Статья содержит предложения по формированию интегрированной системы эксплуатационных и экономических показателей, характеризующих как общетранспортные, так и внутрисистемные процессы контейнерных терминалов. Актуальность этого обосновывается проводимым предметным анализом существующей терминологии и показателей на ее основе, доказывающим появление неоднозначности в их интерпретации и использовании. Основу предложений составляет утверждение о значительной неравномерности количества фактических рабочих движений, осуществляемых машинами и механизмами терминала с грузовыми единицами, проходящими через порт. Обосновывается положение о том, что должна быть сформирована уточненная система показателей, которая позволит однозначно и наглядно оценивать трудоёмкость и себестоимость пропуска как всего грузопотока, обслуживаемого портом, так и его отдельных элементов. В исследовании показано, что часть грузопотоков, присутствующих в существующей в настоящее время транспортной системе морских и наземных перевозок, «гасится» в портах и терминалах, а другая часть зарождается, что было не характерно для традиционных систем. При этом наблюдаются существенные изменения в технологии перевозки, хранения и погрузочно-разгрузочных работ, при этом общая товарная масса, проходящая через порт, остается неизменной. Обострение конкуренции и падение тарифов заставляют уделять все большее внимание снижению себестоимости всех проводимых в порту операций. При неоднозначном и неадекватном определении и интерпретации основных показателей, касающихся коммерческой и эксплуатационной работы в порту, эта проблема не может быть решена. Подобный подход, по прогнозам специалистов, будет полезен как на стадии технологического проектирования порта (терминала), так и в процессе экономического (финансового) планирования работы предприятия.Реализация предложений в целях унификации результатов предполагается путем разработки и принятия соответствующего ГОСТа.
Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова
2017. — Выпуск 5
Содержание:
В XXI в. большинство угольных экспортных терминалов становятся специализированными комплексами с высокопроизводительным конвейерным оборудованием, позволяющим выполнять перевалку годового грузооборота более 10 млн т/год. Инициация инвестиционных проектов строительства или расширения терминалов зависит от решений, разрабатываемых на ранних стадиях проектирования, что в рыночных условиях требует более точных результатов (производительности судопогрузочного оборудования, пропускной способности морского грузового фронта) и применения современных методик технологического проектирования морского грузового фронта. В статье предложена методика технологического проектирования морского грузового фронта навалочных терминалов для концептуальных стадий проектирования на основе синтеза российской нормативной базы (РД 31.3.05-97, РД 31.3.01.01-93 и РД 31.31.48-88), иностранных источников (справочника UNCTAD, исследований голландской научной школы A.J.A. Kleinheerenbrink и T. Van Vianen), глубинного анализа производственных показателей терминалов. На основе методики разработан расчетный инструмент «Базовый расчет морского грузового фронта навалочного терминала», позволяющий на ранних стадиях проектирования выполнять многовариантный технологический расчет количества причалов и судогрузочных машин, а также производительности судопогрузочных машин. В качестве основного критерия расчета используется критерий эффективности, который представлен численными значениями в общем виде для терминала (по коэффициенту запаса производительности судопогрузочных операций) и для судопогрузочных машин в частности (по единичной производительности, применяемой в реальной эксплуатации).Предлагаемые методика и расчетный инструмент, представляющие практическую значимость для проектировщиков-технологов, позволяют повысить точность технологического проектирования. Полученные расчетные результаты могут использоваться на концептульных стадиях проектирования, когда рассматриваются различные варианты компоновок. На стадии проектной документации следует уточнять полученные результаты за счет детализированного анализа судопогрузочных операций или моделирования судозаходов, для которых наиболее характерным является стохастический процесс возникновения.
