В работе выполнено исследование проблемы выявления наиболее вероятных тенденций ледовой обстановки и ее изменений в период зимне-весенней навигации при различных сценариях дальнейших перемен климата, актуальной для физической географии, климатологии, развития и обеспечения безопасности судоходства. Целью статьи является выявление наиболее вероятных тенденций межгодовых изменений толщины ледяного покрова на участках маршрутов Северного морского пути в море Лаптевых в зимне-весенние месяцы в условиях дальнейшего потепления климата. Выдвинута гипотеза о том, что в современном периоде на такие изменения может оказывать значительное влияние процесс таяния присутствующих в недрах шельфа многолетнемерзлых пород, вызванный их теплообменом с морскими придонными водами. Для проверки указанной гипотезы сопоставлены тенденции межгодовых изменений толщины ледяного покрова моря Лаптевых с тенденциями вариаций его уровня и поверхностной солености. В качестве фактического материала использованы данные глобального реанализа GLORYS12v1. Методика исследования основана на применении стандартных методов математической статистики. Между тенденциями указанных процессов выявлено соответствие, что позволяет подтвердить выдвинутую гипотезу. Отмечается, что одним из факторов, способствующих сохранению сложной ледовой обстановки в море Лаптевых, может являться глобальное потепление климата, которое ускорило процесс таяния субмаринных толщ многолетнемерзлых пород на его шельфе и вызвало опреснение его поверхностных вод. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в условиях происходящего потепления климата высокой остается вероятность того, что средняя толщина ледяного покрова не будет снижаться, а ледовая обстановка в море Лаптевых в зимне-весенние месяцы существенно не улучшится. Последнее подтверждает необходимость и целесообразность дальнейшего развития ледокольного флота России.

Рассмотрена проблема безопасности мореплавания, в частности исследована задача по разработке алгоритма адаптивного динамического домена безопасности для различных условий плавания. Оценка опасности ситуации сближения судов строится на основе домена безопасности как минимальной области вокруг судна, в которую не должно заходить встречное судно. Были рассмотрены условия плавания в соответствии с правилами МППСС‑72 плавания судов при ограниченной видимости и находящихся на виду друг у друга. Для решения данной задачи классифицированы районы плавания. Для дальнейшего анализа создана таблица по условиям и районам плавания для выявления формы доменов. Выполнен учет гидрометеорологической обстановки исходя из условий плавания, а также показана необходимость увеличения размера домена безопасности при ее ухудшении. Выявлены изменения параметров и формы судовых доменов безопасности для разных условий плавания. Для каждого района и условия плавания предложена оригинальная конфигурация домена безопасности. Отдельно рассмотрено динамическое изменения домена при движении в системах разделения движения и каналах. На примере промоделирована ситуация, когда носовая часть домена пересекает разделительную линию, что может приводить к появлению ложных опасных целей. Во избежание подобных ситуаций предлагается динамический домен с изменяющейся формой в виде эллипса для плавания в системе разделения движения и каналах с учетом условий плавания при ограниченной видимости и на виду друг у друга. Для вычисления составлен алгоритм определения форм домена при различных условиях видимости и районов плавания. Выполнены расчеты для случая, когда судно входит в поворот в системах разделения движения и узкостях. Показана деформация домена при повороте.

