gumrfВестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. МакароваVestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova2309-51802500-0551ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»10.21821/2309-5180-2025-17-4-502-514EYXMDPgumrf-603Research ArticleЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА, ВОДНЫЕ ПУТИ СООБЩЕНИЯ И ГИДРОГРАФИЯOPERATION OF WATER TRANSPORT, WATERWAYS AND HYDROGRAPHYРазработка основных требований к системам функционирования буксира-автомата для проводки морского автономного надводного суднаDevelopment of main requirements for the operating systems of an automatic tugboat for escorting a maritime autonomous surface shipЗаслоновВ. В.ZaslonovV. V.

Заслонов Владимир Валерьевич — мл. научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Автоматизация судовождения».

Zaslonov, Vladimir V. — researcher of the research laboratory “Automation of Navigation».

93, Lenin’s avenue, Novorossisk, 353924

djdf3d@yandex.ruЖукС. С.ZhukS. S.

Жук Сергей Сергеевич — мл. научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Автоматизация судовождения».

353924, Новороссийск, пр. Ленина, 93

Zhuk, Sergei S. — researcher of the research laboratory “Automation of Navigation».

93, Lenin’s avenue, Novorossisk, 353924

serzh.zhuk.99@mail.ruОльховикЕ. О.Ol’khovikE. O.

Ольховик Евгений Олегович — доктор технических наук, доцент.

198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7

Ol’khovik, Evgeniy O. — Dr. of Technical Sciences, associate professor.

5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035

olhovikeo@gumrf.ruГосударственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. УшаковаРоссияAdmiral Ushakov Maritime UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»РоссияAdmiral Makarov State University of Maritime and Inland ShippingRussian Federation202516092025174502514Copyright © Заслонов В.В., Жук С.С., Ольховик Е.О., 20252025Заслонов В.В., Жук С.С., Ольховик Е.О.Zaslonov V.V., Zhuk S.S., Ol’khovik E.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/603

В обзорной статье рассмотрены требования к основным системам функционирования буксира-автомата, предназначенного для выполнения операций сопровождения, швартовки и отшвартовки судов в портовых водах. Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения безопасности и эффективности портовых операций за счет внедрения автономных технологий. Представлены архитектурно-конструктивные особенности буксира-автомата, обеспечивающие высокую маневренность и эксплуатационную надежность. Особое внимание уделено ключевым функциональным системам: автоматической навигационной системе и системе ситуационной осведомленности. Предложены математические модели и алгоритмы для анализа навигационной обстановки, корректировки маршрута, обеспечения безопасного расхождения с другими судами, а также методы интеграции данных, полученные из различных источников информации (системы высокоточной навигации, АИС, РЛС, лаг) с использованием фильтра Калмана. Также описаны требования к пропульсивной системе с азимутальными движителями, системе энергообеспечения с резервированием, системе жесткой сцепки, включая магнитные устройств, а также системе аварийной буксировки. Результаты исследования направлены на создание безопасного, надежного и высокоавтоматизированного буксира-автомата, способного эффективно взаимодействовать с окружающей средой и выполнять сложные маневры в стесненных условиях.

This article discusses the requirements for the main operating systems of an automatic tugboat designed to perform escort, mooring, and unmooring operations for vessels in port waters. The relevance of the work stems from the need to increase the safety and efficiency of port operations through the introduction of autonomous technologies. The architectural and structural features of the automatic tugboat, which ensure high maneuverability and operational reliability, are presented. Particular attention is paid to the key functional systems: the automatic navigation system and the situational awareness system. Mathematical models and algorithms are proposed for analyzing the navigation situation, adjusting routes, ensuring safe separation from other vessels, as well as methods for integrating data from various information sources (high-precision navigation systems, AIS, radar, log) using the Kalman filter. Requirements for the propulsion system with azimuth thrusters, the power supply system with redundancy, the rigid coupling system (including magnetic devices), and the emergency towing system are also described. The study results aim to create a safe, reliable, and highly automated automatic tugboat capable of effectively interacting with the environment and performing complex maneuvers in confined conditions.

