Выполнена оценка рынка морских паромных перевозок для региона Балтийского моря на основе группы компаний перевозчиков и статистических данных за 2019 год. Для оценки влияния морских пассажирских портов друг на друга предложено использование круговых диаграмм связей и выполнено построение соответствующего графика. Проведено исследование на основе паромного судна «Принцесса Анастасия»и круизов, использующих в качестве начального и конечного пункта порт Санкт-Петербург. На основании проведенного исследования установлено сохранение тренда на увеличение пассажиропотока в данном регионе и размеров круизных и паромных судов. При этом установлено, что при незначительном уменьшении круизных судов, их размеры существенно увеличиваются, что требует модернизации портовой инфраструктуры и инвестиций. На основании проведенного исследования выполнена оценка сдерживающих факторов в развитии новых маршрутных линий в регионе Балтийского моря. Для решения задачи оценки маршрута приводятся математическая модель и целевая функция, стремящиеяся минимизировать возможные издержки. Реализация данной задачи требует соблюдения большого количества граничных условий, что на практике приводит к упрощению данной целевой функции и нахождению лишь некоторых граничных решений. Отмечается, что несмотря на то, что данная модель обладает точностью описания процесса, она не позволяет учитывать динамику пассажиропотоков. Для исключения данного обстоятельства приводится постановка задачи о максимальном потоке и новая модель выбора паромной транспортной сети между различными пассажирскими портами. Разработанная модель учитывает интересы пассажиров, путешествующих на собственных транспортных средствах. Установлено, что результаты использования модели можно применять при построении методологического базиса маршрутной паромной сети для выбранного региона моря. Результаты работы модели планирования необходимо использовать для оценки эффективности работы систем «морская паромная линия - морской пассажирский порт - околотерминальное городское транспортное пространство» и проектирования новых кольцевых паромных маршрутов.

Исследование посвящено вероятностной оценке стохастическими методами проектной пропускной способности морского грузового фронта (МГФ) для специализированных угольных экспортных морскихпортов и терминалов, технологические погрузочно-разгрузочные операции которых выполняются высокопроизводительным конвейерным транспортом. Данная задача является комплексной и затрагивает различные аспекты: технологические процессы работы флота и портового оборудования, эксплуатационно-технические характеристики морских портовых перегрузочных комплексов и коммерческого флота. Объектом исследования являются технологические процессы работы морского флота и современного морского экспортного угольного терминала с применением конвейерной механизации. Границами определен МГФ как ключевая и наиболее сложная технологическая зона терминала. Предметом исследования являются методы стохастического моделирования, направленные на получение функционального диапазона результатов вероятностной оценки пропускной способности МГФ. В статье выполнено обоснование типа модели и ее логики, сформирована структура модели с составом и взаимосвязями элементов, обозначены границы модели, определены распределения вероятности исходных параметров, разработан расчетный алгоритм модели вероятностной оценки пропускной способности МГФ, выполнен расчетный эксперимент с моделью. В результате проведенных исследований достигнута основная цель: создана и апробирована методика стохастического моделирования для вероятностной оценки пропускной способности МГФ угольных экспортных терминалов. Научная новизна исследования состоит том, что в рамках исследования впервые для специализированных экспортных угольных терминалов разработана методика вероятностной оценки пропускной способности МГФ с применением стохастического моделирования, которое позволяет увеличить точность и соответствие пропускной способности МГФ реальному грузообороту эксплуатируемых угольных терминалов. Стохастическое моделирование транспортных систем открывает новые возможности с точки зрения решения прикладных задач и обладает высоким исследовательским потенциалом. Для логистических и технических систем разработанная методика обладает потенциалом для применения с целью оптимизации неэффективных процессов и увеличения пропускной способности.

