На основе анализа общемировых тенденций к появлению портоориентированных логистических кластеров выявлено усиление роли морских грузовых фронтов, которые во многом определяют эффективность работы этих капиталоемких инфраструктурных объектов транспортной индустрии. Показано, что морские порты и грузовые терминалы служат местом столкновения интересов многих участников: от государственных органов и частных инвесторов до судовых агентов и экспедиторов. Установлено, что основным противоречием явлеяется кофликт интересов перевозчиков и портовых операторов портов: первые всегда хотят видеть порт бездействующим в ожидании прибытия их судов, а последние - иметь все причалы занятыми грузовой работой. Показано, что это противоречие для своего разрешения требует установления оптимального баланса основных характеристик системы обслуживания. Сформулирована задача расчета (оценки) пропускной способности комплексного причального фронта портоориентированного логистического кластера. Установлено противоречие между требованиями практики и существующими аналитическими методами расчета основных элементов портовой инфраструктуры, рекомендуемых к использованию нормами технологического проектирования портов. Раскрыты методические причины возникновения выявленного противоречия. Проанализированы методологические причины неприемлемости расчетов, основанных на теории массового обслуживания, к идентифицированной предметной области. Предложены методы оценки потребности портоориентированного логистического кластера в причальных фронтах, основанные на имитационном моделировании комплекса неоднородных причалов. Неоднородность причалов допускается как по виду груза и типам судов, составляющих совокупный грузопоток портоориентированного логистического кластера, так и по ограничениям в их обработке на различных причалах, возникающих вследствие коммерческих ограничений. Приведены результаты экспериментов, доказывающих адекватность и результативность предлагаемой методики для оценки комплексной потребности портоориентированного логистического кластера в причальных фронтах.
Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова
2016. — Выпуск 6
Содержание:
На основе анализа существующей теории прогнозирования и управления развитием портов сделан вывод о наличии противоречия между существующими моделями и требованиями практики. Исторически сложившийся инструментарий моделей развития, детально рассмотренный в предыдущих публикациях авторов и кратко описанный в данной статье, не дает ответа на стратегические вопросы, интересующие лиц, принимающих решения о будущем развитии конкретного порта. Существующие модели в большей степени объясняют то, почему порт развивался по тому или иному сценарию, не давая каких-либо возможностей для оценки возможных вариантов будущего развития. В статье постулируется невозможность создания единой модели процесса развития порта на традиционных методологических принципах, в основе которых лежит сама природа изучаемого явления. Поскольку современный порт является сложной ступенчатой многоуровневой динамической системой, он не может быть адекватно отображен с помощью традиционной линейной системы, которая является методологическим упрощением реальности. Как следствие, создаваемые в рамках линейной парадигмы модели портов отличаются существенной потерей основных свойств, что изначально ограничивает сферу их применимости. В целях изучения стратегических характеристик развития портов, особенно включенных во взаимодействующие пространственно-экономические кластеры, целесообразным представляется использовать апробированную в других областях знания методологию, основанную на синергетических законах развития систем произвольной природы. Принципиальной задачей авторов являлось не перенесение общих положений этой дисциплины и создание методологической концепции, уже начинающей проникать в сферу транспортного бизнеса, а получение конкретных моделей развития, ориентированных на изучение не только качественных, но и количественных характеристик изучаемых объектов. Приведены результаты моделирования взаимодействия и развития популяции портов, обслуживающих один хинтерленд, которые подтверждают сформулированные теоретические предположения и возможность достижения поставленных целей.
Ключевые слова
В статье рассматриваются способы реализации требований Международного полярного кодекса, который вступает 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 борьбе за живучесть конкретного судна при получении им повреждений в условиях ледового плавания. В настоящей статье для разработки данных рекомендаций предлагается использовать методы спрямления судна с извлечением полученной пробоины из воды. Предложенные в статье методы спрямления 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, предложенным в настоящей работе, сделан вывод об эффективности спрямления судна с извлечением пробоины из воды, а также подтверждена возможность использования данного метода на существующих и перспективных судах ледового плавания.Показано, что применение данного метода позволит не только выполнить требования Международного полярного кодекса, но и обеспечить безопасное плавание судов в ледовых условиях. В статье показано, что методы спрямления судна с извлечением пробоины из воды могут быть использованы для разработки практических рекомендаций для судов разных типов по плаванию в различных ледовых условиях. Они могут быть предложены мировому морскому сообществу как основной метод для решения вопросов борьбы за живучесть в условиях ледового плавания, разработки рекомендаций для судов различных типов и конструкций, при подготовке судоводителей к плаванию в конкретных ледовых условиях.