Ключевые слова
Проблема построения оптимальных маршрутов движения морских судов, помимо учета множества факторов организационного и технического характера, требует детальной информации о прогнозе метеорологической обстановки вдоль предполагаемого маршрута судна. При выборе безопасного маршрута движения судна наиболее важными метеопараметрами являются: направление и сила ветра, высота и направление волнения морской поверхности. Существующие в настоящее время метеоспутники позволяют решать эту задачу, но площади акваторий, где восстанавливаются необходимые параметры, ограничены орбитами и шириной полосы зондирования этих спутников. В результате обработка данных зондирования одного спутника не даёт возможности получить непрерывную информацию вдоль маршрута судна за необходимые временные интервалы. В работе показано, что, если использовать одновременно данные сразу нескольких спутников, уменьшаются площади акваторий, где существуют разрывы в определении необходимых метеопараметров. Целью работы является анализ возможности комплексного использования данных, получаемых с различных спутниковых метеосенсоров. Рассмотрены спутниковые погодные сенсоры QuikScat, ScatSat-1, Hy-2A, RapidScat, ERS, ASCAT, Jason-2, отличающиеся высотой, наклонением орбиты, а также имеющие различную ширину полосы зондирования. В работе моделируются площади морских акваторий, в пределах которых возможно получение необходимых данных с выбранных метеоспутников. Проведен анализ среднего времени ожидания данных зондирования как от отдельного, так и от группы метеоспутников. Представлены графики распределения промежутков времени между последовательными наблюдениями точки на земной поверхности различными группами метеоспутников на различных широтах (на экваторе, на широте 30 и 60 град.). Комплексирование информации с нескольких метеоспутников существенно сокращает время получения данных спутникового зондирования, позволяя значительно сократить площади акваторий вдоль маршрута судна, где существуют разрывы спутниковых данных. Для априорной оценки времени получения спутниковых данных представлена функция вероятности того, что интервал времени между соседними наблюдениями заданной точки не превысит определенного значения. Показано, что в случае использования информации с нескольких спутников данная функция приближенно может быть описана известной вероятностной моделью массового обслуживания. Основными параметрами модели являются: количество спутников, угол наклонения их орбит и ширина полосы сканирования Земной поверхности каждого из рассматриваемых спутников. Используя данную модель, можно рассчитать набор метеоспутников, которые позволят с заданной вероятностью получать необходимые метеоданные.Сделан вывод о реализуемости планирования маршрута судна с учетом данных о приповерхностном ветре и поверхностном волнении вдоль предполагаемого маршрута судна с учетом информации, получаемой с существующих в настоящее время спутниковых погодных сенсоров.
Ключевые слова
В статье рассматриваются вопросы эффективности проведения таможенного контроля в отношении судовых припасов. Изучены случаи незаконного вывоза участниками внешнеэкономической деятельности (далее - участниками ВЭД) нефти и нефтепродуктов, в том числе под видом судовых припасов, а также вопросы эксплуатации судовых двигателей. Объектом исследования выбраны отношения, возникающие между таможенным органом и участником ВЭД в процессе правового регулирования вывоза нефти и нефтепродуктов под видом судовых припасов. В ходе изучения данных вопросов построен алгоритм совершения таможенных операций в отношении вывоза припасов, а также при бункеровке морских судов, рассмотрен опыт Балтийской таможни в рамках совершения таможенных операций и проведения таможенного контроля при перемещении судовых припасов. Методом сетевого планирования определен порядок совершения таможенных операций в отношении судовых припасов. Проведено исследование проблем, связанных с вывозом нефти и нефтепродуктов, а также обоснованы предложения по повышению эффективности организации таможенного контроля. Авторами разработана методика определения количественных норм бункерного топлива, перемещаемого в качестве судовых припасов водными судами через таможенную границу ЕАЭС. Предлагаемая методика позволяет должностным лицам таможенных органов производить расчет, учитывая множество особенностей и факторов, влияющих на запрашиваемое количество топлива для бункеровки. В целях практической реализации представленной методики использовался программный продукт Microsoft Access, позволяющий внедрить расчетную формулу в деятельность таможенных органов при таможенном контроле загружаемого количества бункерного топлива. Результаты применения методики позволили оценить количественные нормы бункерного топлива, которые необходимы морскому судну для обеспечения нормальной эксплуатации и технического обслуживания. При выведении формулы учитывались разносторонние факторы, влияющие на определение количественных норм бункерного топлива. Разработанная методика расчета бункерного топлива позволила сформировать перечень сведений, необходимых к заявлению капитаном судна до прихода в порт для бункеровки.
Ключевые слова
Приводятся результаты разработки комплекса организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение эксплуатационного загрязнения окружающей среды при эксплуатации судов на внутренних водных путях. Предотвращение эксплуатационного загрязнения окружающей среды при судоходстве регулируется природоохранным законодательством, удовлетворение требованиям которого обеспечивается природоохранными техническими средствами. Выделены две стратегии предотвращения эксплуатационного загрязнения при судоходстве. Первая стратегия предполагает применение судовых природоохранных технических средств - судовых установок для очистки сточной и нефтесодержащей посланевой воды, вторая - применение комплекса внесудовых природоохранных технических средств. Комплекс данных средств может включать в себя широкий набор технических средств, которые в целом обеспечивают перемещение судовых загрязнений от места их образования (судов) до места отведения очищенной сточной и подсланевой воды в водоем или в систему горканализации населенных пунктов. Показано, что вторая стратегия в условиях эксплуатации судов на внутренних водных путях является более целесообразной, а зачастую и единственно возможной.Показано, что применение природоохранных технических средств обеспечивается комплексом организационных мероприятий, основной целью которых является обоснование и выбор стратегии предотвращения загрязнения водоемов при эксплуатации судов на участке внутренних водных путей, в границах реки или речного бассейна, обеспечение наличия природоохранных технических средств в соответствии с выбранной стратегией, их эффективная эксплуатация и использование. Рекомендованы основные возможные пути достижения указанных целей, что дает возможность выбора при решении проблемы защиты внутренних водных путей от загрязнения судами с учетом различных условий организации природоохранной деятельности при эксплуатации судов, которые определяются требованиями к водоотведению очищенных судовых загрязнений, экономическими, производственными и интеллектуальными возможностями судовладельческих организаций, а также навигационными и климатическими условиями эксплуатации судов на участке водных путей. Отмечена роль мотивационного фактора при решении проблем предотвращения загрязнения внутренних водных путей при судоходстве.
