На современном этапе развития транспортной науки, характеризующемся широким использованием статистических и объектно-ориентированных подходов, «мягких» вычислений и прочих достижений дискретной математики, расчетно-аналитические методы, использующие простые алгебраические и даже арифметические формулы, представляются архаичными и малоэффективными. В то же время их роль как инструментов поверки самых изощренных имитационных моделей трудно переоценить. Любая модель, адекватность которой не может быть объективно доказана, имеет ничтожную прагматическую ценность. Ряд эксплуатационных расчетов, как показывает практика, необходимо производить оперативно, в режиме диспетчерского управления. Это исключает применение громоздких аппаратных вычислений, доступных в основном для специалистов. С другой стороны, результаты подобных расчетов зачастую носят оценочный характер, необходимый для понимания каких-либо тенденций развития или укрупненных свойств исследуемых систем. Таким образом, важным оказывается порядок результирующих цифр и не требуется исчерпывающая точность определяемых результатов, т. е. расчеты производятся«на определенном уровне неопределенности». В работе описываются простые статические модели, которые используются как инструмент бенчмаркинга при решении практических задач планирования сложных сетей поставки и как эталоны при установлении валидности, калибровке и доказательства адекватности имитационных моделей комплексных интермодальных сетей контейнерной доставки грузов. Результаты моделирования позволят определить фактически необходимые технологические параметры действующих контейнерных систем грузораспределения, в том числе спрогнозировать потребность в транспортных средствах - линейных и фидерных, уточнить актуальные составы парков контейнеров, включая количества в движении порожнём, в грузу, находящихся на хранении и в ремонте, спрогнозировать количество погрузочно-разгрузочных мест на проектируемых терминалах и потребность в основном перегрузочном оборудовании.
Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова
2017. — Выпуск 2
Содержание:
Целью работы является обзор и анализ функциональных характеристик и особенностей современных навигационных систем планирования маршрутов и программных компонент, выполняющих функции маршрутизации. Рассмотрены наиболее распространенные программные инструменты «Navi-Planner» компании Транзас, «PassageManager» компании ChartCo, «Bon Voyage System» компании StormGeo, «Ship Performance Optimisation System» компании MeteoGroup, «Commercial Marine Vessel Routing» компании Jeppesen. Программные оболочки продуктов имеют интуитивно понятный графический интерфейс и позволяют учитывать погодные факторы в процессе формирования и оптимизации маршрута. Приложение Navi-Planner 4000 обеспечивает безопасную и эффективную предварительную прокладку, а также выполнение плана перехода по маршруту с учётом погодных факторов. Программная оболочка PassageManager позволяет получить доступ ко всем услугам компании ChartCo. Продукт Bon Voyage System (BVS) выполняет оптимизацию морского рейса по погодным условиям и позволяет получать оценку стоимости рейса в процессе его планирования с учетом скорости судна и расхода топлива. Система погодной навигации планирования маршрутов Ship Performance Optimisation System (SPOS) позволяет отображать на экране ЭКНИС предлагаемый оптимальный маршрут и гидрометеорологическую обстановку. Commercial Marine Vessel Routing предлагает услуги по маршрутизации морских судов за счет точного моделирования движения судна с учетом окружающей обстановки. Основные возможности приложения VVOS заключаются в автоматическом построении оптимизированных маршрутов. Знание особенностей, предлагаемых на рынке программных компонент маршрутизации морских судов, облегчит конечному пользователю выбор соответствующего приложения. Отмечено, что в случае пересчета судоводителями маршрута после каждого обновления прогноза погоды добавляется субъективный подход экипажа к выбранному маршруту. При прокладке сложных маршрутов, при наличии навигационных препятствий и обхода метеорологических фронтов влияние человеческого фактора может привести к нежелательным результатам. В заключительной части работы приведены рекомендации по выбору системы в зависимости от поставленных задач.
