В статье рассмотрена одна из задач управления работой флота малой судоходной компании, осуществляющей перевозку грузов снабжения в районах Восточной Арктики, на уровне рейсового планирования, а именно частная задача расстановки вспомогательных плавсредств для разгрузки транспортных судов на рейде. Отмечается, что производственная необходимость частой корректировки рейсовых планов небольших компаний приводит в итоге к многократному решению одной и той же задачи производственного планирования, но с разными входными параметрами. Именно итерационным характером процесса принятия управленческих решений в первую очередь обоснована актуальность решения задачи автоматизации рейсового планирования. Показано, что основной проблемой при автоматизации процесса управления работой группы судов является разработка математических моделей, адекватных реальным процессам и экономической конъюнктуре на рынке, с применением методов численной оптимизации. В ходе научного исследования выполнена адаптация классической модели производственного планирования под технологические параметры задачи организации обработки судов на рейде с использованием для разгрузки последних плавсредств портового флота. Основными результатами исследования являются модель расстановки вспомогательного флота в условиях его дефицита, выполненная методами линейного программирования, с ее реализацией в среде прикладных программ пакета MATLAB, а также численный эксперимент для обоснования достоверности полученных модельных решений и доказательства адекватности предложенной модели расстановки флота реальному технологическому процессу. Отличительной особенностью математической модели в виде программного продукта является гибкость перенастройки входных параметров к изменяющимся условиям и выполняемым задачам за счет организации их ввода в форматах текстов файлов. Практическое применение математической модели «расстановки вспомогательного флота» и ее подпрограммного аналога в рамках автоматизации процесса управления группой судов на малых сегментах рынка морских перевозок позволяет оценивать эффективность работы портового флота и сформировать оптимальные схемы его расстановки на ближайшую навигацию.

В работе исследованы вопросы реализации долгосрочных целей устойчивого развития морских пассажирских перевозок, достижения результатов перевозок, преодоления негативного влияния факторовнестабильной внешней среды, которые определяются выбранным курсом, положенным в основу стратегического управления паромными перевозками и выбором маршрутных направлений. В проведенном исследовании указывается, что несмотря на негативное влияние Covid-19, и наблюдающийся в связи с этим отсроченный спрос на круизные перевозки у пассажиров, потенциал рынка морских паромных и круизных перевозок очень высок. Отмечается, что начиная с 2021 г. наблюдается постепенный процесс восстановления маршрутных сетей, который происходит в различных регионах с разной динамикой. В связи с этим целями паромных компаний является реализация нескольких задач в области стратегического планирования, среди которых актуальной является задача проектирования наиболее эффективной новой маршрутной сети. При этом компании могут начать реализовывать маршрутные сети и направления на основе базы имеющихся маршрутных сетей (например, сетей и направлений Балтийского моря) на 2019 г. Подчеркивается, что ввиду новой возможности привлечения дополнительного пассажиропотока, необходимо детальное исследование и моделирование различных вариантов маршрутных сетей морских паромных перевозок. Объектом исследования выбран регион Балтийского моря, поскольку именно локальная мобильность пассажиров дает возможность возобновления маршрутов в кратчайшие сроки. В работе представлены данные по различным морям, характеризующие интервалы спада и обосновывающие необходимость введения инноваций на основе создания новых конкурентных маршрутов. Предметом исследования являются маршруты и маршрутные сети регионов морей. Для моделирования различных вариантов архитектуры морских паромных маршрутов предлагается использование моделей в форме графов и таких алгоритмов, как алгоритм Дейкстры. Новая модель паромной маршрутной сети реализована в программной среде J-Circos для последующего построения различных вариантов диаграмм интенсивностей. Ввиду гибкости интерфейсов и программной среды предоставлена возможность совмещения существующих сетей 2019 г. и предлагаемых новых маршрутов в едином информационном поле. Таким образом, в работе рассмотрена новая возможность оценки положения паромной компании на рынке пассажирских перевозок и оценки количественных показателей по отношению к другим паромным и круизным компаниям. Предложенные решения включены в отдельную блок-схему принятия решений по выбору стратегии продвижения на рынке паромных перевозок в регионе моря, они обладают универсальностью, поэтому данную методику и реализацию можно применять также для регионов других морей. Рассмотрена новая возможность представления эволюционных изменений в маршрутных сетях, что также дает возможность дополнительного повышения качества принятия решений по стратегическому планированию и продвижению, образуя отдельное направление аналитики работы морской паромной компании.