Отмечается, что в настоящее время в российском сегменте судоходной отрасли при решении навигационных задач применяется печатное издание «Морской астрономический ежегодник» (МАЕ), ежегодно издаваемое Институтом прикладной астрономии Российской академии наук. В условиях развития цифровых технологий возникает необходимость создания его цифрового аналога, способногона любой заданный момент времени автоматически рассчитывать сферические координаты светил и другие навигационные параметры. В процессе выполнения настоящей работы был проанализирован ряд математических теории и алгоритмов, необходимых для реализации цифрового аналога «Морского астрономического ежегодника». В статье описан способ вычисления экваториальных координат навигационных светил (Солнце, Луна, навигационные звезды и планеты Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) на любой момент времени. Для алгоритма расчета экваториальных координат светил описаны принципы учета прецессии и нутации земной оси, а также аберрации. Для расчета эклиптических координатпланет выбраны оптимальные численные теории движения планет (планетарные теории), а также описано их применение непосредственно для расчета экваториальных координат. Рассмотрено расширение планетарной теории DE200, предложенное Ж. Шапроном, и теория Variations Séculaires des Orbites Planétaires 87, предложенная П. Бретаньоном. Рассмотрен обобщенный комплекс алгоритмов, основанный на теориях движения Луны, необходимый для расчета экваториальных координат этого светила. В результате анализа сформирована математическая модель, которая войдет в основу разрабатываемого программного обеспечения «Astronomical Almanac». Данное программное обеспечение будет служить альтернативной версией «Морского астрономического ежегодника» или его зарубежных аналогов.

В статье рассмотрен алгоритм и приведена программа модели работы погрузочного комплекса углеводородов, состоящего из танкера-«челнока» ледового класса и морской ледостойкой платформы, оборудованной системой отгрузки нефти. Модель позволяет анализировать процесс выполнения грузовых операций с учетом времени стоянки судов под погрузкой в ожидании начала грузовых операций и времени простоя оборудования платформы в ожидании прибытия танкеров. Путем моделирования производится статистический анализ работы системы на заданных временных интервалах, осуществляется имитационное моделирование при произвольных распределениях интервалов между моментами прибытия судов и времени их обслуживания с различными дисциплинами и параметрами обслуживания. Отмечается, что решение практической задачи по обеспечению ритмичности работы судов на линии и оценке временных интервалов погрузки нефти на платформе в условиях нестационарного транспортного потока может успешно выполняться путем имитации на модели задач планирования ледовых проводок судов в арктических районах. Работоспособность модели, построенной на основе использования инструментов вычислительных сред и цифровых технологий, определяется высоким уровнем адекватности исследуемых характеристик реальному процессу организации движения танкеров по установленному графику с учетом времени выполнения технологических операций при отгрузке нефти и изменении состава флота. Моделирование с применением технологий объектного программирования позволяет исследовать различные схемы состава танкерного флота путем имитации варьируемых и наблюдаемых переменных состояния и принимать обоснованные решения на основе количественных оценок результатов машинного эксперимента. Приведены программа и примеры оценки рабочих параметров на модели.

Детально рассмотрен вопрос интерполяции любой навигационной изолинии кубическим сплайном лагранжева типа. Разработанный подход представляет самостоятельный практический интерес, при этом задача данного исследования реализуется комплексно в интегрированном варианте с финитнымбазисным методом. Фактически мажорируются две концепции: метод, ориентированный на ассоциированные лагранжевы множители в окрестности оптимума решения задачи, и координатный В-сплайн, обеспечивающий итерационное нахождение результата в заданных пределах точности. Демонстрируется синхронное совпадение лагранжевых сплайнов в узловых точках с В-сплайнами по изогеометрическому принципу построения с разницей в контурах «шаговых функций» с «шапочными функциями». Гармонизированная математическая модель позволяет реализовать компромисс между аналогиями Лагранжа и базисной финитной конструкцией для гладкой интерполяции навигационной функции при сложной хаотичности«зашумленных» погрешностями измерительных данных. Геометрически интерпретируется интерполяция абстрактной навигационной изолинии набором сплайнов лагранжева типа. Приводится подробный алгоритм с новым математическим инструментарием. Функциональность задачи может быть модифицирована до восстановления навигационной изоповерхности на импровизированном сеточном патче. В качестве обсуждения предлагается авторская идея применимости локальной интерполяции при условии введения дополнительного композиционного тождества с целью вычисления сплайновых коэффициентов по явным формулам. Традиционная формализация переформатируется для установления логической связи сплайновых коэффициентов с измеренными навигационными параметрами. Локальность позволяет манипулировать инвариантными трансформациями между двумя различными сплайновыми представлениями с формированием единого многозвенного атрибута кусочной алгоритмизации. Акцентируется внимание на вычислительных преимуществах нового подхода по устойчивости и сходимости решения. Гибридный унифицированный алгоритм смещает спектр возможностей обработки навигационной информации на поиск решения невыполнимых задач современного судовождения.