Ключевые слова
Приведены описание процедуры и результаты длительного АИС-мониторинга скоростного режима судов, следующих по открытому прямолинейному участку Калининградского морского канала.В целях мониторинга использована информация, размещаемая в открытых официальных источниках: мгновенные значения скорости судов как непосредственно в момент прохода канала, так и за прошедший период, а также осадка судов (сайт marinetraffic.com), суточный план-график и журнал движения судов в порту Калининград (сайт ФГБУ «Администрации морских портов Балтийского моря»).В течение мониторинга, в период с 20 июля 2015 по 20 июля 2016 г., произведены наблюдения в отношении 2518 проходов судов как на выход из порта, так и на вход в порт Калининград. Для каждого из судов было зафиксировано максимальное значение скорости, достигнутое на исследуемом участке. В результате обработки всего массива данных о скорости судов определено, что 16,8 % проходов сопровождалось нарушением (превышением) абсолютного ограничения скорости, равного 10 уз, а в более половине случаев (52,9 %) суда шли со скоростью, превышающей разрешенную нормативным документом («Обязательными постановлениями») для их осадки. Около 70 % нарушений скоростного режима характеризовалось превышением скорости не более чем на 1 уз. В 21,6 % случаев превышение находилось в пределах 1 -2 уз. Наибольшее из зафиксированных значений скорости составило 12,8 уз, а максимальное превышение - 4,8 уз. Результаты представленного мониторинга могут быть использованы в качестве информационной базы для комплексного исследования проблем обеспечения безопасности движения судов в портах и на подходах к ним.
Ключевые слова
Предложена модель движения судна, основанная на использовании датчиков случайных чисел при формировании компонент входного сигнала: курса, продольной и поперечной составляющих абсолютной скорости. На основе входных данных численным интегрированием (формулы Ньютона-Котеса) получаются геодезические широта и долгота судна на поверхности общеземного эллипсоида. При формировании компонент входного вектора учитываются диапазоны их возможных значений, а также предельные по модулю скорости их изменений. Имеется также возможность задания дискретности модели по времени. Каждый запуск модели приводит к генерации новой навигационной ситуации заданной продолжительности. Модель может работать и в случае измерений относительной скорости судна, а также она позволяет имитировать некоторые частные случаи его движения. Работа модели в 200000 случаев модельных ситуаций с различным числом узлов, используемых в формулах Ньютона-Котеса, не позволяет сделать вывод о сходимости численного решения по мере возрастания их количества. Максимальное за четыре часа плавания различие траекторий составило при этом 417 м в рассмотренных модельных ситуациях. Наибольшие различия траекторий для алгоритмов, использующих только чётное или только нечётное число узлов, примерно на 50 % меньше, чем для алгоритмов, один из которых использует нечётное, а другой чётное количество узлов. Более широкие допустимые пределы производных компонент входного сигнала приводят к более заметным различиям решений на основе формул Ньютона-Котеса с разным числом узлов. Предложенная кинематическая модель может быть использована для тестирования новых алгоритмов, в которых оказываются задействованными лишь кинематические параметры движения судна.
Ключевые слова
В статье рассмотрено исследование влияния психологического состояния человека, такого как усталость, на его трудовую деятельность. Особенное внимание уделено описанию методов оценки усталости судоводителя во время несения ходовой навигационной вахты. Предложенные методы позволяют оценивать динамику усталости по изменениям параметров одного из физических полей человека. На конкретных примерах продемонстрированы принципы организации прикладных исследований, приемы профилактики и коррекции неблагоприятных состояний. Статья охватывает такие области знаний, как инженерная психология, психология, физиология и гигиена труда, эргономика, медицина на транспорте. Прикладная направленность исследований функциональных состояний ориентирует прежде всего на поиск адекватных методов оценки и прогнозирования их развития. Сейчас в диагностической практике предпочтение отдается физиологическим и психофизиологическим методикам. При переходе на новый уровень анализа возникает необходимость разработки концепции диагностики в соответствии с особенностями рассматриваемого круга явлений. Отдавая себе отчет в трудности решения поставленной задачи и не претендуя на ее исчерпывающий анализ, нами выполнена попытка рассмотреть ряд вопросов, касающихся выработки единого подхода к изучению функциональных состояний и создания адекватных процедур. В статье обобщены результаты исследований по созданию технологий, направленных на повышение работоспособности и профилактику заболеваний, характерных для профессиональной деятельности судоводителя. Подробно охарактеризованы основные методы мониторинга состояния человека, конкретные методики и процедуры. Акцент ставится на разработке способов мониторинга состояний судоводителя, несущего ходовую вахту.