Ключевые слова
Статья направлена на повышение безопасности судна при морских и речных авариях. Существующие требования СОЛАС-74 и других нормативных документов по обеспечению безопасности и охране человеческий жизни на море требуют проведения регулярной подготовки и обучения экипажей, включая проведение судовых учений и тренировок, направленных на отработку действий в аварийных ситуациях. Эти виды подготовки дополняются и усиливаются требованиями конкретных морских администраций. Анализ морских катастроф, таких как гибель лайнера «Costa Concordia» и парома «Sewol», а также других аварий, связанных с потерями судов и большим количеством человеческих жизней, показывает, что в их основе лежат существенные недоставки в подготовке экипажей к действиям в конкретных аварийных ситуациях. В настоящей статье предлагается проведение маневра поворота (циркуляции) в сторону пробоины и / или крена судна при смещении груза и / или повреждении корпуса. Этот маневр, который для удобства использования судоводителями может быть назван «Курс в сторону крена (пробоины)», если он выполнен своевременно, при наличии достаточной акватории для маневрирования может способствовать уменьшению крена, выравниваю судна, а также облегчению проведения последующих мероприятий по спасению судна, его пассажиров и экипажа в случае морских и речных аварий. Для подтверждения возможности проведения маневра «Курс в сторону крена (пробоины)» в начале спасательных операций при смещении груза и / или получении пробоины судном авторами статьи выполнен анализ эффективности его применения при наиболее известных авариях и катастрофах морских и речных судов, таких как катастрофа лайнера «Costa Concordia», гибель парома «Sewol», гибель лайнера «Булгария», катастрофа траулера «Дальний Восток» и др. Проведенный анализ показывает высокую эффективность своевременного выполнения данного маневра, который способен снизить опасность или предотвратить затопление судна. Дополнительным преимуществом выполнения маневра «Курс в сторону крена (пробоины)» как первого этапа спасательных операций при смещении груза и / или получении повреждения судном является то, что он не мешает проведению других операций по спасению судна, его пассажиров и экипажа, таких как балластировка, подготовка спасательных средств к оставлению судна, которые предусмотрены установленными требованиями. Включение маневра «Курс в сторону крена (пробоины)» как первого этапа спасательных операций при смещении груза и / или получении пробоины судном в судовые учения и тренировки экипажа позволит повысить эффективность спасения судна и даст возможность снизить опасность морских и речных катастроф. Отработка применения данного маневра позволит снизить возможность гибели судов, их пассажиров и повысить эффективность подготовки экипажей при морских и речных авариях.
Ключевые слова
На основе анализа проектных решений по конструкции гасительных устройств судоходных шлюзов Саратовского гидроузла, а также условий работы устройств, реализованных при строительстве шлюзов, сделан вывод о неэффективности их работы, не обеспечивающей равномерного распределения скоростей потока на значительной длине камеры. Основные проблемы были связаны с конструкцией вертикальной балочной решетки с неравномерным шагом отверстий по высоте, а также с рекомендуемыми в проекте режимами подъема ворот с постоянной скоростью. При существующей конструкции решетки возникает значительная неравномерность распределения скоростей потока по глубине, обуславливающая образование устойчивых обратных уклонов водной поверхности. Это приводит к превышению гидродинамических сил, действующих на шлюзуемое судно, в 5 - 8 раз по сравнению с нормативными их значениями.На основе лабораторных и натурных исследований установлено, что на изменения кинематических параметров потока в камере шлюза влияние оказывает не только балочная решетка, главным назначением которой является выравнивание скоростей на выходе потока в камеру шлюза, но и другие элементы верхней головы: очертания порога, нижнего козырька ворот, конструкция гасительного экрана и соотношение водопропускных отверстий, образуемых этими элементами. Расчеты, выполняемые по методике с учетом положений теории движения турбулентных струй, позволяют определять размеры водопропускных отверстий и взаимное расположение основных элементов верхней головы шлюза при наполнении камеры из-под плоских подъемно-опускных ворот. На основе таких расчетов были сформулированы предложения по реконструкции системы наполнения камеры шлюзов Саратовского гидроузла, взаимному расположению элементов верхней головы, обеспечивающих эффективное гашение скорости потока воды на выходе в камеру шлюза.
