Объектом исследования является судно как качественно сложный подвижный объект, движение которого легко поддается учету при неизменности условий плавания. Отмечается, что при усложнении условий плавания для учета и контроля движения судна необходимо выполнение сложного комплекса действий, направленного на оценку местоположения и параметров его движения относительно границ и направлений водного пути с учетом того, что подходные пути шлюзов характеризуются значительной стесненностью и изменчивостью габаритов, извилистостью водного пути, а также навигационными опасностями, имеющими сложную пространственную форму, для обозначения которых используется плавучее и береговое навигационное оборудование в виде сложных схем. Таким образом, в работе акцентируется внимание на сложности навигационно-гидрографических условий, оказывающих ограничивающее влияние на возможности судоводителя по управлению судном. Рассмотрена особенность работы судоводителя, по мере усложнения условий плавания изменяющего приоритеты в управлении движением судна, заключающиеся в постепенном переходе от управления курсом судна к управлению вектором скорости судна и далее к управлению движением носовой и кормовой оконечностями. Обращается внимание на то, что проводка судна в сложных навигационно-гидрографических условиях требует от судоводителя периодического уточнения навигационной информации с помощью обращения к навигационной карте, являющейся наглядным источником навигационной информации. Подчеркивается, что несмотря на использование современных технических средств судовождения для отображения навигационной информации, таких как электронная картографическая навигационная информационная система, подходы к шлюзам, как правило, представляют сложности при учете навигационно-гидрографических факторов ввиду изменчивости условий плавания и статичности системы навигационного оборудования водного пути. Отмечается, что использование электронной картографической навигационной информационной системы, позволяющей отображать 3D электронные навигационные карты, является новым источником решения задач проводки судна по подходным путям шлюзов. Выполнена значимая для судоводителя оценка результативности использования электронных навигационных карт в процессе проводки судна через шлюзы с применением современных методов.

В статье рассмотрено применение метода статистических испытаний, также известного как метод Монте-Карло, для оценки некоторых параметров контейнерных терминалов. Отмечается высокий уровень исследования этой темы в современной научной литературе, как отечественной, так и зарубежной. При этом авторы зарубежных исследований чаще используют метод Монте-Карло как вспомогательный инструмент, например, при проверке адекватности дискретно-событийных и имитационных моделей сложных транспортных систем, в то время как авторы отечественных исследований чаще применяют данный метод непосредственно для решения задач, связанных с оценкой параметров контейнерных или других грузовых терминалов. Проанализирована международная научная литература по вопросу использования метода Монте-Карло для оценки и моделирования различных параметров контейнерных терминалов. В настоящем исследовании предложен новый вариант модели оценки потребной вместимости склада, площади складских площадок и коэффициента использования причальной стенки контейнерного терминала с применением метода статистических испытаний. Построена математическая модель на основе аналитических формул, при этом некоторые исходные параметры заданы не в виде детерминированных значений, а в виде вероятностных распределений. К таким параметрам относятся расчетный грузооборот, производительность оборудования, размещенного на причалах для обработки судов, и средний срок хранения контейнеров. Отмечается, что все эти параметры могут быть в той или иной степени оценены проектировщиками, инвесторами и администрацией грузовых терминалов. Приведен пример расчетов на модели с использованием метода статистических испытаний при определенных заданных исходных данных. Наблюдаются адекватные результаты моделирования, такие, например, как снижение наиболее вероятного значения коэффициента использования причалов с ростом числа причалов, входящих в состав контейнерного терминала.

В настоящей работе объектом исследования является грядовая форма движения донных наносов в руслах равнинных судоходных рек. Отмечается, что объективная оценка расхода донных наносов важна при рассмотрении морфологии рек, проведении дноуглубительных и выправительных работ для обеспечения условий судоходства, а также при строительстве различных инженерных сооружений. В представленной работе выполнен анализ современных методов измерения расхода наносов по параметрам гряд. Учитывая недостатки и ограничения существующих методов измерения, предложен новый метод измерения расхода донных наносов. Отличительной чертой предлагаемого метода является использование параметра средней мощности слоя подвижного материала при определении расхода наносов. Данный параметр является отношением площади подвижного материала к длине слоя подвижного материала. По сути, подвижным материалом являются донные гряды, выделенные после проведения фильтрации малых выступов дна. Подчеркивается, что преимуществом предлагаемого метода является использование параметра средней мощности слоя подвижного материала, благодаря чему при вычислении расхода учитываются все гряды, выделенные на продольном профиле. Благодаря использованию площадной характеристики гряд становится возможным определение расхода донный наносов в реках с донным рельефом, состоящем из дефицитных гряд. Для подтверждения эффективности данного метода в Русловой лаборатории Государственного гидрологического института была проведена серия экспериментов в гидравлических лотках с песчаным подвижным дном. Русловой рельеф состоял из трехмерных гряд. Режим течения в лотке был приближен к режиму в руслах равнинных судоходных рек. Исследования подтвердили, что даже при такой сложной трехмерной структуре руслового рельефа применяемый метод является весьма точным по сравнению с другими известными методами.