Ключевые слова
В статье представлен процесс построения модели переработки импортных контейнерных грузопотоков в порту, позволяющий воспроизвести поведение исследуемой системы на основе анализа существующих взаимосвязей между ее элементами и определить предельные возможности переработки грузов в условиях применения института предварительного информирования таможенных органов. С целью реализации имитационной модели был проведен системный анализ технологии переработки импортного контейнерного потока с момента разгрузки судна до фактического вывоза контейнеров с территории порта. При этом в качестве единого технологического процесса были рассмотрены операции по выгрузке и размещению контейнеров в зоне хранения, операции, связанные с проведением таможенного оформления и таможенного контроля судна, а также прибывшего на нем груза, выпуска контейнеров в соответствии с заявленной таможенной процедурой. Отличительной особенностью рассматриваемого процесса является перенос части операций, связанных с таможенным оформлением и таможенным контролем контейнерного потока еще до прибытия судна в порт и сопряжение уже существующих технологий взаимодействия участников транспортного рынка с вновь внедряемой технологией предварительного информирования таможенных органов на морском транспорте. В результате была разработана блок-схема переработки импортного контейнерного потока с применением технологии предварительного информирования таможенных органов в технологическом процессе в виде системы массового обслуживания. Представленная блок-схема системы массового обслуживания может быть использована для построения дискретно-событийной имитационной модели процесса переработки импортного контейнерного потока в порту на платформе соответствующего специализированного программного обеспечения.
Ключевые слова
В статье рассмотрен процесс совершения таможенных операций и таможенного контроля физических лиц на транспорте в виде системы массового обслуживания, проведен сравнительный анализ суточной загрузки рассматриваемых систем. Произведена оптимизация времени и затрат физических лиц при прохождении таможенного контроля в пограничном пункте пропуска, тем самым наглядно показаны такие характеристики обслуживания, как возможность очереди, вероятность простоя и средняя очередь пассажиров при заданных параметрах: интенсивности потока, обслуживания и различном числе оформляющих документы инспекторов пассажирских отделов на своих рабочих местах. Поставлены задачи по определению минимального количества сотрудников отдела таможенного оформления и таможенного контроля, при котором очередь не будет расти до бесконечности, и определению оптимального количества таможенных инспекторов, при котором относительная величина затрат, связанная с издержками на содержание каналов обслуживания и с пребыванием в очереди пассажиров, будет минимальной. Представлены варианты обслуживания пассажиров при заданном количестве таможенных инспекторов. Для характеристики функционирования процесса совершения таможенных операций и таможенного контроля в качестве исходных данных рассматривались: среднее количество деклараций, поступающих в «красный коридор»; среднее количество деклараций, обслуживаемых на одном автоматизированном рабочем месте; затраты на содержание одного автоматизированного рабочего места таможенного инспектора. Внесены предложения по информационно-техническому обеспечению пассажирских терминалов. Представлена оптимизация времени и затрат физических лиц при прохождении таможенного контроля в пограничном пункте пропуска морского порта.
Ключевые слова
В статье рассматриваются вопросы влияния пропускной способности входных ворот автомобильного грузового фронта на показатели работы морского грузового терминала. Для изучения данных вопросов используются современные методы имитационного моделирования. При помощи специализированного программного обеспечения разработана модель грузового терминала в укрупненном виде. Рассмотрена общая логика построения модели и конкретная реализация в выбранной программной среде. Исследование сфокусировано на процессах, определяющих работу входных ворот грузового терминала. К таким процессам, в первую очередь, относится оформление документов на въезд и подача заявки в зону погрузочно-разгрузочных работ. Также моделируется процесс осуществления досмотровых операций на входных воротах. Пропускная способность входных ворот со стороны автомобильного грузового фронта зависит от количества одновременно открытых полос для досмотра транспортных средств. Дальнейшие процессы внутри грузового терминала моделируются в общем виде. Перемещения груза после обработки транспортных средств в зонах проведения погрузочно-разгрузочных работ не рассматривается. Созданная модель проверена при помощи методов теории массового обслуживания, по-прежнему являющейся актуальной для транспортных процессов [1]. С этой целью проведена серия экспериментов на модели, результаты которой сравнивались с результатами предварительных расчетов. Для выявления влияния переменных характеристик комплекса входных ворот на показатели работы терминала в целом проведена еще одна серия экспериментов. Помимо влияния характеристик непосредственно комплекса входных ворот, рассматривается влияние общих факторов, таких как равномерность или неравномерность входящего потока транспортных средств. Результаты экспериментов рассмотрены с точки зрения взаимоотношений грузового терминала и города.
