Научный журнал Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова (Вестник) основан в 2008 году и является периодическим изданием, зарегистрированным Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Свидетельство о регистрации средства массовой информации от 17 июля 2013 г. ПИ № ФС 77-54734).
Вестник входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук (Перечень ВАК).
С 2009 года журнал включен в базу данных Российский индекс научного цитирования (РИНЦ).
Вестник адресован профессорско-преподавательскому составу, аспирантам, сотрудникам ВУЗов и научных организаций России и зарубежных стран, практическим работникам предприятий и организаций водного транспорта.
Вестник открыт научному творчеству авторов по актуальным проблемам науки и техники в области водного транспорта, в создании устойчивой читательской аудитории.
Статьи публикуются на русском и английском языках.
Статьи тщательно отбираются по критериям новизны, актуальности, научно-практической значимости, возможности реального использования описанных в них новых технологий на водном транспорте.
По содержанию статьи должны соответствовать названию журнала, его целям и задачам. Статьи рецензируются независимыми экспертами.
Публикация статей в журнале бесплатная.
Авторский экземпляр распространяется по подписке (Индекс для подписки Пресса России: 37276).
Текущий выпуск
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА, ВОДНЫЕ ПУТИ СООБЩЕНИЯ И ГИДРОГРАФИЯ
Темой исследования является разработка методов практического использования электронной картографии для снижения ограниченного влияния навигационно-гидрографических факторов, представляющих собой совокупность данных о состоянии водного пути, которые могут быть использованы в целях обеспечения судоходства, проводки отдельных судов или объектов в осенне-весенний период навигации на внутренних водных путях. Рассмотрены возможности практического использования навигационно-гидрографических данных, которые заключаются в визуальном ориентировании по навигационной карте при сопоставлении знаков навигационного оборудования и обозначаемых ими характерных мест на судовом ходу и фактическом расположении навигационных знаков, наблюдаемых с ходового мостика. В данном исследовании рассматриваются перспективные направления развития электронной картографии в качестве меры обеспечения судоводителя достаточным количеством навигационной информации для снижения ограниченного влияния навигационно-гидрографических факторов. Отмечается необходимость проведения организационно-технических мероприятий, заключающихся во внедрении новых технических средств и их правильном практическом применении. Обращается внимание на то, что применение электронной картографии позволяет эффективно решать задачи безопасной проводки судна в осенне-весенний период навигации с помощью подсветки знаков навигационного оборудования и освещения ледовой обстановки. Отмечается также, что необходимо исследование функциональных возможностей и при необходимости их модификация для повышения эффективности решения задач судовождения.
В статье рассмотрена актуальная проблема формирования больших данных для принятия решений по работе и прогнозированию развития морских пассажирских портов на основе получения данных от цифрового двойника морского порта c учетом региональных особенностей. Объектом исследования выбраны морские пассажирские порты и терминалы Балтийского моря. Обоснована необходимость многосценарного моделирования различных интенсивностей судозаходов круизных и паромных судов с учетом особенностей причалов и принятия решений при работе с данными за навигацию. Для решения задачи рассмотрена новая цифровая транспортная модель, позволяющая анализировать и оптимизировать процессы обслуживания круизных и паромных судов. Предложен алгоритм и новый подход к анализу фиксированного и стохастического входящих потоков судов с учетом их приоритетности в обслуживании. В работе использованы методы многосценарного моделирования на основе различных интенсивностей и региональных особенностей инфраструктур портов. Исследование базируется на анализе реальных данных работы пассажирских портов Балтийского моря, что позволяет проверить эффективность предложенной модели в условиях максимальной загрузки выбранных портов (Варнемюнде (Росток), Киль). Особое внимание уделено изучению интенсивности работы портовой инфраструктуры и оптимизации распределения ресурсов. Представлена имитационная модель для исследования работы разноприоритетной очереди в транспортной системе, в которую поступают заявки как по приоритетному расписанию, так и случайным образом. Экспериментально представлены граничные условия работы двух пассажирских портов Балтийского моря по приему судов сверх планируемого расписания с учетом стохастических процессов. Моделирование производилось на основе реальных данных об инфраструктуре портов и их планируемом расписании прибытия круизных судов. Предложенный новый программный модуль цифровой модели порта позволяет получить модельные данные для формирования принятия решений как по операционному управлению морского пассажирского порта, так и для реализации задачи прогнозирования его развития.
