Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова

Статья направлена на повышение безопасности движения судов при осуществлении швартовных операций путем экспериментальной проверки, предложенной авторами диаграммы (планшета) управления судном. Развитие и эксплуатация портов невозможны без обеспечения безопасности судоходства. Большинство российских портов расположено в узкостях, и суда перед проходом к причалам порта должны пройти по ограниченным по ширине и глубине каналам и фарватерам, развернуться и занять свое положение у причала. Затем судно должно совершить сближение с причалом по заранее выбранному направлению. В процессе выполнения каждой операции судно должно обеспечивать максимальные условия безопасности с учетом возможного наличия ветра и течения, а также предупреждать столкновения судов, посадки на мель и навалы на причальные сооружения. Анализ последних аварийных ситуаций, произошедших с судами в российских и иностранных портах, показывает, что многие из них явились результатом навалов на суда, стоящие возле причалов. Обычно для обеспечения безопасности движения судов в условиях узкости необходимо решение гидрографических и навигационных задач, а также развитие расчетных методов управляемости и маневрирования судном и методов математического моделирования движения судов в узкостях. Ранее в публикациях авторов предлагалось рассчитывать диаграммы (планшеты) управления судном при швартовках. В данной статье предлагаются методы планирования проведения эксперимента для проверки ранее рассчитанной диаграммы управления судном.В статье предлагается методика проведения эксперимента для экспериментальной проверки заранее рассчитанной диаграммы (планшета) управления судном. Также делается вывод о том, что проведение подобных экспериментов для облегчения швартовных операций судов может быть полезным и без предварительных расчетов диаграмм (планшетов) управления судном. Опыт проведения экспериментальной проверки диаграммы (планшета) управления конкретным судном показывает, что данная методика может быть использована на всех судах для уточнения их маневренных возможностей перед проведением сложных швартовных операций. Использование предложенных в статье экспериментальных методов позволит судам всех типов повысить безопасность выполнения швартовных операций во всех портах.

Решение задачи оптимизации маршрутов является одной из основных проблем организации любой перевозки. Многокритериальная оптимизация невозможна методически, но и однокритериальная оптимизация может явиться серьезной проблемой, поскольку поставленная задача с увеличением объёма исходных данных становится трансвычислительной. В то же время оптимизация маршрутов имеет важное практическое значение особенно для таких развивающихся регионов, как Арктика. В отличие от развитых регионов, где наиболее рациональные маршруты давно установились естественным путем (в результате проб и ошибок), в Арктическом регионе не существует устоявшегося решения, что делает задачу поиска оптимального решения крайне актуальной. Выбранным критерием оптимальности для изложения проблемы служит геометрическая длина маршрута, хотя в реальном применении понятие «расстояние» может быть существенно дополнено. Таким образом, задача сводится к известной задаче коммивояжера. В статье обсуждаются существующие методы поиска решения этой задачи. Возможным вариантом решения представляются методы эволюционного программирования, основывающегося на генетических алгоритмах. Показано, что генетические алгоритмы требуют модификации для корректного использования в решении поставленной задачи. Авторы статьи предлагают модификацию, основанную на методе генетических химер. В статье изложена основа модифицированного метода, описан реализованный в средеMS Excel прототип алгоритма, а затем описана созданная в специализированной среде AnyLogic 6 рабочая модель. Адекватность прототипа доказана сравнением с результатами полного перебора для небольшого числа базовых точек, позволяющего точно вычислить правильное решение. Для рабочей модели, в свою очередь, устанавливается адекватность проверенному прототипу. Специально спланированные эксперименты по тестированию подтверждают адекватность прототипа и модели. В заключение рассмотрены различные примеры использования модели и расположения портов.

В статье представлены результаты численного моделирования процесса разрушения уединенной волны подводными препятствиями двух типов: одиночными препятствиями и препятствиями в виде периодической последовательности одиночных препятствий. На основе аппроксимации 3-го порядка решения уравнения Кортевега-де Фриза выполнена генерация уединенной волны в расчетной области. Вычислена временная последовательность профилей возвышений поверхности воды, иллюстрирующих процесс разрушения и восстановления уединенной волны на удалении от подводного препятствия. Установлено, что результатом отдаленных последствий разрушения уединенной волны подводным препятствием является её восстановление, при этом уменьшение высоты обусловлено рассеянием энергии в связи с частичным отражением уединенной волны от подводного препятствия и формированием шлейфа малых волн, движущихся за восстановившейся уединенной волной. Показано, что вместе с разрушением профиля уединенной волны структура изолиний скорости жидкости приобретает хаотичный вид, характеризующийся нарушением симметрии и равномерного распределения изолиний скорости. Установлена причина восстановления уединенной волны, состоящая в том, что вследствие движения уединенной волны в тонком слое жидкости над подводным препятствием формируется приповерхностный слой жидкости, передняя часть которого движется с высокой скоростью, постепенно образуя возвышение свободной поверхности в форме уединенной волны. Критерием восстановления уединенной волны является восстановление исходной симметрии и равномерного распределения изолиний скорости жидкости. Оценена степень разрушительного действия на уединенную волну одиночных и периодических подводных препятствий с помощью показателей рассеяния энергии уединенной волны и снижения её высоты. Вычислены параметры (высота и длина) одиночных подводных препятствий и периодических последовательностей, сформированных из одиночных препятствий, обеспечивающих максимальное снижение высоты уединенной волны, соответственно, до 43 % и 21 % от её начального значения. Отмечается, что восстановление уединенной волны после полного разрушения подводным препятствием является примером уникальных свойств солитонов сохранять свою прежнюю форму.