В работе рассмотрена практическая реализация алгоритма идентификации параметров линейных математических моделей морских судов Номото 1го и 2го порядка по экспериментальным данным. В качестве данных эксперимента используется информация из таблиц маневренных элементов, содержащих сведения о циркуляции судна. Исходные данные представлены в виде дискретных отчетов, что позволяет получить параметры модели в дискретной форме, и затем осуществить переход к непрерывной форме. Исходные данные формируются для каждого вида движения: судно в грузу, судно в балласте, полборта, на борт, право и лево на борт. В работе использован способ определения параметров передаточных функций получаемых моделей с помощью метода наименьших квадратов по переходным характеристикам. Для улучшения качества оценки параметров идентифицируемой модели предлагается интерполировать исходные данные. В работе использованы следующие методы: линейная интерполяция, интерполяция по соседним точкам, кубическая и сплайн-интерполяции. Для реализация предложенного метода разработана и реализована программа в среде MatLab, позволяющая проводить интерполяцию переходной характеристики выбранным из предложенных методов, затем по интерполированным значениям определять параметры передаточной функции. Приведена блок-схема и описание алгоритма работы данной программы. Результатом ее работы является модель со своими параметрами для каждого случая движения судна. Программа отображает графики переходных процессов для исходных и расчетных данных для каждого выбранного вида интерполяции, а также отображает параметры передаточных функций моделей. Приведено описание используемого файла исходных данных. Для того чтобы оценить качество программнореализованных идентификационных моделей, выполняются расчет модельной траектории циркуляции и ее графическое построение. В результате работы программы полученные линейные математические модели предлагается сгруппировать и представить в интервальном виде.

В статье представлены результаты испытаний опытного образца берегового программно-аппаратного комплекса, который позволяет строить оптимальные маршруты. Целью исследования является анализ построенных маршрутов в зависимости от влияния метеорологических условий в районе плавания. Маршруты строились с помощью созданного прототипа берегового программного комплекса, предназначенного для обработки гидрометеорологической информации с судов и метеоспутников и позволяющего создавать и корректировать оптимальный маршрут судна в процессе движения. Анализ проводился на основе фактических рейсов судов из порта Владивосток в порт Магадан, Петропавловск-Камчатский. Было выполнено сравнение кратчайших (географических) фактических маршрутов судов в рассматриваемых в исследовании рейсах и метеорологических (предложенных комплексом). В процессе анализа было определено влияние скорости и направления приповерхностного ветра, скорости и направления поверхностных морских течений и параметров морского волнения (высота волн, направление распространения и период) на движение судов. Береговым программно-аппаратным комплексом были построены метеомодели рас сматриваемых судов, показывающие изменение их скорости и курса в зависимости от окружающих гидрометеорологических условий и собственных параметров судна. Результат анализа показал, что береговой программно-аппаратный комплекс строит модели, подтверждающие известные зависимости влияния приповерхностного ветра и морских волн на скорость судна, при этом определяя конкретное значение изменения курса и скорости судна в зависимости от значений гидрометеорологических параметров. Показано, что построенная метеомодель судна рассчитывает изменение скорости движения при изменении курса. Также комплекс предлагает варианты маршрутов с путевым углом, компенсирующим дрейф судна. Предлагаемые математические модели позволяют оценить примерное время прохождения судна по альтернативным маршрутам. В статье показано, что комплекс предлагает варианты маршрутов, позволяющие сэкономить около 2–3 % от общего времени прохождения, что для изучаемых в статье маршрутов составляет 2–4 ч.