Ключевые слова
В статье рассмотрены вопросы и проблемы обеспечения экологической безопасности судов внутреннего плавания, связанные с отсутствием определения понятия «экологическая эффективность» и методик ее расчета. Приведено описание физического смысла понятия «экологическая эффективность» с учетом специфики рассматриваемого вопроса и предложено представление экологической эффективности как вероятности предотвращения возможного вредного воздействия на окружающую среду отходов жизнедеятельности людей на судне и неизбежных при эксплуатации технических средств и оборудования потерь рабочих сред и продуктов неполного сгорания топлива. Предложен количественный показатель экологической эффективности, который является безразмерной или процентной мерой предотвращения вреда, наносимого окружающей среде отходами, к которым относятся нефтесодержащие (льяльные) воды, сточные (сточно-фановые) воды, мусор, выбросы в атмосферу вредных веществ с выпускными (отработавшими) газами, шум. Предложено системное описание показателя как функции частных показателей экологической эффективности с учетом степени влияния (важности) каждого частного показателя. Показана необходимость применения принципов системного подхода (иерархичности познания, интеграции и формализации) и рассмотрены признаки системности применительно к исследуемой модели предотвращения загрязнений при эксплуатации судов на внутренних водных путях. В основу предлагаемого метода определения показателя экологической эффективности судна и его составных частей положена линейная стратегия «свертки» частных показателей в аддитивный интегральный показатель, являющийся обобщенной оценкой рассматриваемого судна. Разработана и научно обоснована методика определения показателя экологической эффективности судов внутреннего плавания, которая обеспечивает выполнение требований технического регламента «О безопасности объектов внутреннего водного транспорта».
Ключевые слова
Акватория и морской грузовой фронт угольных терминалов зависят от размерений и осадки судов - балкеров (навалочников), выполняющих судозаходы в порт. Габариты и максимальный дедвейт балкеров имеют тенденцию к росту вследствие эффекта масштаба грузоперевозок и динамичности рынка судостроения. Максимальные судовые партии возрастают каждое десятилетие, что влияет на конфигурацию причалов, объем строительных и дноуглубительных работ, диспетчеризацию морских терминалов. Для точного проектирования, а также грамотной эксплуатации морских терминалов существует необходимость в актуализации (каждые 2-3 года) характеристик судов за счет классифицирования, бенчмаркинга и аппроксимации.В статье уточнены классификации судов-балкеров по дедвейту и региональным категориям и представлен детализированный состав мирового балкерного флота (распределение количества действующих и запланированных к строительству судов, состоящих на учете в Международной морской организации ИМО), что позволяет более глубоко рассматривать текущее состояние и тенденции судостроительной отрасли. Для балкеров морских перевозок угля актуализированы размерения (длина, ширина, осадка, количество трюмов) с разбивкой по дедвейту каждые 10 000 т при обеспеченности 95 %, впервые в практике российских исследований получены аппроксимирующие зависимости размерений от дедвейта.Сделан вывод о том, что в дальнейшем аппроксимирующие зависимости могут быть интегрированы в математический аппарат интегрированных симуляционных моделей морских угольных терминалов, для которых характерным является стохастический характер судозаходов. Актуальные размерения судов позволяют повысить детализацию проектирования, могут быть применены на всех стадиях технологического проектирования (предпроектные проработки, проектная документация, рабочая документация), а также для планирования погрузочно-разгрузочных операций судозаходов в рамках текущей эксплуатационной деятельности.
Ключевые слова
В статье проанализированы аварии на внутренних водных путях, произошедшие при техногенных воздействиях водного транспорта (в том числе при шлюзовании), природных воздействиях и в целом оцениваются последствия этих аварий. Выявлены недостатки эксплуатации внутренних водных путей, нормативной базы и действий судоводителя. В статье рассмотрена совокупность факторов, воздействующих на безопасность при пропуске судов через подходные каналы и камеры шлюзов, возможные причины и«сценарии» аварий, а также зависимость от этих факторов, графиков режимов движения судов, необходимых для помощи судоводителям в определении местонахождения судна в камере шлюза и подходном канале. Предметом исследования выбраны вопросы безопасности движения судов через шлюзы. Представлен анализ современных систем контроля на шлюзах за движением судов. Представлено несколько инновационных вариантов для уменьшения аварийности в шлюзах с помощью контрольно-информационной системы. В статье предложены все компоненты, необходимые для работы контрольно-информационной систем: оборудование для контроля скорости движения, компьютерная программа управления, сигнально-световое информирующее оборудование и сигнально-звуковое информирующее оборудование. Также в статье оценивается возможность применения различных систем контроля скорости судна в подходном канале и судоходном шлюзе: радионавигационная курсо-глиссадная система, спутниковая (GPS, Глонасс), стационарная (лазерная), система лазерных створов. Рассмотрены возникающие при этом проблемы и их решение. Сформулированы основные рекомендации установки соответствующего оборудования для данных систем. Предложен поэтапный план действий по внедрению контрольно-информационной системы.