В статье рассмотрен вопрос развития торговли и морских грузопотоков в Азиатско-Тихоокеанском регионе, определяющих возможности эффективного освоения Россией новых для нее азиатских рынков торговли, морской перевозки, обслуживания судоходства, формирующие на Дальнем Востоке вполне определенные перспективы развития судоходства и судостроения, связанные с морской деятельностью в целом и ее обслуживанием. Выполнен анализ ретроспективы методов прогнозирования потребностей во флоте. Предлагается методологический подход к формированию прогноза развития флота в современных условиях для перевозки наиболее массовых видов грузов. В основе расчета предлагается использование прогноза грузовой базы, сегментации рынка судоходства, анализа состояния существующего флота и прогноза его списания, оценки потребности флота для государственныхнужд, технического, вспомогательного и других типов судов. Особое внимание предлагается уделить региональным особенностям эксплуатации флота. Данный подход может быть использован при формировании стратегий разного уровня в области судоходства, судостроения и развития транспорта, а также при выполнении расчетов в процессе планирования деятельности судоходных компаний. На базе предлагаемой методики в качестве примера выполнен расчет потребности во флоте Дальневосточного бассейна для перевозки сырой нефти в страны Восточной Азии на базе прогноза грузовой базы в сегменте перевозок сырой нефти. Приведены предварительные расчетные данные, требующие уточнения возможных параметров в соответствии с прогнозируемыми ожиданиями развития грузопотоков, потребностями в развитии морской деятельности Дальневосточного бассейна, возможностями оптимизации типов судов и их эксплуатации.

В работе учитывается реальность повседневной работы штурмана с изданными типографским способом морскими картами, ориентированными на многочисленные референц-эллипсоиды. Акцентируется обязательное условие преобразования координат, полученных при использовании данных глобальной спутниковой навигационной системы на основе общеземной системы координат, в координаты референц-эллипсоида морской навигационной карты. Обращается внимание на вероятность прецедента совершения расчетной ошибки судоводителем при стандартном пересчете координат. Приводятся конкретные примеры несовпадений в географических координатах одной и той же точки на земной поверхности, отнесеннойк различным геодезическим системам. Подчеркиваются факты множественности референц-эллипсоидов, зарезервированных в памяти электронных устройств спутникового позиционирования судна. Выполнен обзор проблематики согласования систем геодезических координат для коррекции обсервации. Выдвинута гипотеза кардинального решения проблемы позиционирования судна на электронной или бумажной карте при переориентировании навигации на сплайновую модель геоида с условием перепрофилирования картографии на новую математическую основу. Сделано предположение о реальной возможности освобождения вахтенного помощника от рутинных процедур математической трансформации координат для различных геодезических систем при использовании сплайновой модели геоида как единой картографической основы. В качестве доказательства работоспособности предлагаемого подхода реализуется сплайновое синтезирование фрагмента трехмерной перспективы геоидной изоповерхности Индийского океана с локальной идентификацией феномена аномальной потери гравитации. Параллельно использован сервис вычислений сайта Потсдамского научно-исследовательского центра глобальных моделей Земли имени Гельмгольца для картографирования гравитационной аномалии Индийского океана и компьютерной реконструкции грушевидной формы геоида в 3D-формате. Выполнен сравнительный анализ и выявлены недостатки традиционного алгоритма аппроксимации эквипотенциальной поверхности на базе метода сферических гармоник. Аргументируется многоразовое использование разработанного подхода в долгосрочной перспективе при аппроксимации планетарной эквипотенциальной формы с пульсирующей динамикой. Дан прогноз принципиальной возможности достижения абсолютной точности навигации в случае применения в современном судовождении единственной сплайновой модели геоида.