Целью статьи является проверка гипотезы о влиянии масштабных лесных пожаров в Якутии на ледовитость определенных участков судоходных трасс моря Лаптевых. Проверка выполнена на основе данных о среднемесячной и среднесуточной ледовитости, полученных из базы реанализа GLORYS12v1 и каталога спутниковых миссий Aqua и Shizuku. Информация о масштабах и последствиях лесных пожаров получена из информационной системы Федерального агентства лесного хозяйства. Методика исследования включала использование статистических методов, в том числе корреляционного анализа временных рядов оцениваемых показателей, составленных за период 2001–2023 гг. Подтверждено наличие значимой корреляции между показателями горимости лесов Якутии и ледовой обстановкой в некоторых районах моря Лаптевых. Наиболее вероятной причиной выявленной взаимосвязи по-видимому является эффект снижения альбедо ледяного покрова за счет оседания на нем сажи, приносимой ветрами южных румбов с горельников, и более ранние и теплые половодья на крупных сибирских реках. Установлено, что в годы, следующие за периодами крупных лесных пожаров, имеет место тенденция к снижению ледовитости на ряде участков акватории моря. В весенне-летний период (май–июнь) такие участки обнаружены в северо-западной и южной частях моря (в районах образования заприпайных полыней), что благоприятствует более раннему открытию навигации. Отмечается, что в осенние месяцы, очевидно, за счет сильнее прогретых в летний период морских вод активное ледообразование начинается позже (октябрь–ноябрь), способствуя более позднему ее закрытию. Обращается внимание на то, что степень влияния лесных пожаров на изменения ледовитости в море Лаптевых на фоне действия других значимых факторов (вариации температурного режима, солнечной инсоляции, ветрового режима, уровня моря и др.) требует дополнительного изучения. Однако при условии, что современные тенденции климатических изменений сохранятся, можно прогнозировать, что в годы, следующие за периодами интенсивных лесных пожаров на территории республики Саха (Якутия), суда с соответствующим ледовым классом смогут осуществлять самостоятельное плавание в море Лаптевых в течение более длительного периода.

Темой работы является исследование вариантов принятия решений при неопределенности, а также в практических ситуациях работы с ограниченными данными в условиях стохастического, изменчивого влияния внешней среды в сфере морских пассажирcких перевозок. Обращается внимание на то, что в данном случае принятие решения по модернизации только на основе опыта руководителя порта или некоторого опыта отрасли, с одной стороны, достаточно ограничено в выборе альтернатив, а с другой — может привести к неправильным решениям в области прогнозирования развития, формированию мер, направленных на изменение положения морского пассажирcкого порта в регионе моря по отношению к другим терминалам и оценке целевой функции порта. Отмечается, что одним из инструментов сбора данных является непрерывный мониторинг изменений в маршрутных паромных и круизных сетях и анализ изменений инфраструктуры других пассажирских портов в регионе. Для полноты данных предлагается использование многосценарного моделирования в цифровом двойнике морского пассажирcкого порта, разработанного в среде AnyLogic, а также выполнение оптимизационных экспериментов, позволяющих получить набор значений по количеству круизных и паромных судов на предстоящую навигацию. Отмечается, что использование имитационной модели дает возможность включить такое влияние внешней среды, как тенденция к увеличению размеров круизных и паромных судов, тем самым формируя современные инфраструктурные требования к созданию новых или модернизации существующих причалов. В данной случае обоснованно предлагается введение приоритетности в модели входящего потока судов. Объектом исследования выступает входящий поток круизных и паромных судов с выделением приоритетности в очереди. Представлен сравнительный анализ применимости различных математических распределений систем массового обслуживания для входных потоков судов в систему морского пассажирского порта с приоритетами. Разработанная имитационная модель выполнена на основе имеющихся реальных данных по инфраструктуре пассажирского порта АО «Пассажирский порт Санкт-Петербург «Морской фасад» и судозаходам за прошедшие годы. Рассмотрен многосценарный случайный входной поток круизных и паромных судов, имеющий несколько приоритетных характеристик. В результате моделирования формируется набор данных, который для руководителя порта является необходимым полем полезности и основой для использования моделей принятия решений при неопределенности. В результате многосценарного моделирования проведен анализ полученных данных моделирования пропускной способности при различных распределениях потока. На основе выполненных экспериментов определена эффективность использования бета-распределения. По результатам моделирования определены границы применимости по каждому распределению и получен доверительный интервал максимальной интенсивности, на который можно ориентироваться при принятии решений по модернизации инфраструктуры порта. Методика формирования данных на основе многосценарного моделирования позволяет сформировать необходимый набор данных с учетом влияния внешней среды для принятия решений в отношении модели развития морского пассажирского терминала. Представленная методика может быть распространена на исследование систем: «морская паромная / круизная линий – морской пассажирский порт – наземная инфраструктура».