Исследована динамика изменений ледовой обстановки в российском сегменте Арктики в конце XX - начале XXI в. в летние месяцы в свете глобального потепления климата. На основе полученных данных выполнена оценка перспектив улучшения ледовых условий и развития судоходства на Северном морском пути в ближайшие десятилетия. По результатам анализа научных публикаций выявлены существенные расхождения в прогнозах разных авторов о динамике развития ледового покрова Арктики и отмечено многообразие научных точек зрения - от полного таяния льдов в летний период к середине XXI в. до, наоборот, значительного увеличения их площади. Выделены основные факторы, влияющие на динамику ледового покрова, включая водообмен с Северной Атлантикой, образование полыней в устьях рек, а также изменение солнечной активности. Исследованы наиболее характерные показатели ледовой обстановки: ледовитость акваторий, средняя и максимальная толщина льда, суммарная площадь полыней. Данные для построения временных рядов указанных показателей получены на основе реанализа ICDC, предоставленного университетом Гамбурга. По результатам статистического анализа массива данных за 1979-2017 гг. выявлены основные тенденции изменений ледовой обстановки в течение этого периода. Показано, что в Европейском и Западно-Сибирском секторах Российской Арктики ледовый покров уменьшался, а условия судоходства на расположенных там трассах Севморпути улучшались. Такую же динамику следует ожидать и в ближайшие десятилетия. В Восточно-Сибирском и Чукотском секторах происходили аналогичные изменения до 2007 г., затем проявился противоположный тренд. Прогнозируется, что в ближайшие годы заметного улучшения ледовой обстановки в Восточно-Сибирском и Чукотском морях в летние месяцы ожидать не следует. Судоходство в регионе останется крайне зависимым от доступности ледокольных услуг. Показано, что в ближайшие два десятилетия перспективы открытия трансполярных трасс остаются иллюзорными, а Севморпуть сохранит свою роль основной транспортной магистрали в Арктике.

Рассматривается надежность корпуса судна после заданного числа лет эксплуатации. Корпус судна имеет дефекты, приводящие к внезапным и постепенным отказам, которые необходимо периодическиустранять во время ремонта. В Правилах Регистра, как для морских судов, так и для судов внутреннего и смешанного плавания, указаны характеристики скоростей изнашивания для всех групп связей корпуса и толщины элементов, требуемые при постройке и допускаемые после ремонта. Это позволяет рассчитывать вероятность появления отказа элемента корпуса из-за износа после заданного числа лет эксплуатации. Наличие других дефектов корпуса оказывает влияние на допустимый износ элементов в группе связей, уменьшая его значение, что приводит к преждевременному появлению отказа элементов из-за износа. Представив вероятность появления отказа как долю элементов в группе связей с одинаковым допустимым износом, можно установить количество данных элементов. Зная количество элементов, требующих ремонта во всех подгруппах, можно рассчитать количество элементов, требующих ремонта во всей группе связей. Это позволяет выбрать оптимальный способ ремонта корпуса, от чего зависит объем ремонта и надежность корпуса в последующие годы эксплуатации. Замена элемента корпуса на новый восстанавливает его надежность, а подкрепление лишь несколько повышает его надежность, так как позволяет увеличить допустимый износ. В работе предлагается способ расчета вероятностей появления отказов элементов корпуса в заданный момент времени с учетом выполненных ремонтов. Сравнив прогнозируемые затраты на ремонт корпуса, можно выбрать оптимальный способ ремонта, учитывая продолжительность и условия дальнейшей эксплуатации судна. Предлагается номограмма для определения надежности корпуса судна после заданного числа лет его эксплуатации, которая может быть использована для установления оптимальной толщины элементов корпуса при постройке и реновации.