В статье рассмотрено построение системы поддержки принятия решений экипажем для комплексного обеспечения безопасности танкеров, задействованных в морских перевозках сжиженных газов. При этом предлагается использовать двухуровневый вариант построения системы поддержки принятия решений. На первом уровне - диагностическом - осуществляется непрерывный контроль и обработка основных параметров каждого из судовых технических средств, оказывающих влияние на уровень безопасности на судне. Данные функции, в зависимости от типов и моделей конкретного оборудования, реализуются либо с использованием штатных средств самодиагностики оборудования, либо с применением дополнительных технических решений. На втором уровне - аналитическом - осуществляется обработка полученной диагностической информации в интеллектуальной аналитической системе, в рамках которой производится имитационное математическое моделирование текущих процессов с целью выявления негативных перспектив изменения рабочих параметров и параллельная проверка сочетаний диагностических параметров в соответствии с аналитическими алгоритмами и накопленной базой знаний, позволяющая на ранней стадии идентифицировать развитие неблагоприятных ситуаций. Система поддержки принятия решений предназначена для комплексного обеспечения безопасности танкеров-газовозов, которая позволяет экипажу оперативно принять решение в случае возникновения потенциально-опасных ситуаций на танкере, проявляющихся из-за недостатка оперативных знаний и неготовности экипажа к экстремальному управлению. Построенная система поддержки принятия решений отличается от существующих тем, что позволяет контролировать ряд важнейших диагностических функций и анализировать изменение технических параметров с выявлением на ранних стадиях скрытых дефектов и возможных неисправностей судовых технических средств, а также прогнозировать и предотвращать потенциально-опасные ситуации, которые могут оказать влияние на снижение безопасности танкеров-газовозов. В результате функционирования построенной системы поддержки принятия решений для экипажа танкера-газовоза вырабатываются и отображаются конкретные рекомендации, которые позволяют заблаговременно избежать опасных и аварийных ситуаций в процессе перехода или при выполнении грузовых операций.

Статья направлена на повышение безопасности движения судов с использованием предложенных автором круговых диаграмм. В настоящее время абсолютное большинство аварий судов происходит в условиях штормового плавания. Такие крупные морские катастрофы, как гибель платформы «Кольская», в результате которой погибли 57 человек, исчезновение со всем экипажем траулера «Аметист» и сухогруза «Капитан Усков», а также многие другие аварии произошли в условиях штормового плавания. Все это свидетельствует о том, что в настоящий момент вопросы безопасности штормового плавания и сохранения мореходных качеств в условиях шторма чрезвычайно актуальны.В статье рассматривается использование специальных круговых диаграмм для определения опасностей шторма для судна. Данные диаграммы заранее рассчитываются для определения резонанса и других опасных условий штормового плавания, которые могут возникать для судна или груза судна при бортовой, килевой и вертикальной качке. В статье приводятся примеры, позволяющие избежать аварий с использованием данных диаграмм, с одновременным решением навигационных задач, которые могут возникать при расхождении судов в узкостях. Практическое внедрение результатов настоящей работы на газовозе «Al Takhira» показывает, что с использованием круговых диаграмм появляется возможность увеличить количество задач, решаемых судоводителем для обеспечения безопасности судна в условиях штормового плавания, появляется возможность решения задач во избежание резонанса по бортовой, а также килевой и вертикальной качки одновременно с решением задач расхождения с навигационными опасностями и / или встречными судами. Предлагаемые в статье методы использования круговых диаграмм могут быть также использованы для совершенствования существующих навигационных приборов судна. Предложенный в данной статье подход может быть использован при автоматизации решения задач безопасности штормового плавания всех судов.