В статье выполнен анализ причин вибрации, возникающей в процессе прорезания ледового покрова опорами сооружений, которая представляет серьезную угрозу для безопасности стационарных морских объектов, работающих в условиях дрейфа льдов. Процесс взаимодействия как объект исследования описывается силой сопротивления изменению равновесия в сформировавшейся природно-техногенной системе «ледовое поле - сооружение», одновременно контактно воздействующей и на кромку ледового поля, и на основание сооружения и нарастающей до определенного максимума, затем «сбрасываемой» до некоторого минимума. В результате декомпозиции системы и ее структурно-функционального анлиза в работе показано, что момент начала разрушения льда обусловлен достижением критической плотности упругой энергии, накопленной в сжатом локальном объеме льда в зоне контакта, что является триггером явления сброса ледовой нагрузки на сооружение и началом его движения к точке равновесия, т. е. источником его колебаний. Такое циклическое разрушение льда, как основной субпроцесс в сложном процессе взаимодействия ледового поля и сооружения, является предметом исследования, поскольку именно это явление отражает реальный механизм превращения кинетической энергии движения ледового поля в потенциальную удельную энергию вновь образуемых поверхностей разрушенных фрагментов льда. В качестве методологической основы и инструмента научного исследования в работе использован системный анализ как метод постановки и решения проблемы через декомпозицию исследуемого процесса, анализ составляющих его явлений и синтез адекватной модели циклического разрушения льда для изучения нерешенных проблем в расчетах нагрузок ледовых полей на морские отдельно стоящие сооружения. Характеристики циклического процесса разрушения льда, такие как значения пиков ледовой нагрузки и их частота, являются исходными параметрами при выполнении динамического расчета сооружения для определения уровня его надежности. Получение этих характеристик возможно только при использовании энергетического критерия разрушения льда, тип и место в системе проектирования которого определены в работе.

В статье изложены результаты анализа современного уровня развития технологии передачи данных с использованием гидроакустических модемов, которые получили широкое распространение в подсистеме связи подводных робототехнических комплексов, предназначенных для решения различных задач по исследованию и мониторингу морских акваторий. Рассмотрена специфика передачи данных в подводном акустическом канале. Описаны эффекты, возникающие вследствие низкой скорости распространения звука в подводной среде. Указана возможность искажений вследствие многолучевого распространенияи доплеровского эффекта. Представлен обзор существующих подводных акустических модемов, в котором выделены их основные характеристики, такие как частотный диапазон, дальность действия, скорость передачи данных, тип модуляции и др. Показано, что одними из наиболее важных параметров, определяющих тактико-технические характеристики модемов, являются дальность действия и скорость передачи данных. Выявлена эмпирическая зависимость скорости передачи данных от дистанции. Приводится максимальная на сегодняшний день скорость передачи данных в подводном акустическом канале. Подчеркивается, что приведенные производителями данные соответствуют случаю идеального канала. Отмечены лучшие по приведенным характеристикам производители. Рассмотрены особенности наиболее распространенных типов модуляции. Подробно описана модуляция по технологии Sweep Spread Carrier, позволяющая бороться с эффектом многолучевого распространения и учитывать доплеровское смещение при движении абонентов гидроакустической сети. Рассмотрена технология расширения спектра. Показано, что применение модуляции по технологии расширения спектра позволяет повысить помехоустойчивость гидроакустических модемов. Подчеркивается необходимость формализации расчета соотношения сигнал-шум для гидроакустического канала передачи данных. Определены перспективы развития технологии передачи данных с использованием гидроакустических модемов.