Рассмотрен подход к решению проблемы снижения кавитационного разрушения двигателей внутреннего сгорания, судовых винтов, элементов гидротехнических сооружений путем привлечения современных представлений (принципы Онсагера и Пригожина) и аппарата неравновесной термодинамикидля управления кавитационным процессом. Считается, что представления о кавитации Релея и современные модификации не учитывают интерактивный, бифуркационный характер изменений свойств веществ и явлений кавитационного процесса. Визуализацией (голографией с экспозицией в 20 нс) кавитационной области обнаружены нитевидные протяженные кавитационные каверны, которые можно использовать для лавинной нуклеации и управления кавитацией. Объектом исследований является кавитационная область в воде и ее воздействие на твердую поверхность. Предметом исследований послужило обнаружениепузырьков в виде нитей на стадии растяжения жидкости и возможность их использования для снижения эрозионного эффекта кавитации. При проведении исследований были использованы следующие экспериментальные методы: высокоскоростная голографическая визуализациия, интерферография и акустическая кавитация. Приведено доказательство существования кавитационных «пузырьков» в виде нитей различных направления, вида и протяженности в фазе расширения кавитационной области. Обращается внимание на то, что при проведении эксперимента на стадиях сжатия кавитационной области такие«пузырьки» исчезли из поля зрения, что подтверждает факт их существования только в фазе расширения кавитационной области. Зафиксировано, что поперечный размер таких кавитационных нитей одинаков во всей фазе расширения. Теоретически и экспериментально обоснованы процессы и явления, проявляющиеся на стадиях расширения кавитационной области. Выявлено, что протяженные каверны можно использовать для лавинного зародышеобразования сферических «пузырьков» в целях управления процессом кавитации. Отмечается, что большие перспективы имеют современные оптические методы цифровой трассерной визуализации, которые позволяют детально увидеть стадии кавитационного процесса. Новый способ управления кавитационным процессом на базе проведенного исследования является альтернативой созданию дорогостоящих кавитационностойких материалов.

Рассмотрено одно из перспективных направлений совершенствования дизелей, используемых в качестве главных и вспомогательных в составе судовых энергетических установок, такое как повышение температурного уровня, обеспечивающее сокращение тепловых потерь - повышение термического КПД двигателей и их топливной экономичности. Для реализации данного направления многие современные дизели оснащены высокотемпературными системами охлаждения. Повышение температуры охлаждающей жидкости в таких системах сопровождается повышением давления в системах охлаждения. Возрастание давления в системах охлаждения приводит к увеличению затрат мощности, необходимой для привода циркуляционного насоса внутреннего контура системы охлаждения дизеля. Целью проведенных исследований являлась сравнительная оценка теплогидравлической эффективности высокотемпературного и низкотемпературного охлаждения. В качестве критерия оценки использовались отношение отводимой через систему охлаждения теплоты и затраты мощности на прокачивание охлаждающей жидкости, обеспечивающей данный отвод теплоты. Для определения указанного соотношения при проведении исследований использовались как известные аналитические зависимости, так и результаты проведенного численного моделирования процессов теплообмена в цилиндрическом канале. Использование обоих методов исследования позволило получить согласующиеся результаты. На основании результатов проведенных исследований можно сделать вывод о том, что несмотря на увеличение затрат мощности на привод циркуляционного насоса, переход на высокотемпературное охлаждение обеспечивает повышение теплогидравлической эффективности систем охлаждения судовых дизелей. Наиболее существенное повышение теплогидравлической эффективности систем высокотемпературного охлаждения возможно при условии использования водоводяных теплообменных аппаратов, обеспечивающих максимально допустимую разность температур охлаждающей жидкости на выходе из двигателя и входе в него.

Отмечается, что сжигание жидкого топлива в судовом двигателе внутреннего сгорания, входящего в состав судовой энергетической установки, влечет за собой образование твердых частиц углеродного происхождения (сажа). Выбрасываемые твердые частицы в окружающую среду наносят существенное негативное влияние на все составляющие окружающей среды и вред здоровью человека. Рассмотрено использование каталитической очистки отработавших газов с применением пористых проницаемых каталитических материалов, позволяющее сократить количество выбрасываемых твердых частиц и снизить нагрузку на окружающую среду. Использование самораспространяющегося высокотемпературного синтеза при получении пористых проницаемых каталитических материалов позволяет формировать такие свойства материала, которые обеспечивают приемлемую степень очистки отработавших газов судовых дизелей от твердых частиц. Снижение концентрации твердых частиц в результате использования каталитической очистки осуществляется в результате того, что твердые частицы в загрязненном газе, проходя через пористую структуру используемого материала, задерживаются в порах и сгорают при высокой температуре. Обеспечение качественной очистки отработавшего газа от твердых частиц зависит от определенного размера пор, пористости, извилистости и других свойств каталитического материала. С целью определения качественного и количественного состава используемого в системе очистки пористого проницаемого каталитического материала проведены исследования на образцах на основе руды ильменит. Такой материал за счет использования в основе шихты размола руды ильменит позволяет сократить затраты на каталитический материал по сравнению с материалами, в составе которых используются очищенные компоненты. Изучено влияние изменения диаметра пор, пористости каталитического материала и количества размола руды ильменит в составе шихты на степень очистки отработавших газов от твердых частиц. Полученные результаты были получены впервые и описаны методом наименьших квадратов. Результаты исследования позволили определить приемлемое количество руды ильменит в составе каталитического материала, позволяющее снизить концентрацию твердых частиц в отработавших газах судовых дизелей.