В работе исследованы варианты комбинирования основных навигационных параметров (пеленг и дистанция) и их изолиний, традиционно применяемых в практике судовождения в условиях прибрежного плавания. Рассмотрена новая отличительная особенность, такая как использование комбинаций изолиний (три окружности, две изопеленги, гипербола и эллипс), полученных по измеренным пеленгам и дистанциям до пары ориентиров для определения координат обсервованного места судна с избыточной точностью. В качестве математического аппарата задействованы классические методы навигации (теория изолиний, обобщенный метод линий положения, метод наименьших квадратов). Дано математическое обоснование и характеристики изолиний исходных параметров: пеленгов и дистанций, их комбинации (разность и сумма дистанций, разность пеленгов). Предложены решения исходных избыточных уравнений линий положения методом наименьших квадратов при гипотезе действия случайных погрешностей измерений и редуцированных вариантов уравнений линий положения для компенсации систематических погрешностей с оценкой точности обсервованного места судна радиальной погрешностью. Основные положения исследования подкреплены графической интерпретацией, а приведенные выражения доведены до уровня непосредственного практического применения и разработки программного обеспечения систем навигации. Выполнено компьютерное моделирование вариантов решения уравнений линий положения, показывающее, что радиальная погрешность обсервованного места судна по семи линиям положения возможных комбинаций пеленгов и дистанций пары ориентиров как минимум на порядок (в 10 раз) меньше, чем любая из пар линий положения. Формализация предлагаемых методов в автоматических навигационных комплексах или системах управления автономными судами позволит судоводителю на борту и управляющему судном дистанционно решать задачи обработки соответствующей навигационной информации пар ориентиров в прибрежных и стесненных районах плавания на качественно новом уровне.

 Предметом настоящего исследования является математическая проблема нахождения кратчайшего пути в некотором ограниченном пространстве с препятствиями с помощью теории графов и динамического программирования, в которой предусмотрено достаточно много точных и эвристических алгоритмов, работающих с ориентированными и неориентированными, взвешенными и невзвешенными, связными и несвязными графами. Все эти методы предполагают различные способы расчета расстояния между вершинами, выбор которых обусловлен удобством реализации и методическими соображениями. Как следствие, найденные пути характеризуются некоторой абстрактной длиной, которая чаще всего трудно поддается пересчету в эвклидову. Тем не менее пространственные задачи в инженерной практике зачастую требуют получения результата именно в реальных физических расстояниях. В статье выполнено описание модификации наиболее распространенного метода поиска кратчайших путей — волнового ортогонально-диагонального алгоритма, который позволяет включить в расчет длины найденного маршрута геометрические характеристики его отдельных участков, что дает возможность достаточно точно оценить длину в смысле эвклидова расстояния. Отмечается, что в полной мере такая задача возникает в инженерных приложениях, связанных с проектированием морских портов, а именно: при прокладке трасс внутритерминального транспорта и сетей электропитания, при проектировании подходных каналов. К аналогичной проблеме приводит также прокладка маршрутов морских судов в сложных ледовых условиях. Во всех указанных случаях важной является не только топологическая конфигурация построенного маршрута, но и его оценка в терминах традиционного геометрического расстояния. Невозможность прямого получения этих характеристик сдерживает применение алгоритмических методов поиска оптимальных трасс и путей в практике технологического проектирования, что ограничивает использование цифровых инструментов для повышения эффективности расчетноконструкторских методов проектирования объектов инфраструктуры морского транспорта.

В статье рассмотрено влияние процессов транспортировки нефти и ее производных, особенно на фоне положительной динамики их добычи, на вероятность загрязнения окружающей среды. Отмечается, что в таких условиях очень важно обеспечить своевременную готовность к реагированию и возможность выбора наиболее эффективных стратегий, преимущественно с использованием превентивных мер, позволяющих обеспечить готовность к аварийной ситуации. Основой необходимого комплекса мер является прогноз возможного объема разлива, позволяющий запланировать для каждого района только необходимое количество технических или иных средств. Подчеркивается, что составление подобного прогноза возможно при понимании вида распределения, при помощи которого он описывается. В данной работе выполнено определение вида распределения, который оптимальным образом описывает поведение объема аварийного разлива нефти как случайной величины. Для исследования данных, представленных в различных базах, использованы методы статистического анализа. Путем проведенного анализа было установлено, что ни один из общих видов распределения, которые теоретически могли бы описывать поведение объема при разливе, не выполняют условия точности. Наблюдаемый критерий согласия хи-квадрат (Пирсона) абсолютно для всех видов распределений многократно превышает критический, при этом очевидно, что наилучшим образом поведение рассматриваемой случайной величины описывает логнормальный закон распределения, что визуально подтверждается полигоном частот и наименьшим наблюдаемым критерием Пирсона. Используя современные методы гибридизации распределений, предлагается провести исследование, направленное на создание универсального распределения, предположительно на базе логнормального, которое предельно точно описывает поведение случайной величины объема при разливе нефти. Кроме того, для прогнозирования объема в каждой конкретном районе допускается использование степенной функции, полученной методом аппроксимации и обладающей весьма высоким коэффициентом достоверности.