буксир-автоматавтоматическая навигационная системасистема ситуационной осведомленностибезопасное расхождениекорректировка маршрутаманевренные характеристикипропульсивная системажесткая сцепкаэнергообеспечениеаварийная буксировкаautomatic tugboatautomatic navigation systemsituational awareness systemsafe separationroute correctionmaneuverability characteristicspropulsion systemrigid couplingpower supplyemergency towingReferencesПатент на полезную модель № 222507 Российская Федерация, МПК B63B 3/00. Корпус суднабуксира / В. Г. Сенченко, А. Б. Крючков, В. В. Заслонов; заяв. и патентообл. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный морской университет имени адмирала Ф. Ф. Ушакова». — № заявл. 07.11.2023; опубл. 29.12.2023. — EDN TJCDAW.Senchenko, V. G., A. B. Kryuchkov and V. V. Zaslonov. RU 222 507 U1, B 63 B 3/00. Korpus sudnabuksira. Russian Federation, assignee. Publ. December 29, 2023.Биденко С. И. О концептуальном облике буксира-автомата для работы в буксирном ордере или «стае» / С. И. Биденко, В. Г. Сенченко, А. Б. Васильев // Неделя науки Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. — 2021. — № 1–1. — С. 178. DOI: 10.52899/978-5-88303-6117_170. — EDN MQZWRV.Bidenko, S. I., V. G. Senchenko and A. B. Vasil’ev. “O About the conceptual appearance of the automatic tow for work in a towing order or “pack”.” Nedelya nauki Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo morskogo tekhnicheskogo universiteta 1–1 (2021): 178–178. DOI: 10.52899/978-5-88303-611-7_170.Биденко С. И. О концептуальном облике буксира-автомата для работы в буксирном ордере или «стае» / С. И. Биденко, В. Г. Сенченко, А. Б. Васильев // Неделя науки Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. — 2021. — № 1–1. — С. 34. — EDN NVQFVE.Bidenko, S. I., V. G. Senchenko and A. B. Vasil’ev. “About the conceptual appearance of the automatic tow for work in a towing order or “pack”. “ Week of Science of St. Petersburg State Maritime Technical University 1–1 (2022): 34.Патент 2809129 Российская Федерация, МПК B63H 25/04, G05D 1/08, G08G 3/00. Способ проводки, швартовки и отшвартовки морского грузового судна в автономном режиме и способ работы цифровой инструментальной платформы управления движением группы автономных судов-буксиров в портовой акватории / В. Г. Сенченко, М. А. Лопатин, Д. Е. Студеникин; заяв. и патентообл. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный морской университет имени адмирала Ф. Ф. Ушакова». — № 2023102499 заявл. 03.02.2023; опубл. 07.12.2023. — EDN IEUNZK.Moseyko, E. S., E. O. Ol’khovik and V. Yu. Rud’. “Method of guiding, mooring and unmooring sea cargo vessel in autonomous mode and method of operating digital instrumental platform for motion control of group of autonomous towing vessels in port water area.” Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota im. admirala S. O. Makarova 16.5 (2024): 775–783. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-5-775-783.Епихин А. И. Проблемы внедрения безэкипажных судов на основе статистических исследований аварийных ситуаций и потерь судов / А. И. Епихин, М. А. Модина // Морские интеллектуальные технологии. — 2021. — № 3–1(53). — С. 77–82. DOI: 10.37220/MIT.2021.53.3.010. — EDN IKWJXK.Epikhin, A. I. and M. A. Modina. “Problems of introducing unmanned vessels on the basis of statistical studies of emergencies and ship losses.” Morskie intellektual’nye tekhnologii 3–1(53) (2021): 77–82. DOI: 10.37220/MIT.2021.53.3.010.Студеникин Д. Е. Динамическое формирование коридора безопасности при планировании маршрута движения судна / Д. Е. Студеникин, С. И. Кондратьев, Е. В. Хекерт, М. А. Модина // Морские интеллектуальные технологии. — 2021. — № 2–4(52). — С. 128–131. DOI: 10.37220/MIT.2021.52.2.081. — EDN RQCPEO.Studenikin, D. E., S. I. Kondrat’ev, E. V. Khekert and M. A. Modina. “Dynamic formation of a safety corridor during preliminary vessel route planning.” Morskie intellektual’nye tekhnologii 2–4(52) (2021): 128–131. DOI: 10.37220/MIT.2021.52.2.081.Лопатина В. В. Методика проведения измерений геометрических перемещений подвижного объекта / В. В. Лопатина, В. Г. Сенченко // Морские интеллектуальные технологии. — 2020. — № 4–4(50). — С. 62–66. DOI: 10.37220/MIT.2020.50.4.098. — EDN JCWMXP.Lopatina, V. V. and V. G. Senchenko. “Methodic of measuring of geometric displacements of a moving object.” Morskie intellektual’nye tekhnologii 4–4(50) (2020): 62–66. DOI: 10.37220/MIT.2020.50.4.098.