Отмечается, что с 2021 г., по инициативе Международной морской организации, зоны контроля эмиссии оксидов азота в отработавших газах судовых энергетических установок будут расширены и распространятся на регионы Балтийского и Северного морей. В таких условиях судовладельцы, осуществляющие деятельность в указанных регионах, на этапах модернизации и постройки новых судов неизбежно столкнутся с проблемой выбора способа соответствия новым требованиям. В качестве вариантов соответствия в данном исследовании рассмотрены: селективное каталитическое восстановление оксидов азота; применение системы рециркуляции отработавших газов; использование альтернативных видов топлива, а также ряд технических решений, связанных с непосредственным воздействием на рабочий процесс двигателя, направленных на уменьшение эмиссии оксидов азота. Отмечается, что рассмотрение различных технологий соответствия новым требованиям и анализ их преимуществ и недостатков позволит создать предпосылки для выбора концепции и способа достижения требования экологического стандарта TIER III, применяемого в зонах контроля эмиссии. Обращается внимание на то, что для достижения требований стандарта TIER III, в первую очередь, рассматриваются системы селективного каталитического восстановления и рециркуляции отработавших газов как наиболее апробированные технологии. В заключение отмечается, что обеспечение экологических требований стандарта TIER III для широкого диапазона эксплуатационных режимов работы судовой энергетической установки представляется комплексной задачей, решение которой может достигаться в конструкции двигателя одновременной реализацией различных технологий сокращения выбросов NO . Можно ожидать, что повышенный спрос на двигатели, соответствующие стандарту TIER III, создаст дополнительную мотивацию заводам-изготовителям к поиску и внедрению новых конструкторских решений, направленных на понижение содержания в отработавших газах оксидов азота, а также доработку и более широкое использование уже известных способов борьбы с эмиссией NO .

Представлены результаты анализа и обобщения научных работ, описывающего разработку адаптивных моделей управления компонентами электроэнергетических систем. Выявлены следующие актуальные проблемы: создание единой интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью; проблема распределенной генерации электроэнергии; разработка гибких систем передачи переменного тока; задачи снижения затрат на анализ сложных систем; использование методов метапрограммирования; применение эволюционных (генетических) алгоритмов; проблема зависимостей между показателями надежности и показателем глубины контроля судового электрооборудования; оптимизация системы использования средств технической диагностики; повышение надежности посредством прогнозирования технического состояния электроэнергетической системы и предотвращения отказов; оптимизация алгоритмов управления; использование искусственных нейронных сетей в задачах повышения надежности; методика краткосрочного прогнозирования энергопотребления на базе искусственных нейронных сетей; системы активного обучения; проблемы решения задачи выделения слабых звеньев при переходных процессах в электроэнергетических системах; моделирование управления процессами при недетерминированных возмущающих воздействиях; проблемы разработки экспертных систем; решение задач моделирования различными программными средствами. Выявлены следующие перспективные направления исследования: разработка методики моделирования, основанной на комплексном системном подходе к анализу электроэнергетических систем; вопрос соотношения быстродействия и точности моделей электроэнергетических систем; широкое распространение прогностических адаптивных моделей; применение библиотек искусственных нейронных сетей в проектах C++ и Java; реализация нейронечеткой адаптивной модели электроэнергетических систем с пониженными требованиями к вычислительной мощности технических средств с возможностью использования модели для подготовки персонала.