Представлены результаты экспериментальных исследований процесса размыва дна при строительстве мостовых опор под защитой шпунтовой конструкции и ледорезного устройства. Обоснованы принципы моделирования процессов переноса речных наносов с учетом размеров переносимых частиц. Выполнены лабораторные исследования процессов формирования размывов и намывов для двух циклов параметров. Выполнена оценка влияния на величину размывов и намывов положения ледорезного устройства относительно шпунтового короба — ледорез располагался на различных расстояниях от шпунтового короба с шагом 0,1 м (5 м для натурных условий). Для нескольких вариантов расположения конструкций определены траектории и направления движения потока, что позволило составить сетку линий тока и определить значения поверхностных скоростей течения. Анализ распределения скоростей по поверхности и в объеме потока показал, что вокруг конструкции формируется подковообразный вихрь, вдоль крыльев которого на дне формируются рифели и гряды. Внутри «подковы» была установлена зона застоя с относительно гладким дном. При отсутствии ледореза основные зоны размыва грунта возникают в окрестности углов фронтальной грани короба, в тыловой части конструкции формируются намывы. При установке ледореза в форме треугольника, направленного острым углом навстречу набегающему потоку, зоны размывов перемещаются в окрестности углов основания ледореза, обращенных к коробу. При перемещении ледореза относительно короба вверх по потоку возникает зона намыва в промежутке между ледорезом и коробом. Максимальные значения размыва и намыва возникают при отсутствии ледореза и при его размещении на расстоянии 200–300 мм от короба. Минимальные значения размыва и намыва зафиксированы при размещении ледореза вплотную к коробу опоры. Установка ледорезного устройства улучшает гидравлические условия обтекания конструкции шпунтового короба, что приводит к уменьшению глубин размывов.

В статье выполнен анализ используемых различными классификационными обществами подходов к нормированию расчетных ускорений при качке судов в процессе перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов. Исследованы методы оценки эффективности креплений «нестандартизированных грузов», перевозимых на судах. Выполнен анализ параметров, учитываемых при определении расчетных ускорений при качке судна. Выбраны пять судов-представителей, на которых ранее выполнялась перевозка крупногабаритных тяжеловесных грузов в различных условиях. Выполнено компьютерное моделирование качки указанных судов при различных курсовых углах в программе SafeSea, а расчетные (условные) амплитуды качки, регламентируемые Правилами Российского Классификационного Общества, определялись по программе StabЕdit. Выполнен расчет вынужденных и собственных периодов бортовой качки в специализированном программном комплексе Anchored Structures при вариации режимов волнения, состояний загрузки и значений метацентрической высоты. Результаты расчета для судов-представителей показали удовлетворительное согласование собственных и вынужденных периодов качки. Отмечается, что в диапазоне режимов волнения 1,5 м ≤ h_{3 %} ≤ 4,5 м для рассмотренных интервалов метацентрической высоты в большинстве случаев вынужденные периоды качки несколько больше собственных. По результатам исследования даны рекомендации по определению амплитуд качки судов внутреннего и смешанного плавания классов «Р», «О», «М», «О-ПР», «М-ПР», «М–СП», перевозящих крупногабаритные тяжеловесные грузы. Также для указанных классов судов даны рекомендации по нормируемым расчетным ускорениям при качке судна, перевозящего крупногабаритный тяжеловесный груз. Результаты исследования отражены в проекте «Руководства по назначению расчетных ускорений при качке судов смешанного (река – море) и внутреннего плавания и запасов прочности конструкций крепления крупногабаритных тяжеловесных грузов», разработанного для Российского Классификационного Общества.

