрудников «Лазерного центра судостроения» в отработке технологий лазерной сварки трубных решеток и наплавки клапанов судовых двигателей и, в частности, отражены: принципы работы, возможности и особенности применяемого оборудования; последовательность действий при отработке технологий; технологические аспекты, позволяющие достичь решения поставленной задачи; влияние различных параметров на технологические особенности процессов; результаты проведенных исследований.
Ключевые слова
Изложены пути решения некоторых проблем изготовления и монтажа труб судовых систем по проектной информации. Рассматриваются вопросы повышения технологичности трубопроводов на этапе проектирования. Рассматривается традиционная технология компенсации отклонений с использованием забойных труб, изготовление которых требует уточнения размеров по месту и наличия определенной степени готовности объекта. Проведён анализ условий и возможностей компенсации отклонений как трассы трубопровода, так и соседних конструкций в процессе монтажа труб. Поставлена задача изготовления забойной трубы вместе с остальными трубами трассы с учетом необходимых технических припусков на концах труб в определенных направлениях до операции установки соединений. Предложено компенсировать отклонения за счёт перемещения трассы трубопровода в процессе монтажа труб и рассчитывать максимальные величины этих перемещений у анализируемой трассы. Выполнено математическое описание получения компенсационных возможностей любой трассы трубопровода по её конфигурации. Разработаны действия по увеличению компенсационных возможностей трассы за счёт назначения необходимых припусков на забойной трубе. Проверена возможность и достаточность назначения припуска только на одном конце забойной трубы. Рассчитана длина необходимых припусков. Предложено понятие «пригоняемые» трубы, вместо забойных. Созданы предпосылки для создания автоматизированной программы, которая позволит определять значения области компенсационных возможностей трасс трубопроводов, выбирать забойные трубы, переводить их в статус пригоняемых и назначать величины необходимых припусков. Выявлено, что во многих проектах судов есть возможность для замены забойных труб на пригоняемые трубы, гибка которых будет осуществляется по проектным размерам, без уточнения по месту, способствуя сокращению сроков строительства объектов, сложных технологических комплексов, насыщенных трубопроводами.
Ключевые слова
Рассмотрены планетарные дифференциальные механизмы с числом степеней подвижности, равным двум, позволяющие передавать энергию либо от входного вала к двум выходным, либо от двух входных валов к выходному валу. В первом случае дифференциальный механизм выполняет функции распределительного механизма, а во втором - функционирует как суммирующий или, другими словами, как объединительный механизм. Поскольку в приводе дифференциальный механизм с одинаковым конструктивным параметром может работать как с функцией разделения, так и с функцией суммирования потоков мощности, в работе, на основе известного графоаналитического метода Лесохина-Крейнеса, дополненного проф. В. Н. Прокофьевым рассмотрением энергетических уравнений, в процессе исследования было получено новое решение. Это решение отличается от известного тем, что применительно к задаче синтеза подобных механизмов оно исключает неопределенность в реализации функций разветвления (суммирование или разделение) потоков мощности. Для внесения определенности в решение задачи синтеза выделены области рационального существования дифференциальных механизмов, а для каждой определенной области изменения параметров механизма получены аналитические решения, реализующие требуемое передаточное отношение с заданным распределением мощности по потокам. Показано, что требуемое передаточное отношение привода можно получить при различных значениях конструктивного параметра планетарного однорядного механизма. На конкретных примерах рассматривается свойство изменения передаточного отношения привода в случае переключения с дифференциального режима работы на работу в качестве планетарной замедлительной передачи и использование этого свойства на практике.