Ключевые слова
В статье приводятся результаты реализации новых систем постоянного мониторинга применительно к длительно эксплуатируемым гидротехническим сооружениям. В настоящее время более 80 % гидротехнических сооружений на юге России превысили большую часть нормативного срока эксплуатации. Остаточный ресурс гидротехнических сооружений позволяет установить безопасный срок их эксплуатации без ограничений или с ограничениями либо принять решение о ремонте или ликвидации гидротехнических сооружений и части его элементов. Существующие методики обследования гидротехнических сооружений направлены на оценку в целом пригодности несущих конструкций сооружений к дальнейшей эксплуатации. При проведении обследований появился ряд вопросов по характеру выявления повреждений и дефектов, а также по прогнозированию технического состояния на определённый период времени. Целью многофакторного обследования гидротехнических сооружений является оценка фактического технического состояния, основного оборудования, определение остаточного ресурса их элементов, а также установление дефицитов безопасности для оценки возможности продолжения эксплуатации сверх назначенного (или 25-летнего) срока эксплуатации. Результаты многофакторного обследования являются основанием для подготовки сооружения к продлению срока эксплуатации. В период маловодья в верховьях и низовьях Волги и на Дону, ниже Цимлянского гидроузла, судовые компании испытывают проблему пропуска судов при полной загрузке из-за недостаточности глубин. Излагается физико-географическая характеристика Нижнего Дона, история его шлюзования, предлагается решение об использовании гибких водоподъёмных плотин, которые в межень способствуют подъёму уровня воды в судоходных реках, а в период паводка укладываются в флютбет русловой части.
Ключевые слова
Форсирование современных двигателей внутреннего сгорания сопровождается повышением нагрузок на основные детали. Шатун испытывает значительные знакопеременные нагрузки и относится к наиболее ответственным деталям двигателя. Надежность шатуна обеспечивается выбором материала, конструкцией и технологией изготовления. В статье содержится информация о применении для изготовления шатунов высокопрочных материалов, однако основным материалом шатунов остаются стали. Одной из важнейших конструктивных характеристик шатуна является форма сечения стержня. Наиболее типичными являются двутавровые сечения стержня. В последнее время появилась информация о разработке шатунов с Н-образной и Х-образной формами сечения стержня, а также двутавровом сечении с подкреплением. Статья посвящена оценке прочности шатунов, изготовленных из стали с различной формой сечения стержня. Оценка прочности производилась на основании анализа напряженно-деформированного состояния шатунов с использованием построенных твердотельных моделей с различной формой сечения стержня. В статье приведены твердотельная и конечно-элементная модели сборок кривошипно-шатунного механизма, которые использовались для численного моделирования напряженно-деформированного состояния шатуна при статическом нагружении максимальной газовой силой и максимальной силой инерции поступательно движущихся масс. В статье представлены в относительных величинах максимальные перемещения точек шатунов и эквивалентные напряжения при статическом сжатии и растяжении. Задача в динамической постановке решалась с использованием полноразмерных конечно-элементных моделей двухцилиндровых двигателей. В результате расчетов, выполненных с использованием программного продукта ANSYS/LS-Dyna, получены среднеквадратичные значения эквивалентных напряжений точек шатунов при динамическом нагружении. Значения напряжений приведены в статье в относительных величинах. Полученные результаты свидетельствуют, что прочностные характеристики шатунов с Н-образным профилем сечения стержня по сравнению с характеристиками шатунов с двутавровым профилем сечения стержня имеют незначительные преимущества. Шатуны с крестообразным профилем таких преимуществ не имеют.