Работа посвящена вопросам безопасной транспортировки пакетированных грузов на палубе судна. Рассмотрено фокусное звено «технологические операции в порту при погрузо-разгрузочных работах» в цепи поставки товаров (пиломатериалов). Выявлены недостатки при выполнении данных технологических операций, оказывающие влияние на технологическую безопасность судна. Одним из недостатков является склонность к разрушению структурной модели пакета, т. е. его прямоугольного сечения, когда степень натяжения ленточных обвязок недостаточна для сохранения требуемой геометрической формы. В этом случае при подъеме на палубу судна возможно смещение пиломатериала внутри пакета и, соответственно, нарушение прямоугольного сечения последнего. При грузовых работах в порту часто осуществляется погрузка на судно сразу двух незакреплённых между собой пакетов, что также может вызвать смещение пиломатериала внутри каждой из грузовых единиц. Нарушение прямоугольной формы пакета влияет на плотность укладки груза в палубном караване. При разработке способа фиксации груза в пакете исследования выполнялись с применением теоретических моделей смещающихся грузов с дискретной распорной и безраспорной структурой. В результате был предложен новый способ фиксации груза в пакетах, предотвращающий деформацию прямоугольного сечения пакета при выполнении грузовых работ в порту. Предлагаемая схема крепления позволяет формировать укрупненные грузовые единицы из двух пакетов, что решает проблему смещения пакетов относительно друг друга при выполнении операций застропки и подъема на палубу груза, сокращает время проведения грузовых операций в порту, исключает значительный объем физического труда при формировании палубного каравана.

Аварийность на морском флоте продолжает оставаться на достаточно высоком уровне, несмотря на меры, предпринимаемые как со стороны Международной морской организации (ИМО), так и со стороны морских Администраций портов. Общий уровень аварийности на морском флоте имеет тенденцию к снижению. Вместе с тем, согласно статистике Департамента по расследованию морских аварий Великобритании, большая часть аварий на море обусловлена влиянием человеческого фактора в общем и усталостью моряков, в частности. ИМО пошла на пересмотр правил и руководств по смягчению последствий усталости моряков, признавая при этом, что данная проблема на торговом флоте требует более всестороннего подхода и эффективного решения.Обновление и приведение на уровень современности этих руководств и рекомендаций, несомненно, принесут определенные дивиденды. Однако, на наш взгляд, в подходе ИМО к этой проблеме имеются определенные упущения. Человек рассматривается лишь как один из элементов механизма обеспечения безопасность на море. При этом не учтена сложность этого элемента, его психофизиологические особенности, параметры профессионально важных качеств, психических состояний работника, мотивы и интересы, движущие их поведением и т. д. Эти недостатки могут быть компенсированы применением инструмента профессиограммы морских профессий при подборе кадров судоходными компаниями, приеме абитуриентов морских учебных заведений, а также мониторинге их обучения.Совместное с использованием инструментов ИМО и профессиограммы как механизма, ориентированного на профессиональной ориентацию абитуриентов морских учебных заведений, а также качественный подбор морских специалистов, задействованных в принятии управленческих решений, может дать значительный толчок в повышении эффективности судовождения, профессионального развития моряков, а также повышении безопасности судоходства.

Когнитивный подход является естественным в управлении морским судоходством и в неявном виде используется с древнейших времен. На современном этапе он приобретает новое содержание. Бурный рост тоннажа и количества судов во всех странах, осуществляющих морские перевозки, вызвал к жизни кибернетизацию судоходного бизнеса. В судоходных компаниях появились автоматизированные системы управления производственными процессами. Компьютеры привлечены к решению задач планирования и оперативного регулирования работы судов. Кибернетизация управления стала явлением массового порядка, необходимым условием существования судоходного бизнеса. В порядке ее развития возник вопрос о выработке оптимальных управленческих решений в многоуровневой информационно-управляющей системе. Одним из путей решения этого вопроса является организация системы управления бизнесом в видекогнитивной структуры распределенного знания, которая позволила бы объединить профессиональные знания специалистов и интеллектуальные возможности современных компьютеров. В данной статье предлагается применение когнитивной схемы для решения задач оптимального планирования и оперативного регулирования работы флота судоходной компании. Такая задача как перевозка разных грузов между разными достаточно многочисленными портами, часто возникает в эксплуатационной практике. Её особенность состоит в работе разнотипного флота на нескольких схемах движения, которые могут не иметь пунктов пересечения. Целью в данном случае является установление необходимого количества судов каждого типа и закрепление их за определенными в ходе решения схемами движения. Сформулирована математическая модель, в обобщенном виде описывающая эту задачу. Она представляет собой новую модификацию «расстановочной» модели с двумя типами переменных - целочисленными и непрерывными. Решение должно обеспечить максимальную эффективность процесса морской перевозки. Разработан способ решения оригинальной оптимизационной модели на основе когнитивного подхода. В результате анализа математической основы алгоритма решения этой и подобных моделей делается вывод о том, что когнитивные технологии являются плодотворными и перспективными для использования в автоматизированных системах ведения судоходного бизнеса.