Ключевые слова
В статье описана методика моделирования процесса наполнения камеры судоходного шлюза. Математическая модель строится на основании данных, которые могут быть получены на существующих судоходных шлюзах при выполнении натурных наблюдений или выполнении измерений на лабораторных моделях. Приводятся состав исходных данных, необходимых для создания адекватной модели, и требования, предъявляемые к ним. Предложенная модель основана на классической теории выполнения гидравлических расчетов судоходных шлюзов. Принцип построения модели описывается на примере судоходного шлюза, оборудованного головной системой питания с наполнением из-под плоских подъемно-опускных ворот, однако этот принцип также может быть применен и в случаях моделирования работы шлюзов с другими системами питания. Основной модельной функцией является зависимость величины коэффициента расхода воды от высоты положения затвора, характер которой определяется множеством параметров системы наполнения рассматриваемого шлюза. На основании этой зависимости может выполняться анализ процесса наполнения камеры шлюза с определением величины сил, действующих на судно во время шлюзования при различных условиях. В качестве примера рассматривается последовательность моделирования процесса наполнения камеры действующего судоходного шлюза по предложенной методике с последующим анализом полученных результатов. Целью выполненного моделирования являлась оценка соответствия требованиям безопасности условий стоянки судна в камере судоходного шлюза во время шлюзования в конкретных условиях. Предложенная методика является актуальной для оценки используемых в настоящее время режимов наполнения камер действующих шлюзов, поскольку наблюдающаяся в последнее время тенденция увеличения водоизмещения судов речного флота требует актуализации заложенных ранее параметров работы судоходных шлюзов.
Ключевые слова
В статье рассматривается вопрос о влиянии подробности гидрографической съемки на величину оцениваемых по морским навигационным картам проходных глубин. Перечисляются основные задачи навигации и управления судном, решение которых напрямую связано с полнотой, точностью и достоверностью отображения рельефа дна на морских навигационных картах. Особое внимание уделяется навигационным условиям плавания крупнотоннажных судов на мелководье. Приводится перечень аварий судов в арктических морях, связанных с недостаточной гидрографической изученностью рельефа дна на мелководных участках арктических морей. Выполнен аналитический обзор работ, посвященных влиянию основных факторов на оценку проходной глубины на мелководье. Рассматриваются основные виды промерных работ и гидрографические методы обследования дна, которые используются для определения проходных глубин. Отмечается, что только гидрографическое траление с использованием жестких тралов гарантирует надежное обнаружение локальных поднятий дна с опасными глубинами. Приводятся результаты использование жесткого трала при проводке крупнотоннажного судна по фарватерам восточной части Финского залива, описанного в статье Н.Н. Неронова (2001 г.). Подтверждено, что при обследовании дна гидрографическими методами, основанными на дискретных измерениях, значения минимальных глубин, показанных на морских навигационных картах, могут отличаться от фактических минимальных глубин. Приведен пример отображения подводного рельефа на морской навигационной карте, полученного по результатам промерных работ, выполненных с разной подробностью. Определены условия, при которых минимальные глубины, отображенные на картах, могут не совпадать с фактическими минимальными глубинами. Приведены формулы, позволяющие дать количественную оценку расхождения значений минимальных глубин. Формулы и алгоритм учета влияния подробности промера на величину проходных глубин проверены на конкретных картографических материалах. Установлены основные морфометрические характеристики рельефа дна, влияющие на точность оценок. Отмечено научное и практическое значение полученных результатов, а также определены основные направления дальнейших исследований.
Ключевые слова
Статья содержит сравнительный анализ основных научных методов исследования циклов тепловых двигателей с целью оценки их эффективности. Показано принципиальное отличие понятий энергетического и эксергетического коэффициентов полезного действия тепловых двигателей. Статья содержит сравнение и анализ различий теплового и эксергетического балансов теплового двигателя. Доказывается, что подмена и некорректное использование понятий теплового и эксергетического коэффициентов полезного действия, имеющих место в ряде публикаций, приводят к неверным теоретическим выводам и затрудняют практическое решение задачи повышения энергетической эффективности тепловых двигателей. Приводимые в статье результаты расчетов свидетельствуют о том, что совместное использование энергетического и эксергетического методов анализа способствуют более полному раскрытию процессов преобразования энергии в работу тепловых двигателей и позволяют адекватно оценивать имеющиеся вторичные энергетические ресурсы тепловых машин. Использование эксергетического метода наиболее целесообразно при проведении анализа процессов, протекающих в установках преобразования и использования механической энергии. Приведенный в статье анализ показал, что наибольшие потери эксергии (работы) в тепловом двигателе происходят вследствие необратимости процесса сгорания топлива. Существенно уменьшить эти потери можно лишь за счет повышения температуры рабочего тела в начале процесса сгорания. Редкое использование эксергетического метода анализа в настоящее время объясняется совпадением численных значений эксергетического и энергетического КПД тепловых двигателей при общей оценке их энергетической эффективности. Данные, приведенные в статье, свидетельствуют о том, что совместное использование обоих методов позволяет получить более точные выводы при оценке энергетической эффективности тепловых двигателей и определении возможностей ее повышения.