Ключевые слова
Показаны запасы, экспорт и импорт природного газа по странам в соответствии с последними данными. Приведены данные о мировых перевозках сжиженного природного газа. Показана структура мирового флота и освещено развитие газовозов СПГ. Рассмотрено развитие энергетических установок газовозов. Представлены газовозы, предназначенные для длительной эксплуатации при низких температурахи в ледовых условиях. Отмечается, что первое место в мире по размеру флота газовозов с высоким ледовым классом занимает греческая компания Dynagas, ее газовоз «Ob River» первым прошел по Северному морскому пути. Представлены газовозы с установками регазификации. Рассмотрены российские проекты СПГ, развиваемые ПАО «Газпром»: «Сахалин-2», «Балтийский СПГ», «Владивосток СПГ» и регазификационный терминал в Калиниградской области. Приведена информация о проектах «Ямал СПГ» и «Арктик СПГ», развиваемых ОАО «НОВАТЭК». Отражено развитие СПГ-проектов ПАО «НК «Роснефть».Показан флот судов-газовозов российского ПАО «Совкомфлот», для которого спущен на воду головной газовоз по проекту «Ямал СПГ». Отмечается, что развитие газовозного флота стимулируется освоением новых месторождений и расширением добычи на уже действующих. Рынок СПГ разделяется преимущественно на бассейны, в пределах которых ведется добыча природного газа. Прежде всего, это Тихоокеанский и Атлантический бассейны. Наиболее объемным по количеству поставляемого газа является регион Среднего Востока.В статье анализируется информация по странам-экспортерам нефти, что в значительной степени предопределяет возможные направления её транспортировки. Наибольшими запасами природного газа обладают Иран, Россия, Катар, Туркменистан и страны Ближнего Востока. Однако отмечается, что объем добываемого газа не всегда свидетельствует о его экспорте. Например, Саудовская Аравия и Иран основную часть своего газа потребляют внутри страны.
Ключевые слова
Высота центра тяжести контейнера нормирована ведущими классификационными обществами как половина высоты контейнера. В основе расчетных алгоритмов грузовых программ, используемых на контейнеровозах, лежит правило, согласно которому центр тяжести контейнера соответствует его геометрическому центру. При этом на практике очень часто фактический центр тяжести не совпадает с геометрическим, что приводит к изменению значения метацентрической высоты судна как одного из критериев остойчивости. В результате экипаж судна получает недостоверные данные о значении метацентрической высоты. Последующие операции по балластировке и бункеровке судна, основанные на неверных данных, могут, как минимум, привести к неоправданным расходам или даже оказать негативное воздействие на безопасность судна. В работе предложен алгоритм оценки влияния положения центра тяжести контейнера на метацентрическую высоту контейнеровоза. Поставлены задачи: определить возможное положение центра тяжести контейнера исходя из реальных требований технологии перевозки грузов в контейнерах; оценить влияние изменения положения центра тяжести в установленных пределах на остойчивость контейнеровоза расчетно-экспериментальным путем с использованием программ расчета остойчивости действующих современных крупнотоннажных контейнеровозов. Рассмотрены несколько вариантов загрузки контейнеровозов двух типов: реальные варианты загрузки и смоделированные - включающие условия, заданные в рамках данной работы. В ходе расчетного эксперимента получены результаты, позволяющие считать, что принятые стандарты в отношении положения центра тяжести контейнера обоснованы. Доказано, что фактическое положение центра тяжести контейнера практически всегда приводит к увеличению фактической метацентрической высоты судна по сравнению с расчетной. Подчеркнуто, что экипажу судна важно располагать достоверной информацией о положении центра тяжести контейнеров на стадии планирования загрузки для обеспечения безопасности и экономически эффективной работы судна.
Ключевые слова
Современные процессы пассажирских терминалов характеризуются динамической изменчивостью, необходимостью учета разнородных параметров, критериев безопасности, анализа надежности, а также непрерывного исследования процессов обработки пассажиров. Для любого современного терминала необходимо использование инструмента для моделирования пассажирских потоков (некоторой транспортной модели) с целью получения аналитической информации, касающейся операционной деятельности для принятия решения о работе служб порта, о количестве необходимого персонала для обслуживания пассажиров, в соответствии с исходным расписанием заходов судов, о решении группы задач прогнозирования работы терминала. Объектом исследования в работе выбран Пассажирский порт Санкт-Петербург«Морской фасад». Особую сложность вызывает выбор математической модели и практические условия внедрения транспортной модели на конкретный объект. В статье рассмотрен подход анализа операционных процессов с использованием теории надежности, приводятся условия использования графовых моделей. Качественное применение моделей теории надежности требует большого объема статистической информации о работе терминала, что является, на практике, условием ограничения использования данного подхода. Предложен метод определения потенциальных центров скопления пассажиропотоков сиспользованием геометрических особенностей терминала. Для исследования пассажирских потоков предложено использование логистической цепи перемещения пассажиров. В статье предложена новая логика программного инструментария, отражающего операционные процессы в морском пассажирском терминале. В логику инструмента внесены условия фиксации сбоев и задержек. Особое внимание уделено условиям применения и внедрения разработанного инструментария в реальные процессы пассажирского терминала. Рассматриваются достоинства использования подобных систем при их внедрении на начальных этапах эксплуатации терминала. Дополнительно в работе сделан вывод об эффективности использования подобных систем для анализа правильности организации внутреннего пространства терминала. Результатом исследования являются примеры аналитической информации по прогнозу операционной деятельности терминала, по анализу загруженности и эффективности организации.