Ключевые слова
В работе рассмотрен способ решения задачи повышения качества деталей судовых дизелей на основе применения функционально-ориентированных технологий. Изучение условий эксплуатации деталей является отличительной особенностью функционально-ориентированных технологий от традиционных. В статье проанализированы условия работы неподвижных деталей судовых дизельных двигателей: фундаментной рамы, картера, втулки, крышки цилиндров. Приведены нагрузки, действующие на детали, неисправности и причины неисправностей. Выявлено, что наиболее нагруженной деталью остова судового дизеля является цилиндровая втулка. Показано, что функционально-ориентированные технологии позволяют значительно повысить качество изготовления деталей, работающих в сложных эксплуатационных условиях, и более полно реализовать потенциал деталей. В работе приведена и описана общая объектно-ориентированная модель синтеза структуры функционально-ориентированного технологического процесса изготовления цилиндровой втулки. Описаны этапы проектирования технологических процессов изготовления втулок - традиционного и функционально-ориентированного. Представлены этапы синтеза функционально-ориентированного технологического процесса изготовления втулки: указаны эксплуатационные функции, действующие на втулку; показан процесс деления втулки на функциональные элементы, исходя из глубины деления. Указано, что на следующем этапе назначаются виды и схемы технологических воздействий. Кроме того, отмечена необходимость создания трех баз данных. База № 1 должна содержать набор свойств функциональных элементов втулки, база № 2 - принципы, методы и способы технологических преобразований, база № 3 - схемы технологических воздействий. Описано взаимодействие баз - с помощью схем технологического воздействия выполняется преобразование свойств изделия из начальных параметров в конечные свойства на основе принципов и методов.Приведенные особенности проектирования функционально-ориентированных технологий позволили выявить их главное преимущество - возможность выбора технологических воздействий максимально точно, исходя из вида, размера и формы функционального элемента, а также величины и вида нагрузок, действующих на этот элемент. Все это позволяет более полно использовать потенциал деталей, а также повысить долговечность и надежность их работы.
Ключевые слова
В статье рассмотрена подготовка топлива на судне методом отстаивания, затем методом центробежного сепарирования. Из литературного обзора выявлено, что в вопросах использования отстойных цистерн в системе топливоподготовки нет единого мнения. Одни авторы считают отстаивание неэффективным, другие - эффективным, третьи - просто исключают отстойные цистерны из предлагаемых ими систем топливоподготовки. В данной работе предложено рассматривать не отдельно отстаивание и центробежную сепарацию, а взаимодействие этих двух методов обработки топлива с целью установить влияние предварительного отстаивания на эффективность последующей сепарации. Предложено рассматривать топливо как дисперсную систему, в которой топливо является дисперсионной средой, а находящиеся в нем примеси - дисперсной фазой. Такой подход дал возможность установить функциональную связь между массой частиц и их размерами и получить функцию распределения, являющуюся основополагающей при расчете эффективности, анализе и моделировании методов подготовки топлив. Получены выражения для оценки эффективности отстаивания и центробежной сепарации. Эти формулы позволили сделать анализ взаимодействия отстаивания и сепарации. Сделан вывод, что эффективность сепарации зависит от эффективности отстаивания, и с возрастанием эффективности первой ступени очистки (отстаивание) возрастает и эффективность сепарации. При значительных начальных концентрациях этот эффект может быть значительным. Первая ступень очистки делает сепаратор более эффективным, что положительно может сказаться на топливной аппаратуре двигателя, так как сепаратор при совместном использовании с отстаиванием удалит из топлива больше загрязнений, чем если бы он работал один. Доказана эффективность использования отстаивания в качестве первой ступени обработки топлива в системе судовой топливоподготовки.
Ключевые слова
Повышение требований национальных стандартов и международных норм к экологической безопасности выбросов в атмосферу с судов требует снижения концентрации токсичных компонентов в отработавших газах судовых двигательных установок. Наиболее опасными компонентами отработавших газов являются оксиды азота, серы, окись углерода и несгоревшие углеводороды. При этом наибольшую техническую сложность представляет удаление оксидов азота. Предлагается способ очистки отработавших газов от кислотных оксидов и твердых частиц с использованием механизма их адсорбции твердым веществом. Для этого разработано и изготовлено комплексное устройство очистки отработавших газов судового двигателя. Работа устройства очистки основана на окислении в присутствии озона оксидов азота NO до диоксидов NO с дальнейшей их адсорбцией на поверхности и внутри гранул адсорбента - шлаковой пемзы. Достоинствами метода являются отсутствие в конструкции устройства дорогостоящих катализаторов и расходуемых реагентов, а также возможность получения озона непосредственно на месте его потребления.Повышение эффективности очистки возможно путем увеличения количества озона, подаваемого в установку очистки. Рассмотрен метод повышения производительности озонатора путем использования в качестве исходного газа кислорода вместо воздуха. Проведена экспериментальная проверка комплексного устройства для очистки отработавших газов судового двигателя при работе озонатора на кислороде. Установлено, что при работе озонатора в составе установки для очистки отработавших газов использование кислорода в качестве исходного газа для получения озона обеспечивает значительные преимущества по сравнению с воздухом. Степень очистки при кислородной генерации озона в среднем в четыре-пять раз выше, чем у того же устройства очистки, но при получении озона из воздуха.