Темой исследования является прогнозирование сроков начала и окончания ледовых явлений на арктических судоходных реках, таких как река Пур, которое является важной процедурой для планирования навигации и обеспечения транспортной доступности в условиях меняющегося климата. В исследовании представлена разработка и сравнительный анализ пяти моделей машинного обучения для прогнозирования дат появления ледовых явлений и очищения ото льда реки Пур в замыкающем створе Самбург: сверточная нейронная сеть (CNN), полносвязная нейронная сеть (Dense), многослойный перцептрон (MLP), метод опорных векторов (SVR) и случайный лес (Random Forest). В качестве входных данных использовались 12 гидрометеорологических параметров. Проведена количественная оценка качества прогнозов с использованием метрик MAE (средняя абсолютная ошибка), RMSE (среднеквадратичная ошибка) и R² (коэффициент детерминации). Сравнение с осредненной моделью показало, что для прогноза дат очищения ото льда наилучшие результаты по совокупности метрик продемонстрировала полносвязная нейронная сеть (Dense) (MAE = 5,18, RMSE = 5,97, R² = 0,387). Для прогноза дат появления ледовых явлений наименьшую ошибку и наивысшую объясняющую способность показала модель на основе многослойного перцептрона (MLP) (MAE= 3,59, RMSE = 4,21, R² = 0, 315). Результаты свидетельствуют о том, что для прогнозирования сложных гидрологических событий, таких как ледовые явления, эффективность сложных моделей машинного обучения не всегда является оптимальной. Наилучшая модель должна подбираться отдельно для каждой прогнозируемой даты.
В статье выполнен обзор современных подходов к оценке знаний членов экипажей морских судов в процессе обучения с использованием технологий виртуальной, дополненной и смешанной реальности. Проанализирована эволюция образовательных систем в морской отрасли, обусловленная развитием судового оборудования и требованиями международных стандартов, таких как Конвенция ПДМНВ ИМО. Особое внимание уделено влиянию пандемии COVID-19 на внедрение дистанционных технологий, при этом отмечены преимущества технологий виртуальной реальности для иммерсивного обучения, повышения безопасности и эффективности подготовки. Целью работы является описание результатов прикладных исследований по государственному заданию по теме «Разработка цифровых моделей навигационного оборудования с использованием технологий виртуальной реальности». Объектом исследования является образовательный процесс подготовки плавсостава, предметом — цифровые 3D-модели навигационных устройств, процедуры их эксплуатации и обслуживания, а также учебно-методическое обеспечение. Описаны ключевые подходы к оценке: погружающие симуляции, интерактивные задания, анализ поведения с использованием биометрии и искусственного интеллекта, совместная оценка в многопользовательских сессиях, адаптивные системы. Приведена классификация методов оценки по видам компетенций (когнитивный, психомоторный, аффективный). Предлагается трехэтапная система представления материала и оценки уровня знаний (обязательный, желательный, дополнительный уровни) с отказом от традиционных экзаменов в пользу непрерывного контроля с помощью использования технологий виртуальной реальности. Отмечается, что за период 2022–2025 гг. разработано десять цифровых моделей устройств (магнитный компас, РЛС, ГНСС и др.), интегрированных на виртуальный навигационный мостик. Указаны преимущества технологий виртуальной реальности для объективной оценки знаний и навыков судоводителей и существующие проблемы. Рекомендуется создание базы данных, видеоуроков и справочных систем для более интенсивного обучения, направленного на повышение качества подготовки членов экипажей судов с помощью цифровизации.