Особое внимание в работе уделено необходимости обоснованной генерализации, направленной на адекватное отображение характерных особенностей профиля рельефа морского дна в соответствии с принципом навигационной изоповерхности при электронной визуализации подводного рельефа. Предполагается, что как результат генерализации рельефа дна непосредственно могут быть использованы изобаты, поскольку они представляют собой следы сечения профиля подводного рельефа горизонтальными плоскостями. Выдвинута гипотеза о применимости В-сплайновой аппроксимации для моделирования без опасной изобаты с целью эффективной реализации практической гарантии от посадки судна на мель. Апробирована модификация изобаты на основе управления плавностью сконструированной кривой в виде изгибания змеевидной В-сплайновой структуры. Выполнен анализ оптимальности конфигурирования В-сплайнов на различном типе носителей с определением предпочтения кубическому случаю. Спрямление безопасной изобаты акцентируется на локальной деформации при сохранении стратегических описательных характеристик эмпирической кривой. Обосновано использование процедуры сглаживания на глубокой стороне безопасной изобаты при условии искусственного сохранения базисных точек синтезированной кривой. Приведены данные авторского вычислительного эксперимента точности расчета кубическими В-сплайнами с результатом на два порядка выше теоретически прогнозируемой. Отмечается, что технологии автоматизированной обработки результатов батиметрической съемки не заменяют человеческий фактор, но дают потенциал раскрыть новые когнитивные возможности эксперта при переходе от литографских изданий к цифровым картографическим продуктам. Арсенал базисной кусочной аппроксимации интерпретируется как вариативность модели аддитивной B-сплайновой нейронной сети для обеспечения стимула к применению искусственного интеллекта для обобщения контурных линий морской тематики. Подчеркивается, что сплайновая технология по своей математической архитектуре в принципе лишена вычислительной проблемы размерности, что служит дополнительным фактором для применения кусочной аппроксимации при решении сложных навигационных задач.

В работе рассмотрены вопросы количественного определения показателя конъюнктуры фрахтового рынка и проанализированы некоторые базовые принципы, используемые при расчете фрахтовых индексов. Отмечается, что современная геополитическая обстановка оказывает существенное влияние на общее поведение мирового фрахтового рынка и неизбежно приводит к временным ограничениям функционирования российского рынка, что объективно обуславливает необходимость расчета отечественных индексов на основе собственных методик. Рассмотрена существующая мировая практика определения фрахтовых индексов, а также особенности российского фрахтового рынка как составляющей части мирового рынка. Подчеркивается, что номенклатура перевозимых грузов, география перевозок и параметры используемого флота кардинально отличаются от мировых, что делает их неактуальными для российских судовладельцев, осваивающих экспортные грузопотоки из России, а также, что иностранные фрахтовые индексы носят лишь информативный характер и не могут использоваться в практической работе. В работе показана структура формирования фрахтовых ставок и выявлены основные составляющие расходов перевозчика. В основу формирования предложенной методики расчета фрахтовых индексов заложена структура фрахтовой ставки. Рассмотрены критерии определения удельных весов отдельных секторов фрахтового рынка. Выводы, сделанные в процессе проведенного исследования, подкреплены аналитическими данными, представленными в графическом виде. Практическое использование представленной методики позволит заинтересованным сторонам — участникам перевозки принимать обоснованные управленческие решения.

