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»10.21821/2309-5180-2026-18-1-68-76OAWPSNgumrf-683Research ArticleЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА, ВОДНЫЕ ПУТИ СООБЩЕНИЯ И ГИДРОГРАФИЯOPERATION OF WATER TRANSPORT, WATERWAYS AND HYDROGRAPHYЭкспериментальное исследование гидродинамического лага нового типаExperimental study of a new type of hydrodynamic logАнтоновА. А.AntonovA. A.

Антонов Александр Александрович — старший преподаватель кафедры радиоэлектроники и радиосвязи

690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а

Alexander A. Antonov — senior lecturer at the department of radioelectronics and radiocommunications

50a, Verkhneportovaya St., Vladivostok, 690003

Antonov@msun.ruАртемьевА. В.ArtemyevA. V.

Артемьев Андрей Владимирович — кандидат технических наук, доцент, начальник лаборатории автономного судовождения

690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а

Andrey V. Artemyev - PhD in Technical Sciences, associate professor, head of autonomous ship navigation laboratory

50a, Verkhneportovaya St., Vladivostok, 690003

 

Artemyev@msun.ruКуценкоВ. А.KutsenkoV. A.

Куценко Владислав Александрович — инженер лаборатории автономного судовождения

690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а

Vladislav A. Kutsenko — Engineer at the autonomous ship navigation laboratory

50a, Verkhneportovaya St., Vladivostok, 690003

Vladislavkucenkorus@gmail.comМорской государственный университет имени адмирала Г. И. НевельскогоРоссияAdmiral Nevelskoy Maritime State UniversityRussian Federation2026240320261816876Copyright © Антонов А.А., Артемьев А.В., Куценко В.А., 20262026Антонов А.А., Артемьев А.В., Куценко В.А.Antonov A.A., Artemyev A.V., Kutsenko V.A.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/683

В работе выполнены исследования в области разработки судовых измерителей скорости нового типа, работающих на микроэлектромеханических элементах. Отмечается недостаток в конструкции, предложенной в ранних публикациях авторов. С помощью компьютерных расчетов доказано наличие существенной погрешности при вычислении скорости судна, которая обусловлена некорректным измерением статического давления воды из-за эффектов, возникающих при обтекании цилиндрического тела жидкостью. Выполнены исследования с использованием современных программных комплексов с целью оценки погрешностей измерения скорости судна, а также для определения оптимальной формы трубки лага и мест размещения датчиков давлений. На основе результатов компьютерного моделирования предложена конструкция, обеспечивающая меньшую погрешность измерения. Экспериментальная проверка макета нового лага выполнена в реальных морских условиях. Подтверждена возможность измерения относительной скорости судна с помощью микроэлектромеханических элементов. Предложенная в работе модель лишена многих недостатков, характерных для гидродинамических лагов прошлых поколений. Конструкция прибора уменьшена в разы, что в перспективе дает возможность устанавливать лаг как на классических типах судов, так и на малогабаритных морских автономных судах. Выделены ключевые направления дальнейших исследований.

This paper presents research on the development of a new type of ship speed measuring device based on microelectromechanical systems (MEMS). A design deficiency in the configuration proposed in the authors’ earlier publications has been identified. Computer-based calculations demonstrated a significant error in determining vessel speed, caused by inaccurate measurement of static water pressure resulting from fluid flow around a cylindrical body. Further studies were carried out using modern software packages to evaluate errors in vessel speed measurement and to determine the optimal geometry of the log tube and the best locations for installing pressure sensors. Based on the results of numerical simulations, an improved design is proposed that reduces measurement error. Experimental testing of a prototype under real marine conditions confirmed the feasibility of measuring a vessel’s relative speed using MEMS components. The model presented in this study eliminates many of the drawbacks characteristic of previous generations of hydrodynamic logs. The device has been significantly miniaturized, creating prospects for installation on both conventional vessels and small autonomous maritime craft. Key directions for further research are highlighted.