Ключевые слова
Рассмотрены результаты батиметрической съемки, выполненной в Северном Ледовитом океане арктическими государствами с использование современных гидрографических технологий, в течение последних 10 - 15 лет. Отмечается, что интерес к исследованию рельефа дна Центрального Арктического бассейна возник в последнее десятилетие в связи с проблемой определения внешней границы континентального шельфа в Арктике. В этот период арктические государства вступили в гонку по обоснованию внешних границ своего континентального шельфа. Точная батиметрическая съемка является основой для обоснования положения зоны основания континентального склона и поиска точки максимального изменения градиента на батиметрическом профиле - точки подножия континентального склона - основы для построения формульных линий рельефа в соответствии с требованиями ст. 76 Конвенции ООН по морскому праву. Одна из ограничительных линий связана с точным установлением положения изобаты 2500 м, что также требует проведение детальной съемки с использованием современных гидрографических технологий.Дан краткий исторический обзор исследований рельефа Северного Ледовитого океана. Подчеркивается российский приоритет, отраженный в большинстве топонимов форм подводного рельефа, названных в честь отечественных исследователей, а также созданных батиметрических картах. Приводится обзор батиметрических работ, выполненных Данией, Канадой, США и Россией в период 2000 - 2016 гг., с использованием современных гидрографических технологий: многолучевых эхолотов и средств спутникового позиционирования, а также геоинформационного программного обеспечения. Отмечается, что эти работы были направлены в первую очередь на обоснование внешних границ континентального шельфа приарктических государств. Обсуждаются версии цифровой международной батиметрической карты Северного Ледовитого океана и источники данных, положенные в ее основу. Показаны имеющиеся в свободном доступе источники батиметрических данных и цифровые модели рельефа дна. Сделан вывод о том, что на сегодняшний день рельеф дна Амеразийского бассейна Северного Ледовитого океана является наиболее изученным. Приведены основные полученные результаты и оценка качества подводного рельефа по результатам многолучевой съемки на больших глубинах.
Ключевые слова
Методы обработки многолучевой гидроакустической информации, реализованные в современных гидрографических системах, касаются главным образом батиметрии. Однако современный многолучевой эхолот позволяет также получать и данные обратного рассеивания. До настоящего времени не существует универсального стандартного подхода для обработки и интерпретации данных обратного рассеивания многолучевых эхолотов (МЛЭ). Фирмы-разработчики многолучевых эхолотов используют собственные методы первичной обработки данных обратного рассеивания и предлагают различные методы визуализации этих данных. Все данные обратного рассеивания, собранные с помощью систем МЛЭ, являются производными от интенсивности обратного рассеивания, или её квадратного корня, который является мгновенной амплитудой, обычно называемой огибающей обратного рассеивания (ОР). Для получения оценок коэффициента ОР морского дна и его угловой зависимости важно знать, интенсивность или амплитуда ОР были записаны эхолотом. В настоящий момент существует четыре возможных способа записи данных ОР, применяемых в современных гидроакустических многолучевых системах. Целью данной работы является устранение неопределенности в области сбора и обработки данных обратного рассеивания морского дна. В статье рассмотрены существующие методы записи данных обратного рассеивания, применяемые в современных высокочастотных многолучевых эхолотах, а также соответствующие методы обработки этих данных. Отмечается, что выбор метода записи данных ОР системой МЛЭ зависит от конкретной цели изучения или исследования морского дна. Для получения мозаик ОР морского дна из перекрывающихся данных МЛЭ необходимо принимать во внимание и компенсировать влияние угла падения на силу ОР. Дополнительно рассмотрены возможные ошибки, которые могут появиться при обработке данных обратного рассеивания. Такие ошибки проиллюстрированы данными, собранными с помощью МЛЭ типа «Reason SeaBat» и других современных многолучевых систем.
Ключевые слова
Статья посвящена проблеме разработке количественных показателей и методик оценки безопасного плавания по высокоширотным трассам Северного морского пути (СМП). В ней рассмотрены навигационные особенности арктического мореплавания. Приведены сравнительные статистические данные об интенсивности судоходства в периоды летне-осенней и зимне-весенней навигации в восточном и западном секторах Арктики. Отмечены основные тенденции и перспективы СМП, связанные с увеличением интенсивности арктического судоходства и увеличением доли крупнотоннажных судов. Приведен обзор методов оценки вероятности навигационных аварий, связанных с недостаточной гидрографической изученностью рельефа дна. Отмечается, что в условиях мелководья и недостаточной изученности рельефа дна движение судов в акватории СМП организовано по рекомендованным маршрутам, а движение крупнотоннажных судов - по полосам, в пределах которых выполнено площадное обследование. Поставлен вопрос о допустимом отклонении пути судна от рекомендованной полосы движения. Перечислены условия, при которых решение этого вопроса приобретает важное практическое значение. Для оценки допустимого отклонения пути судна от обследованной полосы предложено использовать метод статистического прогнозирования временных трендов, адаптированный к задачам проектирования арктических водных путей с учетом геоморфологических особенностей шельфа арктических морей. В работе определены необходимые критерии и приведены основные расчетные формулы, позволяющие оценить величину допустимого отклонения пути судна вправо и влево от обследованной полосы в зависимости от её ширины, характера рельефа дна и уровня доверительной вероятности. Приведены основные результаты анализа полученных формул. Дана общая оценка разработанного метода и определены направления его совершенствования.