Приводятся результаты исследований технико-эксплуатационных показателей вариантов конструкций верхней головы для проектируемого низконапорного судоходного шлюза Багаевского гидроузла. В статье рассматриваются варианты системы наполнения камер через короткие обходные галереи, наполнение из-под опускных сегментных ворот с криволинейной обшивкой, через водопроводные галереи с камерой гашения под порогом, из-под клапанных консольных ворот, из-под плоских подъемно-опускных ворот, а также наполнение через отверстия в воротах. Для каждого из рассматриваемых вариантов разработана схема верхней головы шлюза, включающая элементы наполнения, гасительные устройства, основные и ремонтные ворота, а также контуры железобетонных конструкций. Представлен сравнительный анализ рассматриваемых вариантов по времени наполнения, средней энергии потока, поступающей в камеру шлюза, количеству ворот и затворов, объему бетона и длине верхней головы. Сопоставительный анализ показал, что предпочтение по мощности потока имеют верхние головы с опускными и консольными воротами, а наиболее металлоемкими считаются головы с галерейными системами наполнения, которые имеют наибольшую длину и объемы бетона. Наименьший размер головы имеет вариант наполнения через клинкеты в плоских откатных воротах, но в нем использованы простые элементы для гашения энергии потока.Отмечается, что окончательный вариант верхней головы проектируемого судоходного шлюза Багаевского гидроузла должен быть принят на основании лабораторных гидравлических исследований, которые позволят дать оценку качества системы наполнения по условиям стоянки в камере расчетного крупнотоннажного судна и обосновать рациональные режимы шлюзования для различных групп судов.

Существует много областей применения данных батиметрии, но в последнее время все большее внимание уделяется данным высокого разрешения. Современная гидроакустическая аппаратура быстро развивается, предоставляя широкий спектр возможностей, а, значит, необходимо одновременно развивать и методы, контролирующие сбор данных высокого разрешения. Ввиду высоких затрат на проведение инженерных изысканий, сегодня для экономии средств все большее внимание уделяется комплексным исследованиям. Такие исследования подразумевают сбор данных различными сенсорами одновременно, например, аналоговые изыскания на трассе строительства трубопровода, когда одновременно ведется запись данных гидролокатора бокового обзора, многолучевого эхолота, нескольких профилографов с разным разрешением и проникающей способностью (penetration), системой магнитометров и др. Следовательно, на каждый тип данных априорно накладываются жесткие требования относительно качества. Работа посвящается поиску причин возникновения артефактов в виде волн на данных батиметрии, губительно влияющих на их качество. Найдены и рассмотрены основные предпосылки возникновения этих волн на данных батиметрии. Предложены пути компенсации вышеуказанных ошибок. Анализируется влияние на данные таких параметров, как положение центра вращения судна, появление ненулевых временных задержек,синхронизация данных программными средствами, установка нулевых плоскостей датчиков перемещения судна и измерения смещений. Подняты вопросы создания динамической модели судна с изменяющимся центром вращения, представлены примеры данных, на которые оказывают влияние различные ухудшающие качество факторы. Представлена формула для расчета оптимальной скорости передачи данных протоколом RS 232. Изложены результаты проводимых тестирований, определены области дальнейших исследований, направленных на улучшение качества получаемых данных.

Для снижения потерь тепла через палубу наливного судна при перевозке высоковязких жидких грузов, требующих подогрева, предложено энергосберегающее решение в виде лёгкой горизонтальной перегородки, расположенной над подогревателями. Энергосберегающий эффект достигается за счёт снижения температуры верхнего слоя груза в танке. Поток нагретой жидкости от трубчатых подогревателей, расположенных в нижней части танка, ограничивается горизонтальной перегородкой. Введение нового конструктивного элемента приводит к снижению скорости конвективного перемешивания жидкости в танке, восходящие потоки нагретого груза не достигают свободной поверхности груза, в результате чего снижаются потери тепла через палубу. Для практического внедрения этой технологии необходимо решение следующих задач: разработка методики расчёта системы подогрева танка наливного судна в условиях деления груза на зоны горизонтальной перегородкой, оптимизация высоты расположения перегородки над нагревателями из условия достижения баланса между минимальной температурой поверхности жидкости и максимально высокой средней температуры объёма груза в танке, определение градиента давления в зоне перегородки для определения динамических нагрузок на перегородку от конвективного потока груза.Для решения поставленных задач был выполнен комплекс исследований по определению влияния перегородки на работу системы подогрева танка, получены поля скоростей, давлений и температур. Значительное число определяющих параметров определило основным методом исследования численное моделирование, дополненное экспериментальными исследованиями. Экспериментальные исследования позволили выявить основные закономерности поведения жидкого груза в танке, а также оценить адекватность численной модели. Исследования показали, что предложенная технология позволяет снизить расход энергии на подогрев груза до 10 %. Обработка и обобщение полученных результатов выполнены с применением теории подобия. Основными результатами исследования являются полученные критериальные уравнения, использованные для разработки методики проектирования системы подогрева танка энергосберегающего исполнения.