микроэлектромеханические системыгидродинамический лагизмеритель относительной скоростидатчик давленияуравнение Бернуллискоростной напор жидкостистатическое давлениединамическое давлениебезопасность судоходстваморское приборостроениеmicroelectromechanical systems (MEMS)hydrodynamic logrelative speed sensorpressure sensorBernoulli equationdynamic pressurestatic pressureflow-induced pressurenavigation safetymarine instrumentationReferencesHan X. Advances in high-performance MEMS pressure sensors: design, fabrication, and packaging / X. Han M. Huang, Z. Wu, Y. Gao, Y. Xia, P. Yang, S. Fan, X. Lu, X. Yang, L. Liang, W. Su, L. Wang, Z. Cui, Y. Zhao, Z. Li, Z. Zhao, Z. Jiang // Microsystems & Nanoengineering. — 2023. — Vol. 9. — DOI: 10.1038/s41378-023-00620-1.Han, X., Huang, M., Wu, Z., Gao, Y., Xia, Y., Yang, P., Fan, S., Lu, X., Yang, X., Liang, L., Su, W., Wang, L., Cui, Z., Zhao, Y., Li, Z., Zhao, L., & Jiang, Z. (2023). Advances in high-performance MEMS pressure sensors: design, fabrication, and packaging. Microsystems & Nanoengineering, 9. DOI: 10.1038/s41378-023-00620-1.Geng S. A vision-based ship speed measurement method using deep learning / S. Geng, Z. Zhou, J. Zhao // Proc. Int. Conf. Transport Inf. Saf. ICTIS; ed. by organizing committee. — 2023. — Pp. 1753–1759.Geng, S.; Zhou, Z.; Zhao, J. A Vision- Based Ship Speed Measurement Method Using Deep Learning // Proceedings of the 2023 7th International Conference on Transportation Information and Safety (ICTIS). — 2023. — Pp. 1753–1759.Алхименко С. И. Схема построения современного гидродинамического лага / С. И. Алхименко, А. А. Аракелян, Т. Е. Жигалов, А. В. Артемьев // Молодежь. Наука. Инновации. — 2021. — Т. 1. — С. 41–45. — EDN LCCKWB.Alkhimenko, S. I., A. A. Arakelyan, T. E. Zhigalov and A. V. Artem’ev. “Scheme of construction of modern hydrodynamic log.” Youth. Science. innovations 1 (2021): 41–45.Антонов А. А. Перспективы развития судовых относительных измерителей скорости / А. А. Антонов, А. В. Артемьев, О. О. Дробышева // Морские исследования на Дальнем Востоке: сборник докладов VII научно-практической конференции, Владивосток, 19 ноября 2024 года. — Владивосток: Морской государственный университет имени адмирала Г. И. Невельского, 2024. — С. 122–126. — EDN EXMNVR.Antonov, A. A., A. V. Artem’ev and O. O. Drobysheva. “Prospects for the development of ship relative speed measurement instruments.” Morskie issledovaniya na Dal’nem Vostoke: sbornik dokladov VII nauchno-prakticheskoy konferentsii, Vladivostok, 19 noyabrya 2024 goda. Vladivostok: Morskoy gosudarstvennyy universitet imeni admirala G. I. Nevel’skogo, 2024: 122–126.Ferrera M. AQUALOC: An underwater dataset for visual–inertial–pressure localization / M. Ferrera, V. Creuze, J. Moras, P. Trouvé-Peloux // The International Journal of Robotics Research. — 2019. — Vol. 38. — Is. 14. — Pp. 1549–1559. DOI: 10.1177/0278364919883346.Ferrera, M., V. Creuze, J. Moras and P. Trouvé- Peloux. “AQUALOC: An underwater dataset for visual–inertial–pressure localization.” The International Journal of Robotics Research 38.14 (2019): 1549–1559. DOI: 10.1177/0278364919883346.Yuce M. I. A Numerical Analysis of Fluid Flow Around Circular and Square Cylinders / M. I. Yuce, D. A. Kareem // Journal AWWA. — 2016. — Vol. 108. — Is. 10. — Pp. E546–E554. DOI: 10.5942/jawwa.2016.108.0141.Yuce, M. I. and D. A. Kareem. “A Numerical Analysis of Fluid Flow Around Circular and Square Cylinders.” Journal AWWA 108.10 (2016): E546–E554. DOI: 10.5942/jawwa.2016.108.0141.Jiang H. Large-eddy simulation of flow past a circular cylinder for Reynolds numbers 400 to 3900 / H. Jiang, L. Cheng // Physics of Fluids. — 2021. — Vol. 33. — Is. 3. — Pp. 034119. DOI: 10.1063/5.0041168.Jiang, H. and L. Cheng. “Large-eddy simulation of flow past a circular cylinder for Reynolds numbers 400 to 3900.” Physics of Fluids 33.3 (2021): 034119. DOI: 10.1063/5.0041168.COMSOL Multiphysics vs SolidWorks. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.softwaresuggest.com/compare/comsol-multiphysics-vs-solidworks (дата обращения: 20.03.2025).COMSOL Multiphysics vs SolidWorks. Web. 20 March 2025 <https://www.softwaresuggest.com/compare/comsol-multiphysics-vs-solidworks>.Fialkova E. SolidWorks flow simulation software potential in hydrodynamic processes analysis for cone vortex emulsion / E. Fialkova, V. Baronov, A. Slobodin, K. Nechaev // E3S Web of Conf. — 2023. — Vol. 402. — Pp. 03007. DOI: 10.1051/e3sconf/202340203007.Fialkova, E., V. Baronov, A. Slobodin and K. Nechaev. “SolidWorks flow simulation software potential in hydrodynamic processes analysis for cone vortex emulsion.” E3S Web of Conf. 402 (2023): 03007. DOI: 10.1051/e3sconf/202340203007.Masna Computational analysis dynamics fluid of flow in dam using COMSOL Multiphysics / Masna, Tulus, Sawal // Journal of Physics: Conference Series. — 2023. — Vol. 2421. — Is. 1. — Pp. 012047. DOI: 10.1088/17426596/2421/1/012047.Masna, Tulus and Sawal. “Computational analysis dynamics fluid of flow in dam using COMSOL Multiphysics.” Journal of Physics: Conference Series 2421.1 (2023): 012047. DOI: 10.1088/1742–6596/2421/1/012047.

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