Ключевые слова
В статье рассмотрен новый трехуровневый подход к моделированию и расчету параметров напряженно-деформированного состояния элементов конструкции из полимерных композиционных материалов, обладающих явно выраженной анизотропией физико-механических свойств. Данные конструкции из полимерных композиционных материалов в виде тел вращения (валопроводы, оболочки, сосуды под давлением и т. д.) находят широкое применение в судостроении. У подобных композиционных материалов имеются существенные преимущества по сравнению с традиционно используемыми для этих целей сплавами металлов, поскольку они обладают меньшим весом, нечувствительны к локальным дефектам, а самое главное - более долговечны и для отдельных конструкций технологичны. При решении инженерных задач необходимо достаточно точно оценивать параметры напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкционного композиционного материала, а также возможности их регулирования. На каждом уровне расчета производится оценка собственных зависимостей, которые в итоге определяют функцию итогового напряженно-деформированного состояния композиционного материала в рассматриваемой конструкции: уровень 1 - общий подход оценки НДС в зависимости от главных осей, уровень 2 подразумевает учет адгезионных характеристик матрицы и армирующего волокна, на уровне 3 оценивается влияние наполнителей и модификаторов в матрице. В статье изложены результаты, которые показывают, что в разных плоскостях (0º, 45º, 90º), в зависимости от условной оси симметрии укладки волокна при намотке, существенно меняются постоянные упругости, причем они могут иметь несколько экстремальных значений в зависимости от сочетания величин модулей упругости и коэффициентов поперечной деформации. Приведены зависимости и отдельные результаты расчетов, а также построенные на их основе эпюры, например по оси ОХ, подтверждающие анизотропию свойств основных физико-механических характеристик композиционного материала. В целом предложенная теория после дополнительных экспериментальных исследований может быть адаптирована не только для расчета тел вращения, полученных методом намотки, но и для других конструктивных исполнений, например методом прессования.
Ключевые слова
В современном судостроении при изготовлении судовой запорной арматуры находят широкое применение новые материалы. Среди конструкционных металлических сплавов это сплавы титана, а среди композитных материалов триботехнического назначения широко используются керамика и углепластики. Сочетание этих материалов в нагруженных парах трения объясняется спецификой перекачиваемых жидких сред через элементы судовой запорной арматуры. Высокая агрессивность и температурный фактор играют решающую роль при выборе материалов. Контактирующие поверхности деталей пар трения после механической обработки резанием лезвийным или абразивным режущими инструментами, сразу не могут обеспечить надежной работы сопряжения без заедания или заклинивания. Это в первую очередь объясняется плохими триботехническими характеристиками титанового сплава. На предприятиях судостроительной отрасли применяют сравнительно дорогие и энергозатратные методы поверхностного упрочнения, связанные с ионной имплантацией примесных атомов металла, обладающих повышенной твердостью по отношению к титановому сплаву, либо используют технологические операции пластического деформирования, создающего наклеп поверхности. Сейчас появились методы лазерного упрочнения поверхности в сочетании с нанесением регулярного микрорельефа. Данным исследованиям с точки зрения повышения триботехнических свойств поверхности титановых образцов трения и посвящена предложенная статья. В статье достаточно подробно изложены основные моменты, касающиеся технологии подготовки образцов и ответных контртел, технологии нанесения регулярного микрорельефа с помощью лазера, расписана методика и режимы триботехнических испытаний и методов инструментальной оценки износа и показателей поверхностного слоя образцов трения. Полученые результаты исследований являются новыми и уточняют отдельные постулаты общей теории трения и износа относительно пары: композиционный материал (углепластик) - титановый сплав.
Ключевые слова
В статье приведен алгоритм, методология определения и расчета элементов системы вентиляции и кондиционирования с быстропеременным расходом воздуха на примере одной зоны производственного помещения - участка механической обработки заготовок из композиционных полимерных материалов, применяемых в современном судостроении. При обработке композиционных полимерных материалов выделяется большое количество вредных примесей, существенно меняется газовый состав в рабочей зоне, увеличивается риск выброса в окружающую среду вредных примесей от разрушения матрицы и армирующих волокон, поэтому достаточно актуальными являются исследования, посвященные вопросам защиты оператора и зоны промышленных помещений предприятий судостроительной отрасли от вредных выбросов, а также общему давлению на окружающую среду и снижению класса опасности производства. Представленные технические решения, которые могут быть использованы на этапе проектирования, на базе современных комплектующих предполагают выполнение заданных требований по штатной эксплуатации системы приточной вентиляции и кондиционирования рабочей зоны. Предлагается методологическое решение, соответствующее заданным требованиям технических норм подобных объектов эксплуатации. С целью повышения точности, быстродействия и энергоэффективности синтезирована система, объединяющая собственно вентиляцию, кондиционирование и количественное регулирование приточного воздуха, в том числе по процентному составу СО . Приведен пример расчета вентиляционных параметров устройства и создана математическая модель объекта по газовой среде. Произведен анализ работы предложенной системы в программном пакете Matlab. Полученные в виде графиков и диаграмм результаты достаточно наглядно иллюстрируют протекающие переходные процессы вентиляции и кондиционирования воздуха на всех этапах и точно учитывают малейшие изменения газового состава и состава пылевоздушной смеси, образующейся в рабочей зоне у каждого обрабатывающего центра.