Темой работы является исследование проблемы практической реализации оппортунистической навигации, которая фактически заключается в том, что «сигналы возможностей» по оригинальному предназначению не оптимизированы для глобальной навигации. Выдвинута гипотеза о возможности стратегического применения концепции навигации, основанной на принципах максимального интегрирования данных при объективном существовании тактически преодолимых сложностей. В условиях уязвимости глобальной спутниковой системы предложен подход использования дополнительного источника комбинированных сигналов с целью непрерывного обеспечения точной геолокации средств водного транспорта. В сравнительной оценке подтверждена сопоставимость погрешности позиционирования альтернативной навигации с данными классических спутниковых обсерваций мобильных объектов. Сделано предположение об эффективности сплайнового моделирования картографического эталона информативности для практической организации базового принципа оппортунистического позиционирования по аналогии с парадигмой корреляционно-экстремальной навигации. Выполнена компьютерная визуализация фиксированного фрагмента гравитационного поля океана на основе сплайн-аппроксимации с целью оптимизации задачи одновременной локализации и трехмерного отображения движения судна в неаффилированной с зарубежным программным обеспечением графической среде. Гибридный алгоритм математического синтезирования навигационной изоповерхности апробирован в качестве гармонизированной поддержки судоводительскому составу для реализации «процедуры привязки к местности» в ландшафтном пространстве координат. Рассмотрены варианты реализации проблемы «разрешения неоднозначности» в процессе решения вопроса максимального интегрирования разнородных навигационных данных. Выполнена оценка вероятности практического использования постулатов оппортунистической навигации в морских приложениях с учетом фактора «навигационного пробела» для нивелирования локальной спутниковой недееспособности при реальной возможности противодействия злоумышленному перехвату контроля управления судном. Обоснована целесообразность применения фактора обсервационного счисления пути судна как дополнительного условия безопасности судовождения в аспекте пакетной обработки слота «сигналов возможностей».

В статье рассматриваются задачи моделирования работы классического (постоянной конфигурации) и изменяемого судового состава барж методом матричной маршрутизации. Перегруппировка состава непосредственно на маршруте позволяет оперировать большим количеством барж по сравнению с постоянным составом, что увеличивает его общую грузоподъемность. Эффективность работы водного транспорта определяется объемом доставленного груза в соотношении к эксплуатационным расходам, которые зависят от времени нахождения судна на маршруте. Дополнительные остановки во время рейса состава судов для его переформирования позволяют увеличить общий грузооборот, но при этом приводят к увеличению времени рейса, что является определенным противоречием, решение которого возможно за счет применения вариативного подхода к организации работы барже-буксирных составов. Представлены результаты разработки математического аппарата для описания модели движения барже-буксирного состава по внутренним водным путям, с учетом влияния поворотов на изменение скорости состава и на общее время рейса, дополнительно рассматривается частная задача перегруппировки состава. В исследовании проанализирован маршрут от Нижнесвирского шлюза до Ладожского озера, на котором определены поворотные точки и места, где необходимо изменить конфигурацию состава для его прохождения. Для математического описания движения судна по маршруту предложена система расчетных матриц, позволяющая обобщенно представить изменение и взаимосвязи скоростных и временных параметров движения судна с его маршрутом, в том числе учесть время перегруппировки состава. Выявлены основные факторы, влияющие на эффективность организации работы составов с их переформированием на маршруте. В качестве основы построения матриц предложено использовать поворотные точки, система которых сформирована в виде трехуровневой модели. Комплекс матриц позволяет получить количественное представление о движении судна и времени рейса, обеспечивая при этом детализацию параметров прохождения состава по отдельным участкам водного пути, что в целом является основой развиваемой информационной технологии интеллектуального управления работой барже-буксирных составов.