Ключевые слова
В настоящей статье предлагается разработка систем управления элементами судовых энергетических установок (СЭУ) на основе концепции единого цифрового решения, являющегося неотъемлемой частью (или даже основой) единой системы управления СЭУ. Рассматриваются задачи каждого иерархического уровня. Показано, что внедрение такой системы является особенно эффективным там, где под контролем находится значительное количество взаимосвязанных параметров, и что в зависимости от координат состояния, задающих и возмущающих воздействий появляется необходимость переключения на различные режимы работы. В статье продемонстрировано, что современное развитие компьютерных аппаратных средств, информационных сетей и цифровых технологий позволяет реализовывать сложные иерархические алгоритмы управления, включающие алгоритмы получения и обработки информации, идентификации объектов управления, адаптации к изменению параметров объекта и внешних возмущающих воздействий. Эти алгоритмы обеспечивают устойчивое динамическое развитие системы и качественное улучшение процессов управления с применением элементов искусственного интеллекта, что является отличительной чертой систем управления завтрашнего дня. Такой подход позволяет создать единую целеориентированную систему автоматического управления СЭУ, предусматривающую восемь «сценариев» управления, на основе которых разрабатывается линейка настроек. Приведены описание «сценариев» управления и режимы работы объектов СЭУ при их реализации. Выполнен анализ возможных действий системы с тем или иным «сценарием» управления.
Ключевые слова
В статье рассматривается необходимость повышения теплоотдачи забортных охладителей к забортной воде в межтрубном пространстве в условиях свободной конвекции. Предлагается комплексный подход путем совершенствования конструктивных и режимных параметров теплообменника. Для этого проведены экспериментальные исследования теплоотдачи с помощью метода планирования эксперимента для следующих режимных параметров: температуры и скорости горячей пресной воды, температуры забортной воды и трех относительных шагов компоновки трубной системы забортного охладителя. В результате обработки опытных данных методом корреляционно-регрессионного анализа получены значения средних коэффициентов теплоотдачи от внешней теплопередающей поверхности трубок охладителя к забортной воде в условиях свободной конвекции для пучков труб с относительным шагом 1,5; 2,0 и 3,0. Выявлено, что существенное влияние на процессы теплоотдачи оказывает температурный напор и относительный шаг трубок. Наибольшую теплоотдачу обеспечивают пучки труб с относительным шагом 1,5 и 2,0. При этом в процессе теплообмена участвуют два режима. Граница смены режимов зависит от температурного напора и компоновки трубного пучка. Чем компактнее расположены трубки, тем при меньших значениях температурного напора происходит смена режима. Рассмотрена графическая зависимость среднего коэффициента теплоотдачи от температурного напора, определяемого как разность температур горячего теплоносителя на входе в трубную систему забортного охладителя и забортной воды для высоко- и низкотемпературного контура замкнутой системы охлаждения дизеля. Определено, что средний коэффициент теплоотдачи охладителя высокотемпературного контура к забортной воде с температурой 305 K в 1,8 раза выше, чем для охладителя низкотемпературного контура при той же температуре забортной воды.
Ключевые слова
Судовые энергетические установки подвергаются влиянию широкого спектра эксплуатационных факторов. В статье рассмотрен широкий спектр эксплуатационных факторов, оказывающих влияние на судовые энергетические установки. К таким эксплуатационным факторам можно отнести увеличение износа и шероховатости гребного винта, глубину фарватера, осадку судна, ветроволновую обстановку, сопротивление трала, ледовую обстановку, плотность забортной воды, крутильные колебания гребного вала, выработку моторесурса элементов энергетической установки и т. д. Акцентировано внимание на том, что процесс управления главным двигателем должен обеспечивать безопасную эксплуатацию судна, в особенности при работе на номинальной мощности в условиях возможного возникновения значительных изменений нагрузки со стороны винта. Отмечается, что интенсивность изменения нагрузки может привести к серьезным негативным последствиям в особенности при работе на максимальной мощности, например, таким, как критическое увеличение частоты вращения коленчатого вала дизеля, которое при срабатывании защиты приводит к отключению двигателя. Доказано, что в случае малооборотных дизельных двигателей с системой прямого соединения с гребным винтом считается излишним регулирование частоты вращения его коленчатого вала в связи с достаточной стабильностью системы. Последнее справедливо для работы в спокойной воде и при отсутствии эксплуатационных воздействий. В реальных условиях эксплуатации наличие эксплуатационных факторов приводит к снижению безопасности эксплуатации главного двигателя и судна. Решением данной проблемы может быть использование аппроксиматора на основе искусственной нейронной сети, позволяющего строить матрицы данных для термодинамических и механических показателей для решения данной проблемы.