Ключевые слова
Статья содержит анализ научных работ, посвященных исследованию циклов тепловых двигателей, в которых имеют место отклонения от классических определений термодинамических понятий и некорректное использование терминов. На основании рассмотренных в статье публикаций показано, что неточное использование терминов и определений приводит к неверным научным выводам, снижая результативность исследований. В статье представлен термодинамический метод исследований как основной инструмент изучения и анализа циклов, показано различие теоретических и действительных циклов тепловых двигателей, указано на необходимость обязательного учета диссипации и деградации энергии в реальных процессах и действительных циклах тепловых двигателей. Особое внимание в статье обращено на недопустимость применения термодинамических уравнений, полученных для идеальных газов при исследовании и сравнении циклов действительных тепловых двигателей с реальным рабочим телом. Представлена схема процесса перехода от первичного энергоносителя (топлива) к полезной механической работе и сопряженная с ним система коэффициентов полезного действия, а также приведены соотношения, связывающие их. Представлен гипотетический идеальный цикл для реальных интервалов температур и давлений, обобщающий идеальные циклы двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных двигателей, позволяющий установить предельно достижимый термический коэффициент полезного действия идеального цикла в реальных условиях. Содержащиеся в статье рекомендации относительно циклов тепловых двигателей позволяют более точно сформулировать цели исследований, корректно использовать термодинамический метод, основные законы термодинамики и термодинамические формулы, получать точные научно обоснованные выводы во избежание изобретения вечного двигателя второго рода.
Ключевые слова
Объектом исследования является главный двигатель 8NVD 48A-2U СТР «Сабск», у которого провернулись тонкостенные вкладыши пятого и шестого рамовых подшипников, после его капитального ремонта. Цель выполненного исследования - определение причин проворачивания вкладышей рамовых подшипников. Для обеспечения надёжной работы рамовых подшипников необходимо выполнять следующие мероприятия: проверять натяг подшипника; обеспечить смазку подшипников; контролировать чистоту масляных фильтров; контролировать температуру смазочного масла; контролировать чистоту смазочного масла; проверять размеры постелей рамовых и шатунных подшипников. В опубликованных работах по выходу из строя подшипников рассматриваются только причины отказов, которые могут возникать как вторичные при некачественной эксплуатации. В статье приведён пример повреждений вкладышей рамовых подшипников двигателя 8NVD48A-2U. Исследования характера повреждений вкладышей рамовых подшипников коленчатого вала показали, что основной причиной проворачивания вкладышей 5-го и 6-го рамовых подшипников было отсутствие натяга вкладышей подшипников вследствие некачественно выполненного ремонта. Кроме того, не была выполнена ревизия подшипников коленчатого вала после ходовых испытаний, т. е. люди, выполнявшие ремонт, отнеслись к нему непрофессионально и халатно. Негативно сработал человеческий фактор, что вызвало аварийную остановку судна. Приведён другой пример, когда в результате правильных действий судового экипажа начало развития аварийной ситуации на главном дизеле типа NVD рыболовного сейнера было обнаружено своевременно.Примеры свидетельствуют о том, что человеческий фактор является одной из основных причин аварий судовых энергетических установок. В этой связи весьма важно, чтобы судовой экипаж был подготовлен к правильным действиям при возникновении аварийной ситуации в машинном отделении. Для предотвращения негативного влияния человеческого фактора рекомендуются информационные и обучающие меры.
Ключевые слова
Задачей данной работы являлось повышение работоспособности поршневых канавок головок поршней судовых малооборотных дизелей. В настоящее время существующие технологии восстановления поршневых канавок головок поршней не обеспечивают необходимую их долговечность. Наиболее перспективной технологией является технология восстановления канавок путём установки противоизносных колец. Однако данная технология нуждается в дальнейшем совершенствовании, так как долговечность головок поршней, восстановленных данным способом, не превышает 16 тыс. ч. Практически, единственным способом упрочнения данных колец является лазерная обработка. К существенному недостатку лазерного упрочнения без оплавления поверхности можно отнести низкую глубину зоны лазерного воздействия, которая достигает 0,3 мм. В свою очередь, существенным достоинством лазерной обработки является отсутствие какого-либо коробления детали вследствие небольших глубин термического влияния. Перспективным способом упрочнения рабочей поверхности противоизносных колец является способ лазерного упрочнения с оплавлением поверхности, так как, используя данный способ, можно значительно увеличить глубину упрочнённого слоя.В работе исследовалось влияние лазерного упрочнения с оплавлением поверхности чугунного противоизносного кольца на твёрдость зоны лазерного воздействия, так как в настоящее время нет детальных исследований закономерности изменения глубины и структуры зоны лазерного воздействия в зависимости от изменения параметров лазерной обработки. В результате проведённого экспериментального исследования было выявлено, что при лазерном упрочнении с оплавлением поверхности глубина зоны лазерного воздействия достигает 1 мм, что значительно больше, чем при лазерном упрочнении без оплавления поверхности. Выведены формулы для расчёта глубины лазерного воздействия для чугунов в зависимости от плотности полезной мощности и скорости перемещения лазерного луча.