Предложена методика оценки возможности обеспечения проведения аварийно-спасательных работ и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов во всей акватории Северного морского пути с учетом предполагаемого с 2024 г. планомерного развития круглогодичной навигации по Северному морскому пути, сопряженного с необходимостью обеспечения безопасности. В настоящее время такая возможность сильно ограничена ввиду отсутствия многофункциональных судов высокого ледового класса и технических средств ликвидации разливов во льдах. Методические основы определения времени реагирования на морские разливы нефти в Полярных водах заложены в Полярном кодексе, документах Комитета по безопасности на море Международной морской организации и документах Арктического совета, однако их применение обусловлено только гидрометеорологическими и географическими условиями в месте ликвидации аварии. Несмотря на их широкую практическую направленность предлагаемые подходы имеют лишь общий методический характер, не учитывающий особенности судоходства в акватории Северного морского пути, ее протяженности и районирования. Разработанная методика во многом преодолевает данные ограничения, позволяя на качественном уровне районировать акваторию Северного морского пути по трем признакам классификации. В статье рассмотрено два модельных примера: в первом предположительно судоходство осуществляется только в западной части акватории Северного морского пути, т. е. в Карском море, Обской губе и Енисейском заливе, в Восточном секторе судоходство полностью отсутствует; во втором примере предположительно судоходство осуществляется во всей акватории. Для каждого исследуемого варианта вся акватория районирована по уровню готовности, который оценивается как «высокий», «средний» и «низкий» и зависит от наличия в районе ледоколов и многофункциональных судов. Отмечается, что в дальнейшем данная методика может быть дополнена оценкой также других факторов, таких как влияние гидрометеоусловий, ледовой обстановки, навигационных рисков, прогноза интенсивности судоходства и выбора необходимых технических средств ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов

Темой исследования является совершенствование процесса дефектации элементов корпусов металлических судов путем использования вероятностного подхода. Рассматривается наиболее трудоемкая часть акта дефектации: измерение и оценка износов отдельных элементов корпусных конструкций, составляющая более 90 % общего числа измерений. Под оптимальной дефектацией в работе понимается минимальное, но достаточное для надежной эксплуатации корпуса судна до момента проведения последующего (очередного) обследования число измерений корпусных конструкций. Обоснована необходимость проведения предварительного перед дефектацией этапа расчетов, позволяющего существенно сократить количество измерений элементов корпусных конструкций, что положительно отразится на снижении стоимости ремонта как за счет меньшего числа измерений, так и за счет сокращения продолжительности ремонта. Доказано, что использование вероятностного подхода к прогнозированию остаточных толщин отдельных элементов учитывает также влияние на общую прочность, что гарантирует надежность корпуса судна в эксплуатации. Разработаны таблицы для оценки технического состояния отдельных элементов корпуса по уровню их износа и рассмотрена методика их заполнения. Таблицы выполнены в двух вариантах, наиболее удобных для конкретного пользователя — оформителя таблиц акта дефектации: бумажном и электронном. Показан пример применения электронных таблиц оценки технического состояния по уровню износа с использованием судна-представителя, который доказал, что прогнозируемые остаточные толщины, полученные расчетным путем, будут во всех случаях меньше аналогичных, полученных на основе результатов измерений. Это доказывает надежность и целесообразность применения предварительного этапа дефектации, являющегося, по сути, аналогом понятия «нулевой этап в судоремонте». Использование вероятностного подхода к определению остаточных толщин позволит не только сократить затраты непосредственно на процедуру дефектации корпуса, но и даст возможность на ранних (до постановки судна на слип или в док) стадиях прогнозировать объемы, а также выбрать наиболее целесообразный и эффективный способ ремонта корпусных конструкций.