Ключевые слова
Огромное влияние на процесс теплообмена между нагреваемым грузом танка и ограждающими поверхностями оказывает конструкция судна и теплофизические свойства груза (высоковязкой жидкости). Исследования показали их влияние на начальные и граничные условия, что, в свою очередь, оказывает влияние на режим работы вспомогательной энергетической установки судна. Предложено использовать легкую перфорированную горизонтальную перегородку, установленную параллельно подогревателям в объеме груза (жидкости) танка наливного судна. Посредством методов численного моделирования изучено поведение груза (жидкости) во время работы системы подогрева в объеме танка наливного судна, учитывая физические свойства груза без перегородки и при ее применении. Проведен анализ температурных полей и полей скоростей. Получен эффект от применения перегородки на высотах 4, 6 и 7 м. Эффект снижения установленной мощности подогревателей без увеличения общей массы и затрат на переоборудование существующих танков составил 7 - 11 %. Регулируя высоту расположения перегородки возможно оказывать влияние на температурный режим транспортировки груза (жидкости) и поддерживать ее температуру в необходимом диапазоне. Получено критериальное уравнение, позволяющее расширить область решений, что позволяет облегчить расчеты тепловых потерь при расчете вспомогательной системы подогрева.
Ключевые слова
В статье рассмотрены вопросы распределения нагрузки дизель-генераторных агрегатов судовой электростанции в соответствии с требованиями Российского морского регистра судоходства и с учетом зависимости удельного расхода топлива от нагрузки дизель-генераторного агрегата, применяемого к судовым электростанциям, содержащих в своем составе дизель-генераторные агрегаты различных номинальных мощностей, путем подбора оптимальной комбинации работающих генераторных агрегатов для заданной нагрузки электростанции, исходя из значений номинальных мощностей генераторов. Предлагается фактическую нагрузку на шинах главного распределительного щита распределять между параллельно работающими агрегатами так, чтобы степень их загрузки соответствовала минимальному удельному расходу топлива, который, как правило, составляет 75 - 85 % от номинальной мощности дизель-генераторного агрегата, или была приближена к такому значению при соблюдении правил. Кроме того, в статье рассмотрены особенности одиночной работы дизель-генераторного агрегата судовых электростанций, содержащих генераторы различных номинальных мощностей, и приведены рекомендации по уменьшению удельного расхода топлива при их одиночной работе путем перевода мощности на резервный дизель-генераторный агрегат в зависимости от фактической нагрузки на шинах главного распределительного щита. Показано, как должна распределяться электрическая нагрузка между несколькими параллельно работающими генераторами различных номинальных мощностей или перераспределяться при одиночной работе генератора, приведены примеры современных средств автоматизации судовых электроэнергетических систем, обеспечивающих выполнение таких задач.
Ключевые слова
Широкое применение радиолокационных станций в качестве датчиков информации в системах обеспечения безопасности судовождения ставит задачу оптимального согласования получаемой информации от радиолокационной станции (РЛС) с каналами передачи, обработки и хранения информации в цифровых вычислительных машинах и специализированных цифровых процессорах систем обработки и отображения, что вызывает необходимость количественной оценки информационной емкости радаров.Аналогичные задачи необходимо решать при трансляции информации из постов в центр систем управления движением судов (СУДС), при создании устройств документирования и др. Для оценки потенциальной информативной ёмкости каждого радара обоснован выбор методов из существующих в теории информации для количественной её оценки. На этапе обнаружения и приёма сигналов обоснованы структурный и статистический методы оценки количества информации. На этапе обработки, преобразования, отображения и регистрации сигналов обоснованы оценки количества информации по методике Колмогорова. При определении влияния принятой информации для потребителя на получение конечного результата предлагается применять семантические методы оценки количества информации. Получены формулы для вычисления потенциальной информационной ёмкости радиолокаторов с учётом их технических параметров и эксплуатационных характеристик, а также представлены количественные результаты. Полученные данные свидетельствуют о том, что судовые и береговые станции с лучшим разрешением по дальности и углу позволяют извлечь из окружающей обстановки большее количество информации. Анализ показал, что РЛС с зондирующими импульсами на более высоких частотах имеют лучшие точностные характеристики и большую потенциальную информативную ёмкость при прочих равных условиях.Сравнительный анализ показал, что при минимальной длительности импульса потенциальная информационная ёмкость радаров пропорциональна частоте в степени 11/4, т. е. возрастает при уменьшении длины волны зондирующего импульса примерно пропорционально f 3. Потенциальная информативность радиолокаторов миллиметрового диапазона волн на порядок-два выше сантиметрового диапазона и на три порядка выше, чем радары дециметрового диапазона и др. Полученная количественная оценка потенциальной информативности разных судовых и береговых радаров позволяет осуществлять их оптимальный выбор для решения конкретных задач радиолокации.