Исследованы экономические показатели работы судовых энергетических установок, зависящие от расхода топлива. Известно, что расход топлива определяется полнотой его сгорания, на которую оказывает существенное влияние компонентный состав. Высокомолекулярные соединения, смолы и асфальтены, содержащиеся в судовых топливах, обладают плохой воспламеняемостью, формируя грубую дисперсную фазу в топливе, которая затрудняет процесс окисления углеводородов и приводит к снижению его экономичности. Известно, что ультразвуковые воздействия способствуют увеличению степени дисперсности топлив. Целью работы является выявление закономерностей действия ультразвука на физико-химические показатели дистиллятного судового топлива марки DMA, определяющие его эксплуатационные свойства: воспламеняемость, горючесть и прокачиваемость. Экспериментальные исследования по обработке судового топливапроводили на ультразвуковых аппаратах ЛУК-0,125/50-О и Волна УЗТА-0,4/22-014 при частоте 50 и 22 кГц соответственно. Для теоретического обоснования наблюдаемых эффектов исследовали изменения дисперсного и структурно-группового состава судового топлива. Анализ показателей проводили в соответствии нормативными документами. Наибольшие изменения всех исследованных показателей были отмечены при частоте ультразвуковых колебаний 50 кГц. Установлено, что по сравнению с исходным образцом после воздействия ультразвука кинематическая вязкость понизилась на 15 %. Плотность топлива уменьшилось на 0,002 кг/м3, температура вспышки топлива понизилась на 5 °C, а цетановое число показало тенденцию к понижению на два пункта. Средний размер частиц дисперсной фазы уменьшился на 12 %. Предложено объяснение улучшения исследованных показателей топлива на основании повышения его степени дисперсности вследствие перераспределения структурно-групповых компонентов. Ультразвуковая обработка судового топлива (50 кГц, 100 Вт, 43 с), осуществляемая перед подачей его в двигатель на топливопроводе перед фильтром и насосами высокого давления, может быть использована для улучшения эксплуатационных свойств топлива и, следовательно, снижения его расхода.

Предметом исследования работы являются современные судовые турбомашины, отличающиеся множеством видов, конструкций, назначений, материалов и рабочих тел. Отмечается, что это многообразие гарантировано использованием современных компьютерных технологий от стадии предварительной подготовки производства до выпуска конечной продукции. Рассмотрен этап проектирования турбоагрегатов, учитывающий внешние характеристики турбинной ступени: мощность, частоту вращения, коэффициент полезного действия, вращающий момент на валу и др. Эффективность ступени выражается коэффициентом полезного действия, который определяется потерями энергии, имеющимися в ступени. Потери, в свою очередь, выражаются потерями в каждом отдельном элементе конструкции турбинной ступени. При этом отмечается, что потери в сопловом аппарате разделяются на потери на трение, кромочные и концевые. Объектом исследования является сопловой аппарат центростремительной малорасходной турбины. Предметом исследования является коэффициент скорости соплового аппарата малорасходной центростремительной турбины. Цель исследования - сравнить значения коэффициентов скорости соплового аппарата, полученных в ходе физического эксперимента, с результатами численного моделирования. Методом исследования является численное моделирование течения газа с применением вычислительной газодинамики. Основной задачей исследования является сопоставление значения коэффициента скорости соплового аппарата, полученного в ходе физического эксперимента, с результатами численного моделирования соплового аппарата с дозвуковыми (сужающимися) каналами. Проведенные исследования показали, что малорасходные радиальные турбины характеризуются небольшими размерами, не позволяющими выполнить физический эксперимент. В исследовании приводится график зависимости коэффициента скорости соплового аппарата от числа Маха. Установлена хорошая сходимость значений коэффициента скорости соплового аппарата, полученного численным методом, с результатами физического эксперимента. Получены поля скоростей проточной части соплового аппарата в диапазоне числа Маха 0,66-0,88. Сделаны выводы о возможности применения численного моделирования для подобного типа сопловых аппаратов.

Предметом исследования в работе являются широко применяемые в течение многих лет при проектировании и производстве элементов конструкции судов полимерные композиционные материалы. Отмечается, что расчетный срок службы современных судов составляет, как правило, не менее 20 лет, в течение которых должен быть обеспечен необходимый уровень усталостной прочности таких элементов. Подчеркивается, что проблема обеспечения расчетного срока службы композитных элементов в корпусах судов в настоящее время решается в основном обеспечением пониженного уровня расчетных напряжений и анализом опыта эксплуатации, при этом какие-либо расчетные оценки усталостной долговечности рассматриваемых элементов, как правило, не выполняются. Вместе с тем необходимость подобных оценок в настоящее время очевидна. С целью формирования метода, пригодного для подобных оценок, рассмотрены основные положения способов расчета на усталость элементов, изготовленных из слоистых композитов, используемых в авиационных конструкциях. На основе анализа этих положений предложен метод расчета усталостной долговечности и срока службы наружной композитной обшивки корпуса судна. С использованием предложенного метода выполнен тестовый расчет наружной композитной обшивки корпуса судна длиной около 60 м из неповрежденного стеклопластика типа rovimat с укладкой слоев 45° и из того же стеклопластика с ударными повреждениями. Полученные результаты показали, что срок службы обшивки с ударными повреждениями значительно меньше расчетного срока службы неповрежденного судна, которыйсоставляет 20 лет. Сделан вывод о том, что полученный результат показывает необходимость введения периодических осмотров и контроля наружной композитной обшивки в процессе эксплуатации судна.