Ключевые слова
Статья посвящена решению одной из важнейших задач технической диагностики электротехнических систем, посвященной определению их состояния в процессе наладки и эксплуатации. Диагностическими параметрами являются выходные параметры системы в режиме ее тестового диагностирования. Показано, что для оценки состояния системы и определения ее запаса работоспособности необходима информация о границе области работоспособности. Выделены и рассматриваются три основных способа аппроксимации области работоспособности. Раскрывается сущность метода контроля состояния электротехнических систем по их выходным характеристикам. Анализируются возможные способы задания области работоспособности. Приводятся алгоритмы отображения области работоспособности и других допусковых областей из пространства параметров комплектующих элементов системы в пространство ее выходных, измеряемых характеристик. Для отображения областей из пространства внутренних параметров системы в пространство ее выходных параметров предложено использование факторных моделей, формируемых на основе метода планирования эксперимента. Получены правила распознавания принадлежности или непринадлежности вектора фактического состояния системы ее области работоспособности, а также допусковым областям, которые характеризуют конкретные значения запаса работоспособности системы и определяются формой ее задания. Для электротехнических систем, имеющих вид систем управления, рассматривается альтернативный метод получения уравнений гиперповерхностей, ограничивающих область работоспособности, основанный на построении желаемой частотной характеристики. Приводится пример синтеза системы управления электропривода постоянного тока с подчиненным регулированием координат. Для случая, когда область работоспособности аппроксимирована совокупностью линейных гиперплоскостей и известны статистические данные о законах распределения первичных параметров системы, рассматривается статистический метод пересчета исходной области работоспособности в пространство измеряемых (контролируемых) характеристик. Излагается методика оценки методической погрешности определения состояния электротехнических систем, основанная на методе статистического моделирования и использовании ЛПτ-последовательностей, на основе которых формируется множество псевдослучайных точек. Предлагаемая методика иллюстрируется примером.
Ключевые слова
В статье рассматривается возможность использования спутниковых систем связи для целей мониторинга судов в высоких широтах. Показано, что возрастающая роль Арктики в экономике обуславливает необходимость надежной и бесперебойной связи контроля положения судов. Приводятся проблемы, стоящие перед традиционной высокочастотной связью в высоких широтах. Высказывается предположения о необходимости использования спутниковой связи, альтернативной системе ИНМАРСАТ. Показано, что текущее состояние систем мониторинга основывается на возможностях системы ВИКТОРИЯ с использованием систем связи ИНМАРСАТ и АРГОС. Проводится общая оценка спутниковых низкоорбитальных и среднеорбитальных систем связи с круговыми орбитами для решения задач мониторинга. Сравниваются возможности систем по энергетике, зоне охвата, количеству спутников в системе, пропускной способности и времени контакта. Анализируются характеристики низкоорбитальных спутниковых систем ИРИДИУМ, ГЛОБАЛСТАР, ОРБКОММ, АРГОС, TELEDESIC, CELESTRI, отечественных систем РОСТЕЛЕСАТ, СИГНАЛ, ГОНЕЦ, КУРС, среднеорбитальных систем ОДИССЕЙ и АЙКО. Рассмотрены характеристики и внешний вид терминалов систем, приводятся материалы по использованию направленных зональных лучей, особенностям обмена информацией со спутниками и при межспутниковом обмене в некоторых случаях. На основании анализа дана сравнительная таблица характеристик систем связи. Сформулировано заключение о возможности использовании систем для целей мониторинга либо постоянно, либо по расписанию. Предложено использовать спутниковые системы АРГОС, КУРС, ОРБКОММ и ГОНЕЦ как альтернативные системы для мониторинга судов в Арктике и на трассах Северного морского пути в связи с невозможностью использования системы ИНМАРСАТ.
Ключевые слова
Задача оптимального управления в системе электродвижения судна по критерию минимума потерь, обеспечивающего желаемые переходные процессы и заданное значение выходной целевой функции, решена с использованием методов теории автоматического регулирования. Судовая электроэнергетическая система судна с системой электродвижения рассмотрена как совокупность подсистем управления в соответствии с основными элементами судовой системы. Сформулирована цель оптимального управления - повышение эффективности передачи энергии от двигателя к движителю за счет снижения потерь энергии. При этом судовая электроэнергетическая система с системой электродвижения рассмотрена как единая система с множеством переменных управления, каждая из которых настроена на свой оптимум. Предложено решение задачи оптимального управления как совокупность систем с контурами оптимального управления, настроенных на технический оптимум, и оптимальным регулятором. Представлена структура построения системы оптимального управления динамической системы. Получено аналитическое решение для формирования оптимального регулятора с оптимальным управлением. Построена математическая модель судовой электроэнергетической системы с системой электродвижения гребной дизель-электрической установки с униполярными машинами. Для реализации был использован математический редактор SIMULINK (приложение MATLAB). При этом целевой выходной функцией была принята скорость вращения винта. Проведено исследование работы модели при раздельном управлении подсистемами и оптимального управления по критерию минимума потерь энергии. Показана эффективность построения оптимальных систем управления при передаче энергии от теплового двигателя к исполнительному механизму, зависимости потерь от скорости вращения винта по сравнению с раздельным управлением системами судна.