В работе для определения спектра критических нагрузок и соответствующих форм потери устойчивости прямоугольной защемленной панели (пластины) под действием уравновешенных касательных усилий на ее контуре предложен метод Бубнова – Галеркина с использованием полиномов по двум координатам. Данная задача чистого сдвига элемента обшивки судна не имеет точного замкнутого решения, а известные приближенные решения требуют анализа их точности и достоверности. Целью настоящей работы является получение и анализ численно-аналитических решений с использованием для последовательных приближений многочленов различной степени. Аппроксимирующие функции прогибов, удовлетворяющие всем граничным условиям задачи, представлены последовательно многочленами 10, 12, 14, 16 и 18 степени по двум координатам с неопределенными коэффициентами. Решение основного дифференциального уравнения задачи находилось приближенно в интегральном смысле, в результате чего были получены однородные системы линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных коэффициентов полиномов. Эти системы в качестве параметра содержат сдвигающую нагрузку. Для получения собственных чисел (критических нагрузок) определители систем приравнивались нулю. Численные результаты получены в системе аналитических вычислений Maple. Для каждого приближения (многочлена) получено степенное уравнение относительно критической нагрузки, решением которого были парные значения, отличающиеся знаками. Формы потери устойчивости представляли собой косые волны. Для квадратной панели обшивки первой формой потери устойчивости являлась одна выпучина по ее диагонали. Вторая форма была получена в виде двух выпучин, направленных в противоположные стороны (симметрично–антисимметрично относительно диагоналей) и т. д. Выполнено сравнение полученных численных результатов с результатами других авторов. Установлено, что с ростом числа слагаемых полинома уточняются прежде всего начальные критические нагрузки и формы потери устойчивости обшивки судна.

В статье рассмотрена проблема рыскливости буксируемых объектов. Отмечается, что многие несамоходные суда не обладают курсовой устойчивостью, вследствие чего совершают колебательные движения относительно курса буксировщика. Повышенная рыскливость приводит к снижению скорости буксировки, увеличению нагрузок на элементы буксирного устройства и значительному увеличению ширины ходовой полосы. Данные факторы могут явиться причиной возникновения аварийной ситуации и существенно осложнить процесс буксировки, особенно на внутренних водных путях. Рассмотрены два основных способа повышения курсовой устойчивости: буксировка «на усах», т. е. такая система, при которой буксирный канат разделяется на два и крепится к двум точкам буксируемого судна, расположенным симметрично относительно диаметральной плоскости, а также установка стабилизаторов в кормовом подзоре. Для определения эффективности этих способов в опытовом бассейне Государственного университета морского и речного флота имени адмирала Макарова были выполнены испытания модели нефтеналивной баржи смешанного река – море плавания пр. 2731 в условиях тихой глубокой воды. Коренной конец буксирного каната крепился к пилону тележки опытового бассейна и, таким образом, обратное влияние баржи на характеристики движения буксира не учитывались. Было рассмотрено шестнадцать вариантов решений, большинство из которых были испытаны при нескольких скоростях буксировки. В качестве критерия устойчивости движения баржи была принята полуширина ходовой полосы. Как следует из результатов испытаний, при увеличении скорости буксировки и длины буксирного троса ширина ходовой полосы несколько возрастает. Установка концевых шайб на стабилизаторах практически не оказывает влияния на устойчивость движения баржи. Для уменьшения ширины ходовой полосы, занимаемой баржей, рекомендуется применять буксировку «на усах» и использовать стабилизаторы с неподвижными закрылками.