Рассмотрены перспективы применения цифровых технологий в планировании и управлении локальными операционными процессами морского контейнерного терминала. В качестве объекта исследования выбран технологический процесс перегрузки контейнеров в складской и тыловой зонах терминала с формированием штабеля отправки с целью дальнейшей передачи груза на железнодорожный транспорт. Отмечается, что с операционной точки зрения формирование штабеля отправки является трудоемкой технологической операцией, так как она связана с селективным поиском и выемкой из операционного штабеля некоторого числа контейнеров, составляющих перемещаемый в тыловую операционную зону логистический поток груза. Методом исследования является автоматное программирование последовательности локальных операций моделируемого технологического процесса загрузки железнодорожного состава. При этом объект моделирования описывается конечным автоматом, который затем преобразуется в цифровой код каждой из локальных операций, составляющих в совокупности технологический процесс погрузочно-разгрузочных работ. Поскольку основным предназначением автомата является реализация функции управления, в контексте данного исследования управляющие воздействия направлены на перегружатель и программируют последовательность его действий по выемке целевых контейнеров из операционного штабеля, формирование из них (контейнеров) штабеля отправки в тыловой зоне терминала, погрузку грузовой партии на железнодорожные платформы по прибытии в порт железнодорожного состава. Результатом исследования являются имитационная модель погрузочно-разгрузочных работ тыловой зоны контейнерного терминала, а также диаграммы переходов локальных операций для конечного автомата с правилами управления (кодами). Применение указанного математического аппарата применительно к моделированию технологических процессов позволяет представить единую логику управления процессом перевалки грузов в операционных зонах терминала.
В статье предложен метод ступенчатой аппроксимации волнового профиля для упрощенного расчета площади ватерлинии контейнеровоза на волнении. Особенности обводов корпуса контейнеровоза предполагают острые оконечности и полную среднюю часть. Это способствует существенному изменению площади ватерлинии на волнении, что непосредственно влияет на остойчивость, а значит, и на безопасность судна. Расчет площади ватерлинии на волнении представляет собой сложную задачу, решение которой судоводителями на практике весьма затруднительно. Для облегчения решения этой задачи в статье предложен упрощенный вариант расчета с применением ступенчатой аппроксимации волнового профиля и коэффициентов полноты площади секций ватерлинии. Этот метод позволяет определять изменение площади ватерлинии в зависимости от положения волны вдоль корпуса судна. Для расчетов в статье использованы характеристики реального крупнотоннажного контейнеровоза. Рассмотрена квазистатичная постановка судна на волну, длина которой равна длине судна между перпендикулярами, и проанализированы два варианта положения гребней волны вдоль корпуса судна: на оконечностях и на мидель-шпангоуте. Путем замеров, выполненных на построечных чертежах судна, сформированы профили ватерлинии для заданных осадок. Определены площади секций ватерлиний и их коэффициенты полноты. Рассчитаны площади ватерлиний на волнении для двух выбранных сценариев. Результаты расчетов показали достаточную точность предложенного метода, что обосновывает его применение судоводителями на практике. Отмечается, что дальнейшие исследования на основе полученных в настоящей работе результатов могут быть направлены на определение опасных длин волн, неравных длине судна, и определение изменения остойчивости контейнеровоза в зависимости от изменения площади его ватерлинии на волнении. Использование судоводителями результатов выполненного исследования позволит лучшим образом контролировать поведение контейнеровоза на волнении и будет в значительной мере способствовать повышению безопасности судоходства.