Ключевые слова
В статье рассматривается решение проблемы с дефицитом электрической энергии в труднодоступных регионах, в местах экологических катастроф, на судовых кораблях дальнего следования за счет разработки энергоэффективный установки, работающей на возобновляемых источниках энергии, компактных размеров и с возможностью быстрого монтажа и запуска. За счет разработки экспериментального стенда солнечной электростанции и экспериментальных исследований получены необходимые тепловые параметры для работы с мини-паровой турбиной, работающей на паре с температурой более 190 °C и с давлением 5 Бар. Приведено описание возможности получения энергии для электростанции за счет преобразования солнечной энергии в тепловую при помощи солнечных коллекторов и солнечных концентраторов. Приведены технические характеристики устройств, предназначенных для преобразования солнечной энергии в тепловую. Проведен анализ, на основании которого выбраны оптимальные методы для преобразования солнечной энергии. Представлен экспериментальный стенд с новым методом выработки электрической энергии за счет использования тепловой энергии солнца. Рассчитаны характеристики паровой турбины для работы в составе солнечной электростанции. Представлена и описана схема выработки пара. Приведены результаты производительности электростанции для различных времен года при использовании различной площади солнечного концентратора и количества трубок вакуумного коллектора. На основании экспериментальных исследований и теоретических расчетов впервые получена зависимость окупаемости станции при использовании концентратора и коллектора от региона использования установки. Выявлены зависимость окупаемости установки от площади солнечных концентраторов и количества трубок вакуумных коллекторов. Доказана целесообразность использования солнечных коллекторов и солнечных концентраторов в составе электростанции для выработки электрической энергии от одного комплекса в объеме 7,5 кВт∙ч на территории Российской Федерации.
Ключевые слова
Цель работы состоит в улучшении качественных показателей удержания судна на курсе - повышении точности и надежности управления судном по отношению к возмущениям угла крена, угловой скорости вращения и шумов измерений, требующих компромиссных решений, связанных с выбором быстродействия системы и точности оценки вектора состояния. В реальных условиях вектор состояния не всегда доступен для измерения. Не менее сложной задачей является измерение возмущений, которые приводят к появлению дополнительных составляющих ошибки оценки переменных состояния и снижают точность управления. Для реализации системы в реальном времени оценки должны производиться с использованием методов и вычислительных процедур стохастической и, в частности, биномиальной фильтрации.Рассматривается метод синтеза динамического наблюдателя полной размерности (наблюдателя Калмана), отличающийся тем, что он позволяет уменьшить погрешность оценки 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, выполненного на основе предложенного алгоритма. Результаты расчета переменных состояния и возмущений, полученные с использованием канонических форм уравнений состояния, соответствуют оптимальным (по быстродействию) переходным процессам в рассматриваемых моделях судового объекта при переводе его из начального состояния в установившееся состояние за минимальное время.
Ключевые слова
В статье рассматривается задача слежения за маневрирующим объектом распределённой морской системой наблюдения (РМСН), предполагающая интеграцию больших объемов разнохарактерной информации. Главное предназначение таких систем состоит в обеспечении условий навигации, мониторинге обстановки, спасении жизни людей в различных ситуациях. РМСН можно рассматривать как распределенную компьютерную систему, включающую набор сервисных подсистем для различных групп и уровней пользователей. Такая система высокого уровня базируется на данных ряда существующих морских информационных систем (AIS, ECDIS, OPTIMARE, GMDSS). Важнейшую проблему при разработке таких систем представляют вопросы интеграции информации, поступающей в различной форме от различных источников, и вопросы учета ограничений типа неравенств, отражающих особенности акватории. При этом даже при наличии больших объемов входных данных серьезные сложности для алгоритмов слежения вызывают глухие участки в последовательностях наблюдений продолжительностью от минут до часов. Аналитические решения здесь возможны только в узком классе моделей эволюции, измерений и экзогенной информации.В работе рассмотрены подходы к слиянию информации от различных источников при оценивании координат и параметров движения подвижного объекта в системе виртуальных сценариев его поведения. Предложены новые конструкции фильтров, основанные на возможностях выборочного представления апостериорной плотности распределения оценки. Предлагается общий сценарный подход для последовательного анализа ситуационных гипотез, основанный на синтезе аналитической техники и процедур компьютерного моделирования. На выходе фильтра на каждом шаге появляется векторная выборка, интерпретируемая как выборка из апостериорного распределения, которой можно распорядиться различными способами. Например, апостериорная вероятность попадания в некоторую зону может оцениваться как доля выборочных значений, попавших в эту зону, точечная оценка - как одна из характеристик центра и т. д.