Ключевые слова
В статье рассмотрены проблемы выбора режима нейтрали, а также контроля технического состояния электрической изоляции, связанные с надлежащим обеспечением электропожаробезопасности на судах с высоковольтной электроэнергетической системой. На основании судовой документации произведен расчет емкости высоковольтной электроэнергетической системы. По найденным значениям емкостей подсчитаны токи однофазного короткого замыкания, вероятность тяжелого исхода прикосновения человека к токоведущим частям. На основании этих показателей, а также преимуществ и недостатков режимов нейтрали сделан вывод о том, что ни один из режимов не обеспечивает необходимую электропожаробезопасность. Данную проблему предполагается решать с помощью трансформаторов тока нулевой последовательности, которые устанавливаются на концах высоковольтных распределительных щитов. Кроме этого, в статье приведены требования Российского морского регистра судоходства по режиму нейтрали. Сделан обзор схем включения измерительных установок для контроля технического состояния изоляции судовых высоковольтных электроэнергетических систем. На примере танкера-газовоза “CORCOVADO” показаны реализация и принцип действия чувствительной селективной защиты высоковольтных потребителей в случае падения сопротивления изоляции высоковольтных линий (шин). Доказано, что режим резистированной нейтрали, реализованный на танкере-газовозе, в совокупности с чувствительной селективной защитой обеспечивает наибольшую электропожаробезопасность.
Ключевые слова
Статья посвящена вопросу обеспечения работоспособности выполняющих важные функции электротехнических устройств, установленных на промышленных объектах Российской Федерации. Показано, что основные проблемы приходятся на высоковольтное оборудование, отказ и некорректная работа которого ведет к большим экономическим затратам, а зачастую является причиной аварийных ситуаций на производстве. В статье представлены состав и принцип работы автоматизированной системы контроля и мониторинга электрооборудования подстанции. Приведен принцип внедрения автоматизированной системы контроля и мониторинга как на новое электрооборудование, так и на оборудование, находящееся в эксплуатации. Представлен метод бесконтактного мониторинга, который заключается в использовании закономерностей изменения внешних магнитных полей, сопровождающих процесс его токопотребления. Рассмотрены нейронные сети, используемые в качестве дефаззификатора при создании гибридных сетей и оценке технического состояния высоковольтного оборудования на подстанциях. Показано, что одним из возможных методов определения характеристических функций принадлежности аппаратов высокого напряжения является метод с использованием лингвистических переменных, т. е. с использованием качественных оценок состояния оборудования. В работе приводится краткая характеристика аппаратов высокого напряжения как части высоко-вольтного оборудования. Выполнен анализ отказов аппаратов высокого напряжения. Рассмотрен метод контроля сопротивления изоляции, метод ультрафиолетового контроля, тепловизионный метод, метод акустической эмиссии, газохроматографический метод, метод испытания повышенным напряжением с регистрацией параметров частичных разрядов, оптический метод индикации дефектов. Сделан вывод о необходимости создания систем, включающих в себя все современные методы диагностики аппаратов высокого напряжения, позволяющих выполнять анализ и контроль состояния данных аппаратов в реальном времени.