В статье предложены способы совершенствования использования изостадий посредством их обобщенного представления при задании программной траектории в условиях стесненного плавания. Предполагается, что принцип автоматического сопровождения нескольких навигационных ориентиров в технических средствах судовождения реализован. На основе проведенных ранее исследований сформулированы гипотезы о целесообразности аппроксимации границ навигационных опасностей и зоны навигационной безопасности N-фокусными эллипсами. N-фокусные кривые второго порядка, позволяющие точнее аппроксимировать геометрические формы навигационных опасностей (значительно не перекрывая области возможного маневрирования судна), связаны с измеряемыми бортовыми техническими средствами судовождения навигационными параметрами, а следовательно, являются независимыми от спутниковых систем позиционирования. В настоящей работе предлагается дальнейшее развитие путем представления изолиний навигационных параметров обобщенной N-фокусной кривой второго порядка. Для этого вводится понятие веса, который при определенных комбинациях позволяет получить (при неизменных исходных измерениях) целое семейство кривых второго порядка (окружности, эллипсы, гиперболы, N-фокусные эллипсы, N-фокусные гиперболы). Учитывая особенности расположения опорных ориентиров, предлагается метод аффинных преобразований дополнить варьированием длиной базы опорных ориентиров. В совокупности это позволит получить, например, на этапе предварительного планирования, сетку ведущих, ограждающих и контрольных изолиний для программной траектории и геометрической полосы проводки в виде кривых второго порядка. Важнейшие положения проведенного исследования визуализированы, а реализация предлагаемых методов в современных навигационных комплексах и системах управления автономными судами позволит решать задачи обработки навигационной информации в прибрежных районах плавания на качественно новом уровне.
Выполнен критический анализ наиболее распространенных нотаций моделирования бизнес-процессов (BPMN, EPC, IDEF0) с позиции их практического применения. Выявлены ключевые проблемы: семантическая избыточность, диссонанс между простотой и строгостью, а также разрыв между формальным описанием и исполняемостью. Сделан вывод о необходимости контекстного выбора нотации в зависимости от целей моделирования и необходимости перехода к ориентированной на отрасль исполнимой нотации. В целях совершенствования технологических процессов на водном транспорте и исследований, посвященных научной организации труда, предложена специализированная нотация, ключевыми преимуществами которой являются: ориентация на предметно-ориентированные понятия транспортной логистики, обеспечивающая интуитивную понятность для специалистов; формальная строгость, позволяющая осуществлять верификацию моделей; прямые возможности для исполнения, исключающие этап ручной трансформации моделей в рабочие регламенты. Предлагаемый подход, апробированный на примере моделирования технологических процессов в морском порту, показал свою эффективность для повышения прозрачности, управляемости и оптимизации логистических операций. Генерация случайных продолжительностей событий позволяет, в отличие от традиционных сетевых моделей, использовать нотацию в качестве инструмента имитационного моделирования транспортных процессов, определяя вероятность исполнения того или иного альтернативного сценария и места, с которого начинается его исполнение. Данный подход позволяет в определенном смысле «резервировать» управленческие решения, заранее формируя запасные варианты планов. Программный комплекс реализован в программной среде Visual Basic for Applications пакета MS Excel, поскольку она позволяет создавать макросы для автоматизации рутинных операций с электронными таблицами, формирования сложных отчетов и разработки пользовательских интерфейсов. Отмечается, что среда отличается относительно низким порогом входа за счет простого синтаксиса и обширной библиотеки встроенных функций, что позволяет быстро осваивать ее даже пользователям без профильного образования в программировании. Важным преимуществом является возможность записи макросов в режиме реального времени с последующей тонкой настройкой сгенерированного кода, что значительно ускоряет процесс разработки.