В работе рассмотрена актуальная для малых судов рыболовного флота Крымского региона проблема сохранности груза. Отмечается, что данные суда оснащены компрессионными холодильными установками, не обеспечивающими их необходимым количеством холода в связи с удалением промысла от места базирования. Отмечается, что в компрессорных холодильных установках затрачивается электрическая энергия на совершение работы сжатия холодильного агента. На таких судах представляется возможным применение утилизационных абсорбционных холодильных установок, в которых реализовано использование энергии отработавших газов для нагрева водоаммиачной смеси. Подчеркивается, что в настоящее время широко используется теплота отработавших газов двигателя внутреннего сгорания для работы холодильных установок и систем кондиционирования. Для достижения требуемой холодопроизводительности возможно осуществление двухступенчатого холодильного цикла, что влечет увеличение массогабаритных показателей оборудования. Известно, что повышение температуры охлаждающего источника негативно сказывается на холодопроизводительности. В Азово-Черноморском бассейне в теплый период года температура воды достигает 25 оС, поэтому для обеспечения надежной работы абсорбционной холодильной установки кратность циркуляции водоаммиачного раствора должна быть больше единицы, в противном случае в генераторе испарится вся жидкость, и раствор не возвратится в абсорбер. При этом невозможно осуществить абсорбцию пара, уходящего из испарителя. В то же время повышение кратности циркуляции приводит к увеличению массового расхода циркулирующего раствора, что негативно сказывается на массогабаритных показателях установки. В работе исследовано влияние эксплуатационных параметров утилизационной абсорбционной водоаммиачной холодильной машины на зону дегазации. Показано, что при указанных эксплуатационных параметрах зона дегазации позволяет осуществить одноступенчатый цикл с обеспечением требуемой холодопроизводительности.

В работе выполнен анализ существующих видов приводов судовых палубных грузоподъемных устройств и представлено обоснование применения гидравлического привода, чувствительного к изменению нагружения при проектировании таких устройств. Исследована такая характерная особенность большинства палубных грузоподъемных устройств, как работа в особых условиях, к которым относятся: воздействие ветра, качки, изменение параметров системы «трос-груз» (его формы, массы, гидродинамического и инерционного коэффициентов, длины троса), переход из одной среды в другую. Отмечается, что нестационарные нагрузки, возникающие при работе такого класса оборудования, имеют место не только при переходных процессах, но и во время установившегося режима работы, что негативно отражается на их работоспособности и надежности. Подчеркивается, что одним из требований, предъявляемых к приводу такого оборудования, является соблюдение оптимальных рабочих параметров: изменение скоростей в широком диапазоне, возможность реверсирования, осуществление плавного регулирования оборотов и крутящего момента перегрузочная способность. Этим параметрам удовлетворяет как гидромеханический, так и электрический привод. Поэтому для оптимального выбора привода грузоподъемных устройств рыбопромыслового судна при проектировании необходимо проведение динамического анализа. Известно, что применение распространенных моделей Кельвина - Фойгта, Максвелла и Томсона - Пойнтинга или их систем позволяет получить некоторую конечную деформацию от мгновенной и бесконечно длительной приложенной нагрузки, что, в некоторой степени, соответствует реальной деформации, имеющей место во время работы судового грузоподъемного оборудования. Выбор модели для динамических расчетов зависит от многих факторов, соответствующих конкретно поставленным задачам. В статье разработаны математические модели электромеханического и гидравлического привода судового грузоподъемного устройства с передающим механизмом и одним двигателем. Данные приводы представлены в виде четырехмассовой физической модели. В полученных моделях учтено влияние особых условий работы оборудования и переменность нагружения. Анализ численного моделирования показывает, что гидравлический привод обладает лучшей восстанавливаемостью к нормальной работе после переходного процесса. Поэтому в системе привода грузоподъемного устройств рыбопромыслового судна более целесообразным является использование гидравлического привода, способного адаптироваться к переменности нагружения.