Ключевые слова
В статье рассматриваются вопросы использования в гребных электрических установках перспективных для мощных электрических машин преобразователей частоты на основе инверторов тока. Рассмотрены особенности преобразователей. Одна из них состоит в том, что на входе инвертора теоретически должна стоять бесконечная по величине индуктивность, тогда входная цепь инвертора будет представлять собой источник постоянного тока. На практике достаточно, чтобы индуктивное сопротивление дросселя в 5 - 6 раз превышало по абсолютной величине на минимальной рабочей частоте активную составляющую сопротивления нагрузки. В процессе переключения тиристоров на выходе тиристорного коммутатора будет иметь место «переменный» ток, а точнее, прямоугольные импульсы постоянного тока противоположной полярности. Вторая особенность заключается в том, что нагрузкой инвертора должна быть цепь с внутренним динамическим сопротивлением близким к нулю, чтобы пропускать прямоугольные импульсы тока с минимальными искажениями. С этой целью параллельно нагрузке включается конденсатор, шунтирующий нагрузку в момент возникновения фронтов импульсов. Таким образом, выходная цепь инвертора тока по свойствам близка к источнику напряжения в моменты переключений. Рассмотрены основные принципы построения схем инверторов тока (CSI). Проанализированы схемные решения для одно- и трехфазных инверторов тока, а также для инвертора тока судового исполнения. Рассмотрен принцип работы преобразователя частоты типа PowerFlex. Показано, что улучшение формы выходного тока инвертора достигается за счет формирования каждого полупериода тока в виде последовательности импульсов тока, длительность которых изменяется по трапецеидальному закону. Такой алгоритм управления просто реализуется с учетом особенности трехфазного инвертора тока - включенных в любой момент времени одного вентиля катодной группы моста инвертора и одного вентиля анодной группы. Приведены основные характеристики инверторов тока и расчетные формулы для выбора их силовых элементов. Описано использование в инверторах тока широтно-импульсной модуляции и тиристоров SGCT. Осуществлен выбор основных элементов схем CSI. На примере преобразователей частоты, установленных в схеме главного тока системы электродвижения единой электроэнергетческой установки научно-исследовательского судна «Академик Трешников», проанализированы достоинства и недостатки инверторов тока. Приведены характеристики преобразователей.
Ключевые слова
В статье рассмотрены теоретические вопросы протекания токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе. В данных системах электроэнергию вырабатывают трехфазные синхронные генераторы, подключенные к полупроводниковым выпрямителям, распределение электроэнергии идет на постоянном токе, для питания гребного электродвигателя переменного тока и общесудовых приемников электроэнергии используются полупроводниковые инверторы. Традиционные методы для расчета токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах с распределением на постоянном токе не подходят. Это связано с тем, что в данных системах генератор работает с переменной частотой вращения, а гребной электро-двигатель может подпитывать током место возникновения короткого замыкания на шинах главного распределительного щита постоянного тока через обратные диоды автономных инверторов. Величина тока короткого замыкания увеличивается при снижении частоты вращения синхронного генератора. Величина тока подпитки места возникновения короткого замыкания от гребного электродвигателя зависит от частоты вращения и нагрузки. Значительное влияние на токи короткого замыкания оказывают конденсаторы, расположенные на входе полупроводниковых инверторов гребной электрической установки. При расчете токов короткого замыкания необходимо учитывать ток подпитки от общесудовых приемников электроэнергии переменного тока через полупроводниковые инверторы, на входе которых также расположены конденсаторы. В статье рассмотрены физические процессы протекания токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе. Сформулированы рекомендации по расчету токов короткого замыкания в данных системах.
Ключевые слова
В статье рассматривается новый принцип определения ориентирных направлений на основе вибрационных гироскопов, позволяющий повысить точность и быстродействие определения ориентирных направлений для различных устройств военного и гражданского назначения, сохраняющих свои колебания в одной плоскости при повороте. Излагаются принципы работы одноосного вибрационного микрогироскопа, приведена математическая модель одномассового устройства, описаны различные режимы его работы, указаны соотношения, связывающие подлежащую измерению величину (угол поворота или соответствующую проекцию угловой скорости) с обобщёнными координатами чувствительной массы. Подробно рассмотрены различные режимы функционирования прибора: один режим вынужденных колебаний (для измерения угловой скорости) и два режима собственных колебаний (для измерения угла поворота и угловой скорости). Предложена методика для идентификации параметров неравножёсткости подвеса чувствительной массы. Представлен анализ режимов работы пьезоэлектрического вибрационного гироскопа. Выявлены закономерности, связывающие характеристики пьезоэлектрического вибрационного гироскопа с его конструктивными параметрами. Рассмотрено влияние остаточного газа на демпфирование колебаний резонаторов вибрационных гироскопов, а также свойства различных геттерных материалов и вопросы их применения для поддержания высокого вакуума в этих приборах. В вибрационных гироскопах должно поддерживаться высокое разрежение внутри корпуса прибора (в частности, в микромеханических гироскопах, где массогабаритные характеристики малы, а зазоры составляют единицы микрометров). Ввиду малого объема корпуса и развитой поверхности внутренней структуры микромеханических гироскопов представляется необходимым применение геттера и обеспечение в них высокого вакуума. Рекомендовано применение нераспыляемых геттеров, использующих смеси циркония, титана, редкоземельных металлов и сплавы на их основе. Нераспыляемые геттеры имеют большую удельную сорбционную емкость и могут быть регенерированы после насыщения путем нагревания. При конструировании гироскопов целесообразно изолировать геттер от вакуумного объема прибора до завершения процессов обезгаживания, а также избегать применения материалов, которые могут выделять углеводороды.