Известно, что при проведении промывки судовых систем и их элементов хорошо зарекомендовал себя в качестве промывочной среды перемешанный поток воды и воздуха. Опытным путем установлено, что происходит значительное ускорение процесса промывки и увеличение количества вымываемых частиц загрязнений. При этом двухфазный метод промывки на данный момент имеет ряд нерешенных теоретических и практических задач, одной из которых является обеспечение бескавитационного режима промывки. В статье рассмотрен вопрос обеспечения бескавитационного режима при промывке судовых трубопроводов двухфазной смесью при прохождении потока узкостей. Известно, что возникновение кавитации зависит от ряда факторов. Исследована степень влияния каждого фактора на вероятность возникновения кавитации. В данной работе выполнена попытка теоретической оценки развития кавитации в узких технологических перемычках. Определена основная теоретическая зависимость предельно допустимого диаметра перемычки от основных параметров смешанного потока: массового расхода промывочной воды, плотностей фаз смеси, массового содержания воздуха в потоке, исходного диаметра трубопровода и коэффициента поджатия струи в узком сечении, а также от исходного давления промывочного потока. При теоретическом исследовании кавитационных явлений в двухфазном потоке использована гомогенная модель смеси. В статье определены основные расчетные зависимости для определения предельно допустимого диаметра перемычки в зависимости от основных факторов двухфазного потока. Выполнена оценка влияния различных факторов на развитие кавитационных явлений. Особое внимание обращается на выбор проходного диаметра технологической перемычки в зависимости от массового расхода промывочного потока, содержания воздуха и исходного давления.

Рассмотрен способ синтеза регуляторов выхода и состояния судовых систем управления на основе линейных матричных неравенств с применением программного пакета СVX для решения задач оптимизации методом полуопределенного программирования. Получены оценки параметров регуляторов, обеспечивающих асимптотически устойчивые режимы систем на множествах решений неравенств Ляпунова. Приведен алгоритм управления курсом судна с помощью робастного регулятора в обратной связи по состоянию с последующим применением CVX-технологий для реализации алгоритма минимального по расходу энергии управления. Оценка вектора управления приведена к минимизации L₂ ‑нормы и выполнена в два этапа: сначала определен наилучший режим, затем — режим в условиях ограничений. Применение неравенств Ляпунова с реализацией вычислений в формате CVX на собственных решателях позволило получить компактные тексты программ и расширить множество вводимых ограничений. В алгоритме решения краевой задачи управления дискретной моделью объекта, в отличие от существующих способов оптимизации, реализован режим перевода из начального состояния в конечное с правой границей, не обязательно равной нулю. Для класса наблюдаемых и управляемых инвариантных во времени систем с помощью функции А. Н. Крылова, содержащейся в галерее функций MATLAB, сформированы L₂ ‑нормы, подлежащие минимизации. Приведены примеры расчетов регуляторов с заданной степенью устойчивости и оптимальных систем, подтверждающие корректность предложенных решений.

Целью работы является обеспечение мониторинга и достоверности статистических данных, используемых для анализа и прогнозирования развития производства на основе обобщенных показателей, учитывающих объемы использованных ресурсов и способы их применения. Предлагается алгоритм параметрической идентификации моделей производственных функций по временным рядам статистических данных с использованием обобщенной регрессии, обеспечивающий наилучшую оценку ошибки параметрической оптимизации по методу наименьших квадратов. В отличие от существующих методов оценки для построения моделей используются нейронные сети, значительно увеличивающие технические возможности моделирования и способствующие повышению точности вычислений за счет применения нейросетевых технологий. Показано, что для решения задач рассматриваемого класса целесообразно применять обобщенно-регрессионные нейронные сети, используя простые режимы обучения с высокой точностью моделирования. В результате рассмотрен алгоритм количественной оценки параметров производственных функций, состоящий в построении нейронной модели с последующим ее использованием для «пригонки» (аппроксимации) к полученным данным траектории производственной модели заданной структуры путем рекуррентных оценок вектора искомых коэффициентов при заданном начальном приближении. Предложенный алгоритм продемонстрирован на примере оценок параметров производственной функции Кобба – Дугласа и дискретно-динамической модели функции потребления по соответствующим статистическим рядам. Вычисления выполнены при помощи функций пакета Neural Networks программной среды MATLAB. Данный алгоритм предназначен для количественных оценок параметров производственных моделей со сложными логико-вероятностными связями, а также для получения численных значений целевых индикаторов и показателей оценки развития внутреннего водного транспорта по статистическим рядам и мониторингу.

