Разработка основных требований к системам функционирования буксира-автомата для проводки морского автономного надводного судна

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.

1. Патент 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Gaythwaite J. W. Design of Marine Facilities for the Berthing, Mooring, and Repair of Vessels / J. W. Gaythwaite. — Reston: ASCE Press, 2004. — 564 p.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.