Ключевые слова
Решается задача автоматизации операций определения кратчайших маршрутов для группы судов, получивших задание достижения условных целей с известными координатами, расположенными в ограниченном пространстве. При оперативном управлении процессом выхода судов в заданный район важен показатель времени, минимизация которого связана с поиском маршрута, имеющего самую короткую длину из всех возможных маршрутов. Ключевым вопросом в проблеме автоматизации формирования оптимальных маршрутов является выбор математического аппарата не только для расчета длин кратчайших маршрутов, но и для восстановления самих кратчайших путей. С этой целью в работе подробно рассматривается рекурсивный метод динамической оптимизации на основе модифицированного алгоритма Беллмана-Форда, позволяющего избежать большой размерности и вычислительной сложности в решении данной задачи. Предложенный метод, в отличие от других методов динамической оптимизации, позволяет автоматизировать определение кратчайшего пути в сетевой модели со сложной топологией при наличии в ней дуг с отрицательными весами. Практическая реализация модифицированного алгоритма Беллмана-Форда показана на примере расчета сетевой модели со сложной топологией с применением итерационной процедуры по программе, составленной в кодах MATLAB. Реализованная на ее основе компьютерная модель компактна, проста и, в отличие от существующих моделей, позволяет устранить ограничения, связанные с наличием отрицательных весов и циклов на сетевой модели, автоматизировать расчеты кратчайших путей в разветвленном районе мест рыболовецких промыслов с использованием компьютерных технологий, реализованных средствами MATLAB, и заданного критерия качества. На примере расчета подтверждается корректность полученных результатов исследований автора. Предложенные алгоритм и рекурсивная процедура, а также выводы из их анализа могут найти применение в организации движения морского, воздушного и наземного транспорта.
Ключевые слова
Рассматривается метод оптимизации работы программных средств автоматизированных информационных систем на морском и речном транспорте путем оптимизации работы самого распространённого протокола защищенной передачи данных, который используется в компьютерных сетях. Описываются принципы работы алгоритма ChaCha20 и рассматривается возможность эффективной замены AES или RC4 на ChaCha20 на платформах, не имеющих аппаратного шифрования. В подавляющем большинстве подобные системы характеризуются низкими вычислительными мощностями. Отсутствие аппаратного механизма шифрования делает сам процесс шифрования «узким местом» в плане производительности всего процесса передачи данных по защищенным каналам. ChaCha20 - это потоковый алгоритм шифрования семейства Salsa20. Основными операциями в алгоритме являются операции quarter round, column round, diagonal round. Входными данными для алгоритма является текст в открытом виде. На выходе алгоритм генерирует поток случайных чисел, с помощью которых производит шифрование исходного текста. Приводятся результаты тестов производительности алгоритма шифрования ChaCha20 вместе с криптографическим кодом аутентификации (MAC) Poly1305 в TLS v1.2 и TLS v1.3, созданных клиентами HTTP/2, HTTPS на различных платформах. Результатом является вывод о том, что использование алгоритма ChaCha20 как основного алгоритма шифрования во встроенных системах и мобильных решений в алгоритмах шифрованной передачи данных, таких как TLS/SSL, более предпочтительно с точки зрения производительности, чем какой-либо из вариантов AES, в том числе используемых в автоматизированных системах управления на морском и речном транспорте.
Ключевые слова
Повышение эффективности и качества эксплуатации водного транспорта в условиях динамичных изменений состояния рынка транспортных услуг требует от операционных менеджеров принятия решений по управлению производством не только на основе интуиции и персонального опыта, но и с учетом количественных оценок. Для выбора наиболее обоснованных и емких решений, осуществляемых на базе практических и модельных альтернатив, необходимы инструментальные средства численной оптимизации, адекватные рассматриваемым задачам. Исследование операций является одним из главных инструментов менеджмента, используемых для организации и гибкого оперативного управления производством. В состав операционного пакета включены методы математического программирования, практическое применение которых требует определенных знаний инструментальных возможностей и соблюдения синтаксиса функций, предназначенных для реализации оптимизационных процедур в компьютерных вычислительных средах. В работе рассмотрены возможности практического применения в операционном менеджменте линейного программирования. В отличие отрешения общепринятых задач, основное внимание уделено распределению ресурсов с помощью функций группы linprog, содержащейся в Optimization Toolbox среды MATLAB. Показано, что учет технологических ограничений в матричной форме и ограничений на переменные состояния, выполнение количественных оценок с использованием целочисленного, смешанного программирования и дуальных решений существенно расширяет область приложения линейного программирования в качестве инструментального аппарата квалифицированного менеджера на предприятиях водного транспорта. Приведены примеры количественных оценок, выполненные в процессе решения практических задач, подтверждающие эффективность использования инструмента.