Отмечается, что в настоящее время при исследовании динамических режимов работы сложных объектов находит широкое применение компьютерное моделирование, основой которого является программная интерпретация математической модели объекта, воспроизводящая процессы его функционирования во времени. Рассмотрены применяемые современные программные продукты для математического моделирования, позволяющие существенно упростить задачу создания модели. Современные программные приложения визуального графического моделирования, например, Matlab/Simulink, позволяют разрабатывать компьютерные модели без использования навыков программирования. На современных арктических танкерах-газовозах в качестве гребных электродвигателей используются шестифазные синхронные электродвигатели с обмоткой возбуждения и демпферными обмотками на роторе. В работе представлена компьютерная модель электродвигательного пропульсивного комплекса арктического танкера-газовоза проекта «Yamalmax» и проведено исследование его режимов работы методом компьютерного моделирования. Для судов ледового класса различают режимы: маневрирования судна, хода судна в открытом море, работы судна во льдах. Пропульсивные комплексы таких судов должны быть адаптированы к этим режимам, обеспечивая максимальную эффективность в каждом из них. В статье приведены математическая модель объекта, ее параметры, компьютерная модель комплекса в среде Matlab/Simulink, а также результаты моделирования режимов маневрирования судна, хода судна в открытом море, работы в ледовых условиях. Выполнен анализ результатов моделирования с точки зрения повышения эффективности работы электродвигательного пропульсивного комплекса в различных режимах его работы. Даны рекомендации по настройкам и ограничениям компьютерной модели электродвигательного пропульсивного комплекса. Компьютерная модель может быть использована как для исследований функционирования одного комплекса, так и при разработке компьютерных моделей единых судовых автоматизированных электроэнергетических систем с несколькими электродвигательными пропульсивными комплексами.

Отмечается, что актуальным направлением развития инфраструктуры морского и внутреннего водного транспорта является альтернативное энергоснабжение с применением оптоэлектронных средств. Применение оптоэлектронных средств для электроснабжения на водном транспорте в настоящее время ограничено недостаточной изученностью вопросов одновременной передачи мощности и информации по оптическому каналу, а также отсутствием производства фотоэлектронных преобразователей, парных к изготавливаемым мощным лазерным источникам. Для решения вопросов управления и контроля движения маломерного промерного судна перспективными являются исследования бесколлекторного электродвигателя с доставкой электроэнергии по лучу лазера с использованием волоконно-оптических элементов и фотоэлектронных преобразователей. В настоящей работе рассмотрена связь между энергией и информацией, передаваемой в динамических электромеханических преобразователях. Показано, что информационный и энергетический методы обработки одних и тех же экспериментальных данных приводят к одинаковым результатам - измерительная информация и мощность передаются по измерительно-информационному каналу одновременно. На основе проведенных исследований макета бесколлекторного электродвигателя и полученных ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова патентов на изобретения предложен четырехвинтовой роботизированный цифровой комплекс управления и контроля движения маломерного самоходного электроприводного промерного судна. Две пары винтов, вращающихся в противоположные стороны, образуют связанную систему. Анализ динамики показывает, что устойчивая работа РЦК управления и контроля при переходе из одного состояния в другое под влиянием внешних воздействий сохраняется при постоянном значении произведения момента на угловую скорость вращения. Роботизированные маломерные промерные суда в сочетании с базовыми автоматическими промерными постами, объединенными атмосферным радиооптическим и наземным волоконно-оптическим каналами связи, могут явиться основой наземного сегмента цифровой измерительно-информационной сети ВВП РФ.

Представлена перспективная структура электродвижительного комплекса судна с двойными шинами постоянного тока, позволяющая повысить надежность и живучесть электроэнергетической системы, улучшить эксплуатационные, энергетические и массогабаритные характеристики электродвижительного комплекса. Кроме того, такая структура позволяет сократить выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду, а также способствует экономии топлива в пределах 10-15 % в зависимости от режимов работы судна по сравнению с существующими структурами систем электродвижения. Предложенная структура электродвижительного комплекса судна позволяет осуществлять торможение гребных винтов без использования дополнительных тормозных цепей с перераспределением энергии между гребными электрическими машинами и рассеянием энергии торможения в рабочей среде - воде. С использованием канонического полинома седьмой степени выполнено аналитическое описание предельной реверсивной характеристики гребного винта. Предложен алгоритм осуществления торможения и реверса гребной электрической установки и приведена диаграмма направлений потоков мощности. Приведено математическое описание режимов торможения и реверса гребной электрической установки и выполнен синтез алгоритмов управления предложенной гребной электрической установкой с двумя гребными винтами при торможении и реверсе. Представлены временные диаграммы изменения момента, частоты вращения и мощности на каждом из гребных винтов для данного алгоритма торможения и реверса гребных электродвигателей. Приведены варианты схем структуры электродвижительного комплекса судна с двойными шинами постоянного тока с использованием многоуровневых инверторов напряжения, а также с возможностью питания от единой электростанции как гребной электрической установки, так и потребителей собственных нужд.