Рассмотрена перспективная модель шарнирно-стержневого статически определимого шпангоута кругового очертания. Внутренний стержневой пояс конструкции и внешний соединены раскосной решеткой с радиальными стойками. Геометрия фермы определяется центральным углом дуги конструкции, радиусом, числом панелей и расстоянием между поясами (длиной стоек). Определяется напряженное и деформированное состояние конструкции в двух схемах нагружения сосредоточенными силами. В первом случае схема работает как безраспорная арка под действием сосредоточенной силы в середине пролета, во втором - конструкция изгибается как подкова двумя взаимно противоположными силами по ее концам. Усилия в стержнях определяются методом сечений. Конструкция содержит четыре типа стержней, стержни одного типа имеют одинаковую длину. Для определения прогиба используется формула Максвелла-Мора с учетом того, что все элементы конструкции работают только на растяжение и сжатие, а жесткости стержней одинаковы. Структура решений для усилий имеет вид конечных сумм. Методами системы компьютерной математики Maple удается получить значения этих сумм, что существенно упрощает решение. Построены графики зависимости деформаций от геометрических параметров и кривые распределения усилий в стержнях конструкции. Отдельно решается проблема монтажа конструкции из условия отсутствия изгиба стержней из плоскости. Показано, что это условие совпадает с условием правильной реберной раскраски графа конструкции. Приведен пример раскраски, выполненный с привлечением специального оператора системы Maple. Отмечается недостаток стандартного оператора Edge Chromatic Number из пакета Graph Theory, не позволяющий правильно решать задачу монтажа ферм с непланарными графами решеток. Дана рекомендация по устранению этого недостатка.

Статья посвящена анализу возможностей более полного использования теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в тепловых двигателях, характеризуемого энергетической эффективностью установок. Традиционными методами повышения эффективности использования топлива и сокращения его расхода является утилизация вторичных энергетических ресурсов (теплоты) отработавших газов двигателей и теплоносителей их систем охлаждения. Возможность использования этих ресурсов исследуется на основании уравнения теплового баланса с проведением расчетов, учитывающих изменение энтальпии теплоносителя системы охлаждения. В статье представлено сравнение эффективности утилизационного турбогенератора, работающего по прямому циклу Ренкина, при использовании различных теплоносителей. С целью оценки возможностей повышения коэффициента полезного действия установок за счет использования энергетических ресурсов теплоносителей систем охлаждения (теплоты, отводимой с охлаждающей жидкостью) выполнен расчет теплового насоса, работающего по обратному циклу Ренкина. На основании результатов выполненных расчетов сделан вывод о перспективности использования данных устройств, в том числе для замены автономных котлов в судовых энергетических установках. Статья содержит предложения по использованию нетрадиционных видов вторичных энергетических ресурсов, таких как механическая энергия топлива и его хладопотенциал. Показано, что использование данных энергетических ресурсов представляется перспективным при использовании газового топлива. Указанное направление исследований является актуальным в связи с активным внедрением газовых и газодизельных двигателей в различных отраслях энергетики и транспорта. Данные, полученные в результате проведенных исследований, показывают, что использование вторичных энергетических ресурсов тепловых двигателей с применением утилизационных турбин и тепловых насосов современных конструкций является перспективным и позволяет повысить коэффициент топливоиспользования поршневых и газотурбинных двигателей. При использовании газовых топлив появляются дополнительные возможности использования вторичных энергетических ресурсов.

В настоящее время развитие мирового двигателестроения невозможно без учета современных требований экологической безопасности, предъявляемых к судовым энергетическим установкам. В статье рассматриваются основные тенденции разработок и конструирования двигателей внутреннего сгорания в обеспечение требований экологических стандартов. Проблемы обеспечения экологической безопасности становятся приоритетными для ведущих производителей, и данное направление начинает занимать главенствующее положение в основных направлениях развития современного двигателестроения. В числе главных направлений авторами выделяются и анализируются: совершенствование протекания внутрицилиндровых процессов; развитие конструкций периферийных систем и технологий, влияющих на токсичность отработавших газов; использование альтернативных видов топлив с позиций сокращения вредного воздействия двигателя на окружающую среду. Подчеркивается, что условия организации рабочего процесса определяют интенсивность образования вредных веществ, контролируемых требованиями экологической безопасности. Рассмотрено влияние устройств очистки и перепуска отработавших газов на рост показателей экологической безопасности современного дизельного двигателя. Анализируются особенности применения природного газа и метанола в двухтопливных и газовых двигателях. На примерах конструкций ведущих производителей двигателей продемонстрированы возможности достижения высоких экологических параметров благодаря реализации и развитию выделенных направлений. Основные выводы по статье базируются на материалах 28 Конгресса Международного совета по двигателям внутреннего сгорания (CIMAC Congress), состоявшегося в Хельсинки в июне 2016 г.