Ключевые слова
В статье приведены достоинства и недостатки различных типов электрических машин, применяемых при построении систем электродвижения судов. Предложен новый тип электрического двигателя, который по объективным причинам является наиболее перспективным в вопросе выбора электродвигателя для электропривода гребной электрической установки. На основании разработок обоснованы преимущества реактивных электрических машин с анизотропной магнитной проводимостью ротора по сравнению с другими типами двигателей. Выявлено, что реактивные электрические машины обладают высокими энергетическими характеристиками и хорошими массогабаритными показателями. Приведены различные варианты исполнения ротора реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора и показаны их преимущества. Получено математическое описание напряжений и токов в реактивной электрической машине, установлена их связь с электромагнитным моментом и скоростью вращения ротора. На основе полученного математического описания сформированы контуры управления электромагнитным моментом и скоростью вращения ротора. Предложены методы уменьшения статической и динамической ошибок управления. Сформирована структурная схема электродвигателя с системой управления. В соответствии со структурной схемой произведено моделирование электромагнитных процессов в реактивном электродвигателе с анизотропной магнитной проводимостью ротора. В результате моделирования получены графики изменения электромагнитного момента и скорости вращения ротора электрической машины при пуске на холостом ходу и последующим набросом нагрузки. Сделан вывод, что реактивный электродвигатель с анизотропной магнитной проводимостью ротора при построении подчиненной системы управления обеспечивает необходимые электромеханические характеристики для работы системы электродвижения судов. Показано, что при настройке контуров управления электромеханические характеристики привода с реактивным электродвигателем близки к характеристикам привода с двигателем постоянного тока.
Ключевые слова
В работе рассматриваются проблемы построения высокоэффективной, с технической и экономической точки зрения, региональной системы контроля и управления локальной дифференциальной подсистемой глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС/GPS, обеспечивающей контроль целостности как самой спутниковой навигационной системы, так и ее дифференциальной подсистемы, а также оповещение потребителей обо всех нештатных ситуациях. Предложена оптимальная структура системы контроля и управления дифференциальной подсистемой на внутренних водных путях России, использующей контрольно-корректирующие станции средневолнового диапазона частот, включающая в себя региональный центр контроля и управления, сеть удаленных контрольно-управляющих станций и сеть удаленных пунктов контроля, обеспечивающих контроль целостности дифференциальной подсистемы с требуемой дискретностью по времени. Установлено, что необходимость в разветвленной сети удаленных пунктов контроля обусловлена сильным влиянием подстилающей поверхности на распространение радиоволн средневолнового диапазона, а также наличием значительных индустриальных помех и взаимных помех от соседних контрольно-корректирующих станций. Предложены варианты построения информационной сети для обмена данными между звеньями рассматриваемой системы. Разработан новый метод контроля качества сигнала дифференциальной поправки, основанный на математической обработке параметров сигнала, приводящий к существенному упрощению аппаратуры удаленных пунктов контроля и, как следствие, к существенному повышению экономической эффективности внедрения системы. Одним из критериев оценки качества выбрано соответствие вероятности ошибки поэлементного приема цифрового сигнала сообщения дифференциальной поправки допустимой вероятности ошибки. Представлено выражение для вероятности ошибки при некогерентном приеме в условиях воздействия флуктуационного шума, а также сосредоточенных помех. Получен алгоритм расчета вероятности ошибки, включающий в себя определение энергетики сигнала и сосредоточенной помехи в точке приема и коэффициента взаимного различия сигнала и помех. Приведена структурная схема и состав аппаратуры, реализующей данный алгоритм.