В данной работе представлен новый нелинейный контроллер для управления прямым потоком и крутящим моментом (DFTC) ветротурбины (SRWT) на базе асинхронного генератора с двойным питанием (DFIG) с использованием контроллера непрерывного скользящего режима второго порядка (FOSOCSM). Предложены к сравнению три различных контроллера для управления электромагнитным моментом и потоком ротора асинхронного генератора с двойным питанием, приводимого в действие ветроколесом. Основной целью предлагаемой структуры управления DFTC является улучшение качества электромагнитного момента и тока статора системы SRWT за счет уменьшения пульсаций электромагнитного момента, тока статора и пульсаций потока ротора в системах DFIG-SRWT. Описана математическая модель DFIG. Представлены описания модифицированной стратегии пространственной векторной модуляции (MSVM) и предлагаемого контроллера FOSOCSM. Описана структура управления DFTC-MSVM с предлагаемыми контроллерами FOSOCSM. Показано, что предлагаемая стратегия является надежной и стабильной в отношении параметрических неопределенностей и электромагнитного момента нагрузки. Обоснованность, надежность и эффективность данной методики DFTC-FOSOCSM продемонстрированы в ходе имитационных исследований в программной среде MATLAB®. Результаты численного моделирования показывают, что предложенная схема управления DFTC с контроллерами FOSOCSM имеет более быструю переходную характеристику, чем традиционные DFTC и DFTC с классическими контроллерами SOCSM, что значительно уменьшает пульсации как в электромагнитном моменте тока статора, так и в потоке ротора по сравнению с классической техникой и с DFTC с традиционными контроллерами SOCSM.

Предметом предлагаемого исследования являются вопросы применения на судах релейной защиты электроэнергетических объектов, связанные с широким использованием элементной базы вычислительной техники. Рассмотренная система релейной защиты на базе вычислительной техники представляет собой совокупность взаимодействующих вычислительных средств переработки информации, поступающей от защищаемого объекта для распознавания его состояния. Важными вопросами построения таких систем являются выбор средств обработки информации на отдельных этапах преобразования и организация их взаимодействия. В общем случае процесс переработки информации в системе релейной защиты может быть реализован с помощью аналоговых, цифровых (программируемых) и гибридных вычислительных устройств. Аналоговые вычислительные устройства имеют низкую универсальность и требуют дополнительных конструкторских разработок при изменении алгоритма обработки информации. Важнейшее их достоинство состоит в обеспечении высокого быстродействия вычислительного процесса. Цифровые вычислительные устройства отличаются высокой точностью, универсальностью и могут быть использованы для реализации различных алгоритмов обработки информации в пределах своих технических возможностей. Гибридные вычислительные устройства содержат аналоговые и цифровые вычислительные средства, взаимодействующие на основе единого алгоритма. Поэтому их быстродействие, точность и универсальность определяются степенью совмещения указанных средств. В данной статье предлагается применение систем релейной защиты в судовых электроэнергетических комплексах, в которых реле могут использоваться как самостоятельные изделия. Рассмотрена возможность применения программируемых логических контроллеров для организации управления и связи между элементами систем при использовании на каждом уровне отдельных вычислительных подсистем с параллельным выполнением программ. Каждая из гибридных вычислительных подсистем релейной защиты включает единую аппаратную и многоконтроллерную цифровую программируемую части. При этом ЦПЧ, помимо распределенной памяти микроконтроллера, может дополнительно содержать общую память программ. Это положение относится и к ЦВП. При реализации простых защит функции ЦПЧ и ЦВП может выполнять общая многоконтроллерная вычислительная система. В рассмотренной системе РЗ отдельные директивные каналы могут выполнять функции сложной автономной защиты либо комплексной защиты объекта. Система с приведенной структурной организацией в целом пригодна для реализации функций комплексных защит нескольких объектов, а также централизованной защиты. Следует отметить, что из рассмотренных вариантов организации систем РЗ могут быть синтезированы структуры, содержащие промежуточные решения.