Рассмотрены преимущества численного моделирования перед экспериментальными измерениями на примере моделирования температурных полей в шатровом укрытии для сушки судовых металлических деталей. В зимнее время, при отрицательных температурах наружного воздуха, окрасочные работы и сушку готовых изделий целесообразно проводить в специально оборудованных тентовых помещениях с искусственно поддерживаемой температурой, так как отклонение от рекомендуемых температурных режимов приводит к неравномерному и медленному высыханию краски. Чаще всего окрашиваемые судовые корпусные детали имеют сложную геометрическую форму, поэтому при заданных граничных условиях картины распределения температурных и скоростных потоков можно получить только численными методами. Целью работы является получение численной модели сушильной камеры с крупногабаритной окрашенной деталью на платформе Solid Work. Добавив в численную модель граничные условия, можно получить картины распределения температур и скорости текучей среды, а также температур твердого тела в любой точке. В шатровом укрытии присутствует сложный теплообмен, который описывается граничным условием 3-го рода, а температура воздуха задается граничными условиями 1-го рода, в выпускных отверстиях воздух имеет атмосферное давление. Скорость на входе определяется потерями давления в воздушном тракте, в связи с этим на границе задается главная характеристика вентилятора. Управление системой подогрева осуществляется изменением температуры подаваемого воздуха и его расходом. В сочетании с особенностью геометрических размеров камеры и высушиваемых деталей всё это неизбежно отражается на распределении температур на поверхности детали. Использование численной модели позволяет решить задачу подбора тепловентилятора для временного укрытия шатрового типа с обеспечением требуемых параметров поверхности детали, обеспечивая качество изготовления продукции судостроительных предприятий.

В настоящее время для определения напряжённо-деформированного состояния головок поршней судовых малооборотных дизелей на стадии проектирования широко используется метод конечных элементов как способ определения прочностных свойств детали. Известно, что размер конечного элемента влияет на результат расчёта. Анализ работ, посвящённых методу конечных элементов, показал, что выбор размера конечного элемента заключается в индивидуальном подборе размера. Однако остаётся неизвестным, насколько будут достоверными полученные данные. В данной работе выполнено экспериментальное обоснование выбора наиболее приемлемого размера конечного элемента при определении напряжённо-деформированного состояния на примере головки поршня судового малооборотного дизеля типа L35MC. Практически установлено, что в процессе воздействия на головку поршня с опёртым днищем судового малооборотного дизеля температурного поля происходит изменение формы рабочих поверхностей поршневых канавок. Определены значения деформаций поршневых канавок головки поршня. На основе эксперимента проведено моделирование напряжённо-деформированного состояния головки поршня с применением в качестве граничных условий параметров, соответствующих экспериментальным. Определено, что при разбиении модели возникает погрешность ε, допустимое значение которой составляет 10 %. Выведена закономерность в виде выражения, которое позволяет определить наиболее приемлемый размер конечного элемента для расчёта головок поршней с опёртым днищем. Установлено, что характер изменения формы верхней и нижней рабочих поверхностей поршневых канавок имеет форму конусообразности. Малая площадь контактирования рабочих поверхностей канавки и кольца вызвана опрокидывающим моментом в сечении кольца от действия рабочего давления, что вкупе с конусообразностью канавки от действия тепловых расширений приводит к значительным удельным давлениям как на контактирующую площадь канавки, так и кольца. Вследствие нарушения взаимного расположения контактирующих поверхностей канавки и кольца, они будут подвержены повышенному износу.

В освоении месторождений шельфа морей и океанов существенная роль отводится подводной технике, выполняющей как технологические, так и эксплуатационные функции. Возможности техники в большой степени зависят от энергетической оснащенности аппаратов. Среди различных типов энергоустановок подводных аппаратов вызывают интерес воздухонезависимые газотурбинные установки, способные в одноконтурном варианте работать на органических видах топлива с окислителем - кислородом. Предметом рассмотрения выбраны схемы замкнутых одноконтурных газотурбинных установок, работающих на органическом топливе, где рабочим телом являются продукты сгорания топлива при соединении его с кислородом. В качестве рабочего тела используется смесь углекислого газа как основного компонента и водяного пара таким образом, что процесс горения подобен горению в среде воздуха. Излишки рабочего тела в виде СО2 удаляются из цикла, в данном случае посредством растворения в забортной воде в барботере; кислород, слабо растворяющийся в воде, возвращается в цикл. Способы повышения КПД двигателя рассматривались при усложнении цикла газотурбинных двигателей с применением регенерации теплоты, т. е. подогрева рабочего тела перед камерой сгорания за счет теплоты выхлопных газов двигателя, а также применения турбокомпрессорного утилизатора, образованного за счет турбины перерасширения. В работе проведен анализ термодинамических характеристик рабочих циклов воздухонезависимых газотурбинных установок, предлагаются оптимальные схемные решения и их характеристики с учетом достигнутых технологических возможностей. Установлено, что КПД замкнутого газотурбинного двигателя с регенератором теплоты и замкнутого газотурбинного двигателя с турбиной перерасширения примерно равны и на 15 - 20 % выше, чем в замкнутых газотурбинных двигателях простого цикла. Следовательно, в силу конструктивных особенностей микротурбин целесообразно применять замкнутые газотурбинные двигатели с регенерацией теплоты, имеющие меньшее значение степени повышения давления в компрессоре двигателя.