Заслонов В. В. Метод группового движения морских подвижных объектов / В. В. Заслонов, С. Н. Стуконог // Эксплуатация морского транспорта. — 2024. — № 2(111). — С. 76–84. DOI: 10.34046/aumsuomt111/13. — EDN OVAQNS.Zaslonov, V. V. and S. N. Stukonog. “The method of group movement of marine mobile objects.” Ekspluatatsiya morskogo transporta 2(111) (2024): 76–84. DOI: 10.34046/aumsuomt111/13.Zaslonov V. V. Description of Sea Maneuvers Performed by a Group of Automatic Tugs Using the Flock Method / V. V. Zaslonov, V. G. Senchenko, A. A. Butsanets // Transportation Research Procedia. — 2022. — Vol. 61. — Pp. 347–353. DOI: 10.1016/j.trpro.2022.01.056. — EDN LNPZXM.Zaslonov, V. V., V. G. Senchenko and A. A. Butsanets. “Description of Sea Maneuvers Performed by a Group of Automatic Tugs Using the Flock Method.” Transportation Research Procedia 61 (2022): 347–353. DOI: 10.1016/j.trpro.2022.01.056.Дергилев В. А. Реализация магистральных решений задач оптимизации управления судном на курсе в режиме автономного плавания / В. А. Дергилев, С. С. Жук // Транспортное дело России. — 2022. — № 4. — С. 149–153. DOI: 10.52375/20728689_2022_4_149. — EDN DMVAXQ.Dergilev, V. A. and S. S. Zhuk. “Implementation of trunk solutions to the problems of optimizing the management of the vessel on the course in the mode of autonomous navigation.” Transport Business Of Russia 4 (2022): 149–153. DOI: 10.52375/20728689_2022_4_149.Gaythwaite J. W. Design of Marine Facilities for the Berthing, Mooring, and Repair of Vessels / J. W. Gaythwaite. — Reston: ASCE Press, 2004. — 564 p.Gaythwaite J. W. Design of Marine Facilities for the Berthing, Mooring, and Repair of Vessels. Reston: ASCE Press, 2004.Burylin I. V. Interface for indication and remote control of an unmanned vessel in automatic and manual modes / I. V. Burylin // Journal of Physics: Conference Series. — 2021. — Vol. 2061. — Is. 1. — Pp. 012074. DOI: 10.1088/1742-6596/2061/1/012074. — EDN FWSZAF.Burylin, I. V. “Interface for indication and remote control of an unmanned vessel in automatic and manual modes.” Journal of Physics: Conference Series 2061.1 (2021): 012074. DOI: 10.1088/1742-6596/2061/1/012074.Клюев В. В. Участие Российской Федерации в разработке международных правовых инструментов в области автономного судоходства / В. В. Клюев, С. Д. Айзинов, Ю. С. Меленас [и др.] // Транспортное право и безопасность. — 2024. — № S1. — С. 9–267. — EDN NVFQUQ.Klyuev, V. V. et al. “Participation of the russian federation in the development of international legal instruments in the autonomous shipping.” Transportnoe pravo i bezopasnost’ S1 (2024): 9–267.Головина А. А. Некоторые проблемы квалификации неоказания капитаном судна помощи, терпящим бедствие на море в условиях автономного судоходства / А. А. Головина, С. Я. Пензев, Л. Г. Бакулина // Вестник государственного морского университета имени адмирала Ф. Ф. Ушакова. — 2023. — № 1(42). — С. 107–111. — EDN YELOOO.Golovina, A. A., S. Ya. Penzev and L. G. Bakulina. “Some problem aspects of qualification of the ship’s captain’s fail to render assistance to persons in disstress at sea under the conditions of autonomous navigation.” Vestnik gosudarstvennogo morskogo universiteta imeni admirala F. F. Ushakova 1(42) (2023): 107–111.Golovina A. On the issue of the legal status of persons exercising control of a maritime autonomous surface vessel / A. Golovina //SHS Web Conf. — 2022. — Vol. 134. — Pp. 00114. DOI: 10.1051/shsconf/202213400114. — EDN WPEUCZ.Golovina, A. “On the issue of the legal status of persons exercising control of a maritime autonomous surface vessel.” SHS Web Conf. 134 (2022): 00114. DOI: 10.1051/shsconf/202213400114.Бурылин Я. В. Комплекс программно-аппаратных средств для решения задач автономного судовождения / Я. В. Бурылин, А. В. Гринек, И. П. Бойчук [и др.] // Морские интеллектуальные технологии. — 2022. — № 4–1(58). — С. 68–74. DOI: 10.37220/MIT.2022.58.4.025. — EDN VBEWWG.Burylin, Ya. V. et al. “Software and hardware complex for solving problems of autonomous navigation.” Morskie intellektual’nye tekhnologii 4–1(58) (2022): 68–74. DOI: 10.37220/MIT.2022.58.4.025.