В работе представлен новый тип секстанов — двухпараметрические секстаны, которые в настоящее время находятся на различных стадиях разработки и малоизвестны судоводителям. Отмечается, что одним из перспективных технических воплощений двухпараметрического секстана является однозеркальный секстан, конструкция которого предполагает наличие единственного полупрозрачного зеркала, предусматривающего свободу вращения относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Первые исследования показали, что с помощью однозеркального секстана можно за одно наблюдение получить различные навигационные параметры, такие как сумма высот светил, разность высот светил, возвышение верхнего наблюдаемого светила над нижним, а в условиях видимости горизонта — высота светила относительно горизонта, а также разность направлений между наблюдаемыми светилами. Подчеркивается, что главным достоинством двухпараметрических секстанов является их использование на протяжении всего темного времени суток и независимость от видимости горизонта. В предлагаемой работе имеет развитие метод получения навигационных параметров высоты и азимута верхнего светила по заданной счислимой высоте нижнего наблюдаемого светила, которая в общем случае известна с некоторой погрешностью. Сформулирован вопрос о влиянии погрешности используемой высоты нижнего светила на получаемые навигационные параметры. В статье для анализа используется погрешность, равная 0,1 град. Получены аналитические выражения погрешности навигационных параметров высоты и разности азимутов нормали к зеркалу секстана и второго наблюдаемого светила. Численный анализ полученных погрешностей навигационных параметров показал, что следует наблюдать светила, расположенные в определенном диапазоне разности направлений на наблюдаемые светила.
ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ, СУДОРЕМОНТА И ОРГАНИЗАЦИЯ СУДОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Темой исследования является разработка комплексной методики внедрения бережливого производства в судостроительной и судоремонтной отраслях с интеграцией цифровых технологий Industry 4.0 и метода аналитической иерархии. Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения операционной эффективности предприятий в условиях глобальной конкуренции, ужесточения экологических норм IMO и ростом требований к качеству судостроительной продукции. В работе проанализированы современные тенденции цифровой трансформации Lean-производства, включая применение BIM-технологий для картирования потоков создания ценности, IoT-датчиков для предиктивной аналитики и облачных платформ для автоматизации Andon-систем. Особое внимание уделено адаптации метода аналитической иерархии (МАИ) для решения управленческих задач в судостроении. Разработана многоуровневая модель принятия решений, позволяющая структурировать сложные проблемы выбора технологических решений, оценки поставщиков и распределения ресурсов. Представлены результаты практической апробации методики на предприятиях отрасли, показавшие сокращение времени принятия решений на 40–60 % и уменьшение количества ошибочных решений на 35 %. В исследовании выявлены и систематизированы ключевые барьеры цифровой трансформации в судостроении, включая сопротивление персонала изменениям, недостаток квалифицированных кадров и фрагментарность цифровых решений. Предложены практические механизмы преодоления этих барьеров посредством разработки отраслевых стандартов Lean 4.0 и создание гибридных моделей внедрения для предприятий разного масштаба. Научная новизна работы заключается в разработке целостной концепции Lean 4.0 для судостроения, сочетающей цифровизацию традиционных инструментов бережливого производства с методологией многокритериального выбора. Практическая значимость подтверждается расчетами эффекта от внедрения методики: сокращение сроков строительства на 15–20 %, снижением себестоимости на 10–15 %, повышением прозрачности управленческих решений на 25–30 %. Результаты исследования могут быть использованы при разработке корпоративных стандартов бережливого производства, создании систем поддержки принятия решений и планировании цифровой трансформации судостроительных предприятий. Перспективы дальнейших исследований связаны с разработкой отраслевых шаблонов решений для типовых задач и интеграцией МАИ с технологиями искусственного интеллекта для создания адаптивных систем управления.