Ключевые слова
Статья посвящена актуальному вопросу использования дальней радиосвязи в Арктическом регионе России. Показано, что современное морское судно, работающее в высоких широтах, оснащается в соответствии требованиями ГМССБ. В работе приводится краткая характеристика такой аппаратуры и анализируются возможности различных её видов. Приводится анализ работы ОВЧ-аппаратуры судна. Анализируется имеющаяся на судне аппаратура спутниковой связи. Подробно рассматривается судовая аппаратура спутниковой связи ИНМАРСАТ-Fleet Broad Band. Показано, что ОВЧ- и спутниковая связь занимают определенные ниши, но они непригодны для устойчивой дальней связи. Становится очевидным, что СЧ/ВЧ-радиосвязь наиболее пригодна для использования в высоких широтах. Очевидны достоинства и сложности применения такого вида связи. Показано, что ионосфера является причиной увеличения дальности связи и появления замираний. Для устойчивой связи необходим волновой прогноз и выбор рабочих частот. В исследовании сделан вывод о применении ВЧ-радиосвязи для обмена различными видами информации на практически любых расстояниях. Показано, что ряд причин будет оказывать на этот процесс мешающее воздействие и необходимо будет учитывать время суток, солнечную активность, дальность и направление радиосвязи, особенность недооборудования северных территорий, малую скорость обмена, а также высокий уровень помех. Сделан вывод о необходимости использования последних достижений науки и техники, развития изысканий в направлении использования ВЧ-радиосвязи, а также использования различных режимов излучения, методов борьбы с помехами, увеличения скорости передачи информации и модернизации аппаратуры.
Ключевые слова
Для повышения надежности и обеспечения требуемых качественных показателей системы автоматического управления курсом судна необходима достоверная информация о векторе состояния динамической модели, адекватной реальному объекту. При воздействии на судно внешних возмущений, приводящих к появлению помех в измеряемых сигналах, требуется обеспечить понижение уровня шумов путем фильтрации и применения математических датчиков информации. Датчики могут быть синтезированы с использованием динамических наблюдателей и оценивателей. Поскольку в условиях эксплуатации авторулевых вектор состояния не всегда доступен для измерения, необходимо управлять процессом по вектору выхода. Для оптимального управления требуется восстановление информации по вектору выхода. При движении судна в условиях волнения внешние возмущения приводят к возникновению дополнительных составляющих погрешности в оценке вектора состояния. При этом значительно ухудшаются качественные показатели судовых авторулевых комплексов, и для их повышения требуется использовать методы и вычислительные процедуры стохастической фильтрации.Рассматривается метод и алгоритм динамического наблюдателя пониженной размерности (наблюдателя Давида Луенбергера), отличающийся тем, что он позволяет уменьшить погрешность оценки вектора переменных состояния судового объекта, функционирующего в условиях изменяющейся внешней среды, путем построения модели состояния расширенной системы «объект - среда». Оценка производится на основе алгоритмов линеаризации нелинейных моделей в пространстве состояния с использованием оптимальной фильтрации, инструментария матричной лаборатории и компьютерных технологий. Приведен пример расчета трехмерного динамического наблюдателя для оценки векторов возмущений и шумов измерений, выполненный на основе предложенного алгоритма. Результаты оценки переменных состояния и возмущений, полученные с использованием канонических форм уравнений состояния, соответствуют оптимальным (по быстродействию) переходным процессам в рассматриваемых динамических моделях при переводе из заданного начального состояния в установившееся состояние за минимальное время.