Буцанец А. А. Исследование проблемы построения автоматизированной системы управления для обеспечения безопасного пропуска безэкипажных судов через судоходные шлюзы / А. А. Буцанец, Н. М. Ксенофонтов, Т. А. Волкова // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 6. — С. 1115–1129. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-6-11151129. — EDN OQMZNO.Butsanets, A. A., N. M. Ksenofontov and T. A. Volkova. “Studying the problem of constructing an automated control system to ensure the safe passage of unmanned vessels through shipping locks.” Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota im. admirala S. O. Makarova 15.6 (2023): 1115–1129. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-6-1115-1129.Karetnikov V. Development of Methods for Maneuvering Trials of Autonomous Ships in Test Water Area / V. Karetnikov, E. Ol'khovik, A. Butsanets, A. Ivanova // Proceedings of the XIII International Scientific Conference on Architecture and Construction 2020. — Springer Nature Singapore, 2021. — С. 40–46. — EDN PHCRQD.Karetnikov, V., E. Ol'khovik, A. Butsanets and A. Ivanova. “Development of Methods for Maneuvering Trials of Autonomous Ships in Test Water Area.” Proceedings of the XIII International Scientific Conference on Architecture and Construction 2020 Springer Nature Singapore, 2021: 40–46.Каретников В. В. К вопросу разработки основных концептуальных положений системы дистанционного управления техническим флотом / В. В. Каретников, С. В. Рудых, А. А. Буцанец // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. — 2019. — № 2. — С. 7–15. DOI: 10.24143/2073-1574-2019-2-7-15. — EDN KFIHYI.Karetnikov, V. V., S. V. Rudykh and A. A. Butsanets. “On the issue of developing conceptual statements of technical fleet remote control system.” Vestnik Of Astrakhan State Technical University. Series: Marine Engineering And Technologies 2 (2019): 7–15. DOI: 10.24143/2073-1574-2019-2-7-15.Karetnikov V. Simulation of Maneuvering Trials of an Unmanned or Autonomous Surface Ship on a Navigation Simulator / V. Karetnikov, E. Ol'khovik, A. Butsanets, A. Ivanova // Proceedings of the XIII International Scientific Conference on Architecture and Construction 2020 — Springer Nature Singapore, 2021. — С. 146–156. — EDN JJVLQH.Karetnikov, V., E. Ol'khovik, A. Butsanets and A. Ivanova. “Simulation of Maneuvering Trials of an Unmanned or Autonomous Surface Ship on a Navigation Simulator.” Proceedings of the XIII International Scientific Conference on Architecture and Construction 2020 Springer Nature Singapore, 2021: 146–156.Айзинов С. Д. Принципы оценки функциональных свойств систем автономного судовождения / С. Д. Айзинов, А. А. Буцанец, С. В. Смоленцев [и др.] // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2024. — № 74. — С. 83–96. — EDN HNHFAA.Ayzinov, S. D. et al. “Principles for assessing the functional properties of systems for autonomous shipping.” Nauchno-tekhnicheskiy sbornik Rossiyskogo morskogo registra sudokhodstva 74 (2024): 83–96.Смоленцев С. В. Проблема оценки навигационной ситуации в море / С. В. Смоленцев // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2015. — № 6(34). — С. 23–28. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-6-23-28. — EDN VCKKXN.Smolentsev, S. V. “The problem of estimation of navigation situation in the sea.” Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota im. admirala S. O. Makarova 6(34) (2015): 23–28. DOI: 10.21821/23095180-2015-7-6-23-28.Мосейко Е. С. Многоуровневая система обеспечения надежности судовых механических систем на этапах жизненного цикла / Е. С. Мосейко, Е. О. Ольховик, В. Ю. Рудь // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2024. — Т. 16. — № 5. — С. 775–783. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-5-775-783. — EDN FFKEEK.Moseyko, E. S., E. O. Ol’khovik and V. Yu. Rud’. “A multi-level system for ensuring the reliability of marine mechanical systems at the stages of the life cycle.” Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota im. admirala S. O. Makarova 16.5 (2024): 775–783. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-5-775-783.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.