Предложен способ построения модели действий и ответных реакций эргатической системы «человек-машина» с учетом координатной и параметрической неопределенностей при совместном управлении электромеханическим объектом. Модель предназначена для информационного обеспечения взаимодействия человека-оператора и автомата при совместном управлении объектом на уровнях планирования и исполнения. В качестве исходного базиса модели использовано множество неполных представлений элементарных движений объекта в форме нормальных систем обыкновенных дифференциальных уравнений, позволяющих описать динамику состояния эргатической системы движением изображающей точки по траектории в пространстве состояний. Действия в модели выражены через перемещения органов управления человеко-машинного интерфейса. Этим достигается «естественность» взаимодействия партнеров по управлению, способствующая когнитивному процессу совершенствования и оптимизации управления электромеханическим объектом с учетом неформализуемых условий так называемого «человеческого фактора». Рассмотрены возможности применения четких и интервальных отображений к четким и интервальным аргументам математической модели действий и ответных реакций в условиях существования координатной и параметрической неопределенностей. Приведены примеры и способы математического и вычислительного преобразования интервалов координатной и параметрической неопределенностей в терминальный многомерный прямоугольный параллелепипед неопределенности в пространстве фазовых координат. Способы преобразования неопределенностей предусматривают выполнение интегрирования дифференциальных уравнений модели системы «человек-машина» для каждой вершины многомерного прямоугольного параллелепипеда неопределенности с начальными значениями фазовых переменных, равными значениям координат его вершин, полученным для момента времени окончания предшествующего элементарного движения. Приведены наглядные примеры преобразования интервалов неопределенностей в трехмерном пространстве состояний и построены прямоугольники неопределенностей в виде проекций на двумерное фазовое пространство. Предложенные модели технически реализуемы в человеко-машинном интерфейсе, допускают применение математических и вычислительных методов оптимизации для совершенствования совместного управления в эргатической системе «человек-машина».

Отмечается, что к настоящему времени наибольшее распространение на морском флоте получили источники электроэнергии на базе тепловых двигателей и вращающихся электрических машин, в первую очередь, дизель-генераторы. Ужесточение экологических норм и рост цен на топливо в последние годы обуславливают необходимость и целесообразность поиска альтернативных видов источников электроэнергии, которые можно использовать в качестве основных, в том числе на судах с системами электродвижения. В статье исследована целесообразность применения для указанной цели статических источников. Рассмотрены типы, описан принцип действия, преимущества, недостатки и область применения статических источников электроэнергии нового поколения, таких как аккумуляторные батареи на новой элементной базе, суперконденсаторы, солнечные батареи, топливные элементы, генераторы прямого преобразования теплоты. Выбор типа источника определяется режимами работы, для которых он предназначен, и мощностью питаемых приемников электроэнергии. Статические источники электроэнергии нового поколения могут использоваться в автономном режиме эксплуатации в качестве основного источника электроэнергии или в буферном режиме. Применение статических источников электроэнергии в буферном режиме позволяет существенно снизить расход топлива в динамических режимах работы системы электродвижения, в том числе на ледоколах и судах ледового плавания при ходе во льдах или на волнении. При этом экономия обеспечивается за счет поглощения избытка энергии в процессе торможения гребного электродвигателя и последующего ее выделения в процессе разгона. Применение в автономном режиме особенно актуально в связи с ужесточением экологических требований к морским судам. Отключение главных дизель-генераторов и переход на питание от статических источников электроэнергии позволяет снизить выбросы в атмосферу и снизить общий уровень подводного шума, излучаемого судном, что важно при проведении биологических и геофизических исследований. В статье приведены состав и структура типового схемотехнического решения судовой электроэнергетической системы, построенной с применением статических источников электроэнергии нового поколения. Сделан вывод о том, что внедрение статических источников электроэнергии нового поколения позволит оптимизировать режимы работы и повысить структурную гибкость электроэнергетической установки, снизить расход горюче-смазочных материалов, повысить надежность работы и ресурс приводных двигателей генераторных агрегатов, снизить вредные выбросы в атмосферу, а также повысить пропульсивную мощность в режимах полного хода.