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ (ГЛАВНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ)
Актуальность выполненного обзора обусловлена необходимостью обобщения и анализа информации, связанной с реализацией федеральных программ по модернизации транспортной системы Российской Федерации, требующей решения комплекса задач, одной из которых является развитие внутреннего водного транспорта. Отмечается, что обязательным условием развития транспорта, в том числе речного, является обеспечение его экологической безопасности. Данная задача решается установлением предельно допустимых значений выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. Выполнен сравнительный анализ отечественных и зарубежных нормативных документов, определяющих экологические требования к двигателям внутреннего сгорания. На основе сравнения сделан вывод о необходимости актуализации действующих нормативов токсичности и дымности отработавших газов двигателей речных судов. Представлена концепция обновления нормативных значений, в которой предлагается использовать для нормирования распределение судов по группам. По результатам натурных исследований и статистической обработки протоколов обследования судов предложены обновленные нормативы дымности и токсичности отработавших газов судовых дизелей. Показано, что особую актуальность обновление экологических требований имеет для пассажирских экскурсионно-прогулочных судов, работающих в крупных мегаполисах.
Темой исследования является рассмотрение возможности использования методов анализа электрических цепей применительно к судовым механическим системам. Показано, что судовые механические системы являются важнейшими элементами судовых энергетических установок и электроприводов. Отмечается, что судовые механические системы характеризуются большим разнообразием и сложностью построения, обусловленной наличием упругих связей и демпфированием колебаний. Продемонстрировано, что расчетные схемы механических систем могут быть представлены в виде цепных операторных схем, которые аналогичны по своей структуре электрическим цепям и состоят из механических сопротивлений и проводимостей. Получены уравнения, описывающие динамику механических систем в терминах механических сопротивлений и проводимостей. Показано, что роль токов в таких цепных схемах играют угловые скорости вращающихся масс, а роль напряжений играют моменты в упругих связях. Установлено, что представление механических систем в виде цепных механических схем позволяет для их математического описания использовать известные из теории электрических цепей методы расчета. Получены контурные и узловые уравнения механических систем, которые рассмотрены на примере трехмассовой механической системы. Рассмотрена возможность применения метода эквивалентного генератора для получения формульных зависимостей применительно к одной произвольной вращающейся массе и упругой связи. Рассмотрены примеры применения этого метода для двухмассовой и трехмассовой механических систем. Отмечается, что двухмассовая механическая система является широко распространенной моделью при исследовании динамики механических систем. Получены различные формы математических моделей двухмассовой механической системы, которые находят широкое практическое применение. Рассмотрен анализ двухмассовой механической системы частотным методом на основе полученного математического описания.
Выполнено экспериментальное практическое исследование трехконтурной автоматизированной микропроцессорной системы контроля уровня эксплуатационных жидкостей (топливо, масло, охлаждающая жидкость) для речных судов проекта 758Б (ОТА-900). Целью работы является создание и обоснование внедрения единой гибридной автоматизированной системы контроля на базе микроконтроллера Arduino Mega, сочетающей емкостные и гидростатические датчики для повышения точности, надежности и отказоустойчивости в реальных условиях эксплуатации. Исследование проводилось в течение 30 суток непрерывной работы судовой энергетической установки с контролем уровня топлива, масла и охлаждающей жидкости. Рассчитаны ключевые метрики точности: среднеквадратическая (RMSE) и средняя абсолютная ошибка (MAE). По результатам: для топлива RMSE = 2,0 %, для масла RMSE = 2,3 %, для воды RMSE = 1,8 %, гибридная система обеспечивает автоматическую кросс-проверку, адаптацию к климатическим условиям и передачу данных по протоколу RS-232 (485). При необходимости возможна передача данных по протоколу TCP (непосредственно в ЭКНИС судна или на удаленную комплекс управления (для автономных судов). Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности внедрения разработанной системы в состав судовой автоматики, что позволит повысить безопасность и эффективность эксплуатации главного двигателя речных судов за счет своевременного предупреждения аварийных ситуаций, связанных с нарушением уровня эксплуатационных жидкостей. Перспективы дальнейших исследований связаны с расширением функциональности системы за счет реализации прогностического анализа расхода жидкостей и интеграции в более сложные системы управления судном. Внедрение такой системы повышает точность измерений в 5–6 раз по сравнению с традиционными поплавковыми датчиками и обеспечивает непрерывный мониторинг эксплуатационных жидкостей главного двигателя, а также аварийную сигнализацию.
АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ И ПРОИЗВОДСТВАМИ
Темой исследования является повышение эффективности и точности решения задач оптимального управления технологическими процессами и производствами на водном транспорте в условиях цифровой трансформации с применением инструментов символьной математики. В работе решена задача оптимального управления нелинейным динамическим объектом средствами цифровизации в кодах символьной математики. Предложенный вычислительный алгоритм предусматривает аналитическое решение дифференциальных уравнений путем линеаризации и интегрирования их в стандартном матричном формате. Согласно гамильтониану, обеспечивающему переход от функциональной минимизации к статической оптимизации, получен вектор управления, а также обеспечен перевод системы уравнений в символьный формат. С учетом синтаксиса функций выделен блок динамики системы в аналитическом виде, а также образован решатель, состоящий из блока динамики и граничных условий на переменные состояния в начале и по окончании времени решения. В результате составлены уравнения для переменных состояния и управления, которые для количественных оценок и графической интерпретации свободно переводятся в числовой формат. С помощью программ в кодах MATLAB выполнены оценки четырех краевых условий, приведенных на графиках. Отличие предложенного алгоритмического решения краевой задачи от существующих решений состоит в применении аналитической модели в символьных терминах. Дискретный аналог модели получен на базе матрицы А. Н. Крылова с оценкой нормы и управления в формате CVX. Приведенные решения позволяют сделать вывод о корректности представленных алгоритмов и программ, а также о целесообразности применения для моделирования систем аналитических методов в сочетании с численными.
Выполнено исследование эффективности преобразования Гильберта – Хуанга для анализа виброакустических сигналов, поступающих от датчиков, устанавливаемых на судовых технических средствах для диагностики их состояния (на примере обработки виброакустических сигналов от подшипников качения). Проведен критический анализ недостатков классических методов частотно-временного анализа, в частности преобразования Фурье, неприменимого для нестационарных процессов, и распределения Вигнера – Вайля, подверженного искажению. В качестве альтернативы рассмотрен метод преобразования Гильберта – Хуанга. Основное внимание уделено первому этапу метода эмпирической модовой декомпозиции. Приведено детальное описание стандартного алгоритма модовой декомпозиции, суть которого заключается в последовательном разложении исходного сигнала на интермодальные функции, каждая из которых представляет собой моночастотную компоненту. Для преодоления известных недостатков стандартного алгоритма эмпирической модовой декомпозиции, таких как чувствительность к уровню шума и явление модового смешения, в работе предложена и апробирована его модифицированная версия, построенная на основе ансамблевой эмпирической модовой декомпозиции с усовершенствованной процедурой симметричного расширения для подавления граничных эффектов. Экспериментальное исследование проведено с использованием открытой базы реальных данных виброакустических сигналов подшипников качения с искусственно созданными дефектами. Показано, что применение модифицированного алгоритма приводит к формированию гильбертова спектра с более высокой разрешающей способностью, что выражается в снижении энтропии спектра. Выполнено количественное сравнение показателя четкости гильбертого спектра для рассматриваемых алгоритмов, на основе которого продемонстрирована эффективность применения модифицированного ансамблевой эмпирической модовой декомпозиции с преобразованием Гильберта – Хуанга за счет способности к выделению и четкой частотно-временной локализации информативных признаков дефектов, таких как частота повторения импульсов, что существенно повышает достоверность диагностических выводов и подтверждает перспективность метода для внедрения в системы мониторинга технического состояния. Полученные результаты демонстрируют высокий потенциал применения преобразования Гильберта – Хуанга совместно с предложенным модифицированным методом ансамблевой эмпирической модовой декомпозиции для точной диагностики типа дефекта и оценки его временной динамики, что является основой для построения систем диагностики судовых технических средств.
ISSN 2500-0551 (Online)





