В статье рассматриваются потенциальные возможности внедрения на внутренних водных путях Российской Федерации роботизированных объектов водного транспорта. Кроме того, в статье проведен обзор эксплуатируемых в отрасли инфокоммуникационных технологий, которые могут быть использованы при внедрении роботизированных объектов водного транспорта. Логистика является существенной статьей расходов для многих компаний. Снижение логистических расходов может существенно повысить рентабельность бизнеса, поэтому ведущие ритейлеры и поставщики транспортных услуг работают над созданием автономных логистических систем. Одним из новых направлений является создание беспилотных речных судов, которые могут повлиять на бизнес намного больше других систем. Беспилотные речные суда - это транспорт, который может осуществлять движение в автономном или полуавтономном режиме. На таких судах не нужен экипаж, каюты, системы жизнеобеспечения экипажа и высокие надстройки, ухудшающие топливную эффективность судна. В настоящее время ведутся испытания безэкипажных судов, и, по прогнозам специалистов, они начнут эксплуатироваться во внутреннем плавании в ближайшие пять лет. В международном плавании - это перспектива 10 - 15 лет, поскольку потребуется выработка соответствующего международного законодательства, на что понадобится время.В базовом варианте с судов планируется убрать капитанский мостик, надстройки, жилые помещения для экипажа, системы водораспределения, канализации и кондиционирования, а также оборудование электроснабжения. Благодаря этому дистанционно управляемые суда при схожих размерах будут примерно на 5 % легче кораблей с экипажем, станут потреблять меньше топлива, и, благодаря освобождению дополнительного пространства, смогут перевозить больше грузов. При этом для обеспечения высокой надежности потребуется продублировать многие системы управления и контроля окружающего пространства. Идеи создания безэкипажных гражданских судов высказываются уже давно, однако первые практические шаги в эту сторону были предприняты лишь несколько лет назад.

Целью данной статьи является поиск наиболее оптимального решения логической и аппаратной организации передачи данных межмодульного обмена в бортовых системах автоматического управления. Рассмотрены и выделены наиболее реализуемые каналы для межмодульного обмена данными, использующиеся при построении и реализации систем автоматического управления. Описан подход, применяемый при построении систем автоматического управления, учитывающий специфику модулей, проблемы аппаратной организации и характеристики системы, поддерживающий определённую стандартизацию и выбор интерфейса, определяемый соответствующими показателями. Представлены и описаны схемы связей компонентов автоматической системы управления с помощью различных каналов, принципы их использования, характерные особенности каждого и специфика работы. Рекомендованы решения по вопросам выбора типов линий передачи информации, характеристикам канала и вида технического устройства сопряжения при проектировании мультиплексированных систем. Предложены концепции управляющего и базового устройств управления, которые предусматривают передачу управления системой. Рассмотрены основные наиболее важные эксплуатационные показатели судовых систем автоматического управления, включая самодиагностику. Перечислены требования к аппаратным средствам для организации мультиплексных каналов. Сформирована обобщённая структурная схема терминала мультиплексных каналов с подробным описанием использованных блоков. Также представлены рекомендации по решению вопросов функционального и физического деления всей системы в целом при использовании соответствующих блоков. Эти рекомендации и концепции позволяют найти наиболее оптимальное решение при проектировании и реализации бортовых систем автоматического управления, используя радиальные и мультиплексные каналы для организации систем передачи данных межмодульного обмена.

Статья посвящена разработке алгоритма автоматической идентификации параметров реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора. Рассматриваются основные достоинства и недостатки синхронных электродвигателей при построении систем электродвижения судов. Приводятся преимущества реактивных машин с анизотропной магнитной проводимостью ротора при построении гребных электрических установок. Такие машины могут успешно конкурировать с электрическими двигателями, возбуждение которых осуществляется постоянными магнитами как по энергетическим характеристикам, так и массогабаритных показателям. В статье приводится методика, основанная на аналитическом описании напряжений и токов в статорных обмотках, позволяющая идентифицировать параметры характеризующие динамику электромагнитных процессов в реактивных двигателях с анизотропной магнитной проводимостью ротора. При анализе уравнений с периодически меняющимися коэффициентами были использованы результаты теории Ляпунова-Флоке и выполнено преобразование к уравнениям с постоянными коэффициентами. Для идентификации параметров электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора введены квадратичные интегральные функционалы. Оценки параметров, найденные предложенным методом, являются оптимальными при рассмотрении их с позиций заданных квадратичных интегральных функционалов. Предложенный алгоритм идентификации параметров реактивной машины позволяет находить оценки параметров непосредственно в процессе функционирования электрической машины а, следовательно, может быть использован для построения адаптивных систем управления, а также для исследования различных режимов работы реактивного электродвигателя с анизотропной магнитной проводимостью ротора. Приведена модель, иллюстрирующая алгоритм идентификации параметров реактивного электродвигателя, позволяющая определять продольную индуктивность его обмоток. Разработанный алгоритм определения параметров реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора позволяет создавать высокоточные системы управления электроприводом систем электродвижения.