Ключевые слова
Рассматривается актуальная задача обеспечения устойчивости при параллельной работе двух и более дизель- и валогенераторных агрегатов в составе автономной электроэнергетической системы промыслового судна с винтом регулируемого шага, где использование подобных устройств является перспективным и востребованным, но трудноосуществимым в связи с высокой зависимостью частоты тока, генерируемого подобными агрегатами, от состояния поверхности винта, состояния поверхности корпуса, сопротивления трала, ледовой обстановки, плотности воды, глубины фарватера, частичного оголения винта и существенных колебаний частоты вращения главного двигателя. Предложен способ повышения стабилизации процессов в агрегатах судовых электроэнергетических установок и обеспечения их номинальных характеристик в условиях наличия дестабилизирующих эксплуатационных факторов. Способ основан на компенсации влияния дестабилизирующих эксплуатационных факторов на динамические характеристики переходных процессов по частоте агрегатов судовой электроэнергетической установки. Предложена реализация описанного подхода, представлены результаты моделирования. Разработана структурная схема адаптивной системы автоматического управления возбуждением синхронного генератора, позволяющая исследовать процессы колебания его частоты и разрабатывать принципы эффективного управления ею. Для его синтеза разработано математическое описание момента на валу генератора с учетом значимости дестабилизирующих факторов. Это позволяет не только обеспечить стабильную параллельную работу дизель-генератора с валогенератором, но и, как следствие, осуществлять эффективное управление параметрами электроэнергии в автономной электроэнергетике, разрабатывать средства и методы обеспечения необходимых показателей качества электроэнергии, производимой главной и вспомогательной энергетическими установками.
Ключевые слова
Проблема повышения экономичности дизель-генераторных агрегатов различного назначения и систем энергообеспечения водного транспорта, работающих на топливах различных сортов, а также с альтернативными и возобновляемыми источниками электроэнергии, определяется неиспользованными резервами и возможностями получения новых энергоэффективных решений на организационном и техническом уровнях с применением компьютерных технологий и численных методов энергосбережения. Поскольку энергетические объекты в той или иной мере оказывают негативное влияние на окружающую среду, их работу требуется оптимизировать с учетом функционирования каждой энергосистемы в различных условиях эксплуатации. Сложность задачи оптимизации состоит в том, что ее решение должно выполняться при существенных различиях технических, экономических и режимных характеристик отдельных элементов системы, а аналитическое описание затруднено в случаях высокой размерности энергосистемы с регуляторами различного назначения и степени сложности.Рассмотрен алгоритм обеспечения экономичных режимов энергосети путем распределения активной мощности между генерирующими источниками электроэнергии с использованием метода инкрементальных характеристик для класса объектов с расходными характеристиками, аппроксимируемыми квадратичными полиномами. В отличие от существующих способов определения и оценки минимального расхода условного топлива, приходящегося на единицу генерируемой электроэнергии, в предлагаемом алгоритме оптимальное распределение мощности в условиях технологических ограничений определяется путем построения инкрементальных характеристик, на основе которых получаются решения для каждого генератора как функции мощности, потребляемой сетью. Решения являются кусочно-линейными функциями, что позволяет встроить в алгоритм элементы нечеткой логики и, в частности, трапецеидальную функцию принадлежности, что способствует упрощению вычислений. Приводятся примеры, подтверждающие корректность и эффективность алгоритма.
Ключевые слова
Цель статьи - разработка методики повышения достоверности преобразования информации в судовых информационных системах на стадии их проектирования при различных структурных схемах контроля. Разработанная методика построена на моделях расчета затрат времени при обработке большого объема информации для обеспечения заданного качества и достоверности преобразования информации. Модели расчета временных характеристик преобразования информации построены для различных структурных схем контроля и корректировки информации. Рассмотрены следующие частные случаи: 1) преобразование информации с контролем и коррекцией путем повторного преобразования и контроля; 2) последовательное выполнение группы этапов преобразования, контроля и коррекции без повторного контроля (при выполнении контроля и коррекции только в пределах своего этапа); 3) последовательное выполнение группы этапов преобразования, контроля и коррекции с повторным контролем (при выполнении контроля и коррекции только в пределах своего этапа); 4) последовательное выполнение группы этапов преобразования и контроля с общей целью возврата и коррекции. Таким образом, результатом данной работы являются формулы для расчета среднего времени преобразования партии единиц информации (например, массива сообщений) с циклами коррекции для составляющих партию единиц информации (например, сообщений); также получены оценки вероятности возврата единицы информации на каждом этапе контроля в любом цикле. Практическая значимость работы заключается в том, что полученные расчетные формулы позволяют на этапе проектирования системы преобразования информации в судовых информационных системах проводить оценку затрат времени на повышение достоверности преобразования информации и с учетом этого осуществлять выбор наиболее рациональных вариантов обеспечения достоверности данных в процессе их преобразования.