Ключевые слова
В статье рассматривается применение полиномиальных моделей для произведения расчетов характеристик хранения и переработки рефрижераторных контейнерных грузов. Система рассматривается на примере контейнерного терминала, имеющего условно-функциональные секции с определенным коэффициентом заполнения, на который поступает нерегулярный неоднородный поток судов с результирующей интенсивностью. Техническое оборудование порта, предназначенное для импорта и экспорта, не всегда может быть готово к хранению или обработке контейнерных грузов. В связи с этим необходима разработка моделей, которые позволяют оптимизировать и уменьшить затраты на оборудование и ресурсы. При проектировании сложных систем обслуживания контейнерных терминалов разумно использовать систему совместимых и информационно-объединяемых полиномиальных моделей, которые определяются на основе методов активной идентификации. Актуальная теория определения сложных систем неразделимо связана с теориями оптимального управления и оптимального планирования эксперимента. Планирование вычислительного эксперимента осуществляется с помощью специализированных вычислительных моделей и обработки полученных результатов в соответствии с установленными критериями оптимальности, которые позволяют осуществить активную идентификацию процессов обработки и хранения рефрижераторных контейнерных грузов, т. е. получить совокупность совместимых моделей, которая благодаря учету используемых параметров исследуемых систем обслуживания демонстрирует полиномиальные зависимости различных показателей качества процессов. Под полиномиальными моделями процессов переработки рефрижераторных контейнерных грузов будем понимать полиномиальные зависимости: функции отклика от управляемых факторов. Управляемые факторы принимают значения нормированных параметров, равные 1,0 и -1. При расчетах будем использовать переход от ненормированных параметров (естественные обозначения) к нормированным параметрам и обратно.
Ключевые слова
В работе рассматриваются основные проблемы синергии различных по архитектуре и функциональному назначению учебных и аналитических информационных систем учебного заведения в рамках единой информационной среды. Предложен новый подход на базе собственного программного интегратора, тренажера и системы аттестации знаний, а также методы анализа учебной информации в рамках единой информационной системы. Данная система базируется на глубокой взаимной интеграции базы знаний изучаемой предметной области, накопленной в результате функционирования различных систем автоматизированного управления технологическими процессами и методических знаний по управлению процессом подготовки инженеров водного транспорта. Целью и задачей исследований является разработка и адаптация средств формализации знаний инженеров водного транспорта; формализация знаний о процессах подготовки инженеров водного транспорта для сферы программной и системной инженерии, информационных систем и технологий; разработка базовой модели сети взаимодействия основных узлов и компонентов учебного процесса и его алгоритма управления. В работе использованы методы математического и сетевого моделирования, теории множеств, методы теории системного анализа сложных систем принятия решений. Рассмотрены вопросы повышения эффективности образовательного процесса за счет автоматизации оценки качества освоения практического и теоретического материала. Получены и проанализированы результаты работы автоматизированной системы подготовки специалистов водного транспорта в области информационных систем и технологий, а также в сфере инженерии. Продемонстрирована эффективность такой системы, выявлен потенциал по автоматизации документального процесса сопровождения деятельности учебного заведения.
Ключевые слова
В данной статье рассматривается разработка моделей и процедур интервальной оценки результатов контроля знаний в компьютерных системах с применением методов, основанных на законах биноминального распределения и геометрического распределения как частного случая отрицательного биноминального распределения. Предложен новый переход от точечных оценок эмпирической частости успешного выполнения тестовых заданий к интервальным оценкам вероятности этой успешности, позволяющим определять погрешность и доверительный интервал полученных оценок. Также разработаны модели критериально-ориентированного оценивания в компьютерных системах тестирования, доказано, что данные модели повышают результаты текущего педагогического контроля. Для того чтобы осуществлять военно-профессиональную подготовку специалистов ВМФ, необходима соответствующая учебно-материальная база. Основу такой базы раньше всегда составляли действующие учебные и тренировочные образцы военной техники и вооружения, которые ранее поступали в военно-морские учебные заведения в достаточном количестве и обеспечивали необходимый уровень как теоретической, так и практической подготовки будущих офицеров ВМФ. В результате резкого сокращения в 1990 гг. отраслей военно-промышленного комплекса, разрабатывающих технику и вооружения для ВМФ, новейшие образцы этой техники и вооружений теперь изготовляются не сериями, а отдельными экземплярами. Вопрос о производстве учебных и тренировочных образцов не стоит вообще. В этих условиях в качестве единственного средства, способного обеспечить военно-профессиональную подготовку, могут рассматриваться только виртуальные аналоги образцов военной техники и вооружения, разрабатываемые средствами информационных технологий, т. е. тренажерно-обучающие системы ВМФ. Разработка и применение предлагаемых в данной статье моделей интервального оценивания результатов критериально-ориентированного тестирования обеспечивает переход от точечных оценок эмпирической частости к оценкам вероятности правильного действия, которые имеют количественно оцениваемый доверительный интервал. Последнее обеспечивает применение этих моделей для решения задачи автоматизации управления процессом критериально-ориентированного тестирования в целях обеспечения его оперативности путем остановки процедуры предъявления техническое задание после получения оценки заданной достоверности.