В статье предложена модель выбора технических средств судовых информационных систем. Разработанная методика основана на проведении технико-экономического анализа судовых автоматизированных систем управления, на основе которого удалось установить, насколько правильно и полно определены характер и назначение работ, подлежащих реализации с помощью технических средств, а также насколько оптимальны с экономической точки зрения решения, положенные в основу обоснования характеристик технических средств. Эта задача должна решаться как на этапах проектирования и изготовления судовых информационных систем, так и при выборе участков автоматизации, состава и количества технических средств, а также при изучении проблем надежности и перспективности, при выборе задач и разработке программ и т. д. Результаты этой работы позволяют произвести оптимальный выбор необходимых технических средств связи. Таким образом, рассмотренный аналитический метод выбора варианта системы связи может успешно использоваться при разработке и внедрении новых средств связи, когда имеется ряд технических решений, отличающихся размером капитальных вложений, объемом информации, предназначенной к передаче, стоимостью передачи единицы информации. Предложенный в работе метод помогает объективно оценить различные варианты системы связи с учетом сложного взаимодействия между различными способами передачи информации, числом каналов, их протяженностью и другими техническими характеристиками, влияющими на стоимостные показатели системы. Разработанный метод оценки вариантов связи может быть также применен и для выбора технических средств обработки информации, если в основе их сравнения лежит стоимость решения задачи, а также при обосновании состава отдела информатизации или судовой АСУ.

Рассматривается способ параметрической оптимизации элементов конструкций портовой перегрузочной техники на примере механизма с подвижным цилиндром. Силовые элементы с гидравлическими и пневматическими подвижными цилиндрами, служащими для обеспечения возвратно-поступательного движения ползуна, широко применяются на водном транспорте. Их техническое состояние во многом определяет надежность и безаварийность работы портового перегрузочного оборудования, приводов створок ворот шлюзов и другого оборудования. Силовые цилиндры являются самыми дорогими элементами перегрузочных машин. Повысить надежность их работы можно прежде всего путем снижения максимального (амплитудного) значения нагрузки во всем диапазоне движения ползуна. В терминах практической оптимизации необходимо решить минимаксную задачу, состоящую в определении максимальных (амплитудных) значений нагрузок при вариации рабочих режимов с последующим выбором из них режима с минимальной амплитудой. Предложен численный способ оптимизации конструкции и выбора оптимальных геометрических параметров, обеспечивающих надежную работу ползунково-кривошипного механизма при любом положении его частей. На этой основе разработана математическая модель и произведено моделирование рабочих характеристик механизма с подвижным цилиндром для графического определения минимаксного режима. Для практической реализации модели создана программа в кодах MatLAB, позволяющая получить количественные оценки геометрических параметров конструкции ползунково-кривошипного механизма. Показано, что модель обладает свойством образования узла, в котором пересекаются генерируемые рабочие режимы, координаты которого соответствуют минимаксу амплитуды усилия в ползуне. Приведен пример способа параметрической оптимизации, подтверждающий корректность решений.

В статье рассматриваются модели управления процессом выполнения системы одиночных критериально-ориентированных тестовых заданий с единственным верным ответом, обеспечивающие остановку тестирования при достижении необходимой достоверности оценки его результатов в процессе подготовки специалистов для флота. Разработка и применение предлагаемых в данной статье моделей 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 текущего задания после получения оценки заданной достоверности. Также в статье рассматривается применение моделей критериально-ориентированного оценивания в компьютерных системах тестирования; доказано, что данные модели повышают результаты текущего контроля. Для того, чтобы осуществлять профессиональную подготовку специалистов как гражданского морского флота, так и ВМФ, необходима соответствующая учебно-материальная база. Основу такой базы раньше всегда составляли действующие учебные и тренировочные образцы гражданской и военной техники и вооружения, которые ранее поступали в военно-морские и гражданские морские учебные заведения в достаточном количестве и обеспечивали необходимый уровень как теоретической, так и практической подготовки будущих специалистов флота. В результате резкого сокращения в 1990 гг. отраслей военно-промышленного комплекса, разрабатывающих технику и вооружение для флота, новейшие образцы этой техники и вооружения теперь изготовляются не сериями, а отдельными экземплярами. Вопрос о производстве учебных и тренировочных образцов для морских учебных заведений не стоит вообще. В этих условиях в качестве единственного средства, способного обеспечить военно-профессиональную и морскую подготовку, могут рассматриваться только виртуальные аналоги образцов военной и гражданской техники и вооружения, разрабатываемые средствами информационных технологий, т. е. флотские тренажерно-обучающие системы, что указано в международных морских конвенциях.