Темой работы является исследование проблем, связанных с возрастающим объемом обслуживающих транспортный процесс информационных потоков и повышением требований к защите информации в условиях агрессивной внешней информационной среды в условиях нарастания цифровизации морского и речного транспорта, а также трансформации в ней всей транспортной инфраструктуры. В цифровой среде программный продукт должен не только обслуживать документооборот транспортных цепочек, но и обеспечивать его конфиденциальность. Автоматизация управления транспортными объектами (суда, платформы, причалы, склады) увеличивает их потенциальную уязвимость от несанкционированного доступа к системам управления; последнее должно учитываться в обслуживающих программах, увеличивая их размер (например, возникает необходимость дробления связных информационных блоков и их альтернативной маршрутизации). Это в свою очередь повышает риски появления ошибок в самих программных продуктах, и значительно усложняет их структуру. Риски сбоев (в том числе нарушения конфиденциальности) при работе программного обеспечения, реализующего информационный обмен, могут повлечь за собой для разработчика существенные материальные и репутационные потери. В случае юридической и функциональной включенности разработчика в отрасль такие потери могут и должны рассматриваться в общем ряду рисков на водном транспорте. Важным аспектом управления рисками, который до последнего времени практически не рассматривался в количественном аспекте в рамках математических моделей, является совместное рассмотрение потерь при наступлении ситуации риска и затрат разработчика, связанных с уменьшением вероятностей таких наступлений; последнее может повлечь уменьшение общих ожидаемых потерь, формализованных как соответствующие математические ожидания. В результате управление рисками может быть сформулировано в терминах задач математического программирования с различными (дискретными либо непрерывными) множествами ограничений и различными свойствами целевых функций.

Исследован вариант внедрения автоматизированной системы управления для обеспечения безопасного пропуска безэкипажных судов на внутренних водных путях начиная с анализа отечественной и зарубежной научной и технической литературы для определения концептуальных положений, позволяющих выбрать рациональный способ взаимодействия данной системы с известными. Отмечается, что автоматизированная система управления шлюзованием судов должна обеспечивать необходимый уровень безопасности судоходства, и ее внедрение не должно влиять на работу иных подсистем и метасистем. В настоящее время случаи построения таких систем автоматизированной швартовки для безэкипажных судов на судопропускных гидротехнических сооружениях неизвестны. Поэтому на основе инженерно-кибернетического подхода, сформулирован перечень положений, способствующих успешной организации исследований концептуального и операционного характера. Предложены концептуальные положения синтеза структуры и факторов, которые позволяют разработать рациональный вариант структуры системы для получения наибольшей эффективности и безопасности ее работы. В работе обращается внимание на то, что помимо разработки систем управления шлюзованием не менее важной задачей является создание технических средств в камере шлюза, работа которых сможет обеспечить необходимый уровень безопасности. Поэтому в работе теоретически описан процесс швартования безэкипажного судна к автоматизированному плавучему рыму, на полезную модель которого авторами данного исследования был получен патент. Для достижения цели по формулировке проблем разработки и построения автоматизированной системы управления шлюзованием выполнен анализ швартовных устройств, используемых на судоходных шлюзах, в том числе за рубежом, который является подтверждением того, что в настоящее время используются неподвижные и подвижные швартовные устройства с вакуумными захватами. Обзор научно-технической литературы об использовании автоматических и автоматизированных систем швартовки позволил разработать предложения по организации автошвартовной системы судоходного шлюза для обеспечения пропуска безэкипажных судов, а также сформулировать основные проблемы и задачи, которые должны быть решены для обеспечения пропуска как безэкипажных, так и обычных судов.