Выполнен обзор материалов, используемых для изготовления гребных винтов и приведена классификация технологий ремонта винтов с очагами кавитационного износа. Дана характеристика применяемых в этих технологиях материалов. Указаны достоинства и недостатки наплавки как основной в настоящее время технологии ремонта. Рассмотрены сплавы, наиболее износостойкие в условиях кавитации: дисперсионно-твердеющие сплавы и сплавы, испытывающие фазовые превращения при ударном нагружении. Отмечается, что ввиду низкой технологичности указанные сплавы не получили распространение в судоремонте, в современной практике ремонта изношенных при кавитации винтов используют материалы, близкие по составу к материалу судового движителя, фокусируя внимание на регулярном восстановлении качества поверхности, а не повышении ее износостойкости. Совершенствование технологии наплавки направлено в настоящее время на развитие технологических методов повышения износостойкости, т. е. методов, не предполагающих применение для повышения кавитационной износостойкости присадочных материалов, отличных от материала, используемого для изготовления гребных винтов. Отмечается перспективность использования полимерных составов для ремонта очагов кавитационного износа на лопастях. Обращается внимание на то, что все ремонтные составы изготавливаются на основе термореактивных смол, из которых наибольшее распространение получили эпоксидные компаунды. Указаны особенности кавитационного воздействия на поверхность лопастей в эксплуатации. Подчеркивается, что используемые в настоящее время полимерные составы и технологии разрабатываются без учета этих особенностей. Акцентируется внимание на том, что долговечность полимерного состава в условиях кавитации гребного винта определяется во многом адгезией полимера к материалу винта. Сделан вывод о том, что решение проблемы низкой адгезии полимерных ремонтных составов к материалу ГВ позволит в будущем вытеснить технологию ремонта ГВ, основанную на наплавке.

В статье приведены результаты экспериментального исследования влияния свойств моторных масел на уровень крутильных колебаний валопровода судна типа «Ярославец». Испытания производились на швартовах для создания максимальной нагрузки на главный двигатель 3Д6 при использовании стандартного моторного масла МС20 и масла с присадками меди. Измерение крутильных колебаний выполнялось при помощи сертифицированного поверенного тензометрического комплекса Astech Electronics (Великобритания), установленного на гребном валу. В результате исследования установлено, что применение масла с присадками меди и масла МС20 не оказывает существенного влияния на амплитуды крутильных колебаний судового валопровода в диапазоне частот вращения коленчатого вала главного двигателя 3Д6 от минимальной устойчивой до номинальной. Установлено, что в период пуска главного двигателя с маслом с присадками меди уровень крутильных колебаний снижается, что требует проведения исследований на более мощных судовых дизелях и оценки данного эффекта. Отмечается, что при использовании масла с присадками меди достигается снижение в общем спектре колебаний амплитуд гармонических составляющих, что приводит к положительному эффекту снижения напряжений в коленчатом валу и редукторе. Крутильные колебания в элементах машинно-движительного комплекса судна типа «Ярославец» при использовании его в качестве буксира не превышают допустимых значений, рассчитанных согласно правилам РКО, поэтому дополнительные меры для их снижения не требуются. Необходимы дополнительные экспериментальные исследования по оценке влияния смазочного масла с присадками меди на виброакустические характеристики судовых дизелей: уровень вибрации и внешний шум.

В статье рассмотрены вопросы проектирования и конструирования лабораторного стенда судовой котельной установки на базе котла Kiturami TURBO17, установленного в лаборатории «Судовые котельные и паропроизводящие установки» ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет». Рассматриваемый в работе лабораторный стенд, выполненный согласно требованиям Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты ПДНВ-78¹ , разработан для проведения научных исследований и обучения студентов. В статье приведен сравнительный анализ лабораторий высших учебных заведений, выпускающих специалистов по специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок». Приведено описание основных компонентов стенда, включая его принципиальную схему. Отмечается важное значение, которое имеют для подготовки специалистов лабораторные стенды, приближенные к судовому исполнению. Подчеркивается, что данная лабораторная установка позволяет проводить лабораторные и практические занятия, направленные на получение студентами теоретических знаний и практических навыков. Отмечается, что выпускники должны изучить основные принципы работы и элементы конструкции судовых энергетических установок, включая котельные установки и обслуживаюшие их системы, а также иметь теоретические знания по термодинамике, гидромеханике, уметь проводить расчеты в тепловых циклах, процессов теплоотдачи, теплового баланса. Разработанный испытательный лабораторный стенд может использоваться при изучении дисциплин «Судовые котельные и паропроизводящие установки», «Эксплуатация судовых котельных и паропроизводящих установок», «Судовые вспомогательные механизмы, системы и устройства», «Автоматизированные системы управления судовыми энергетическими установками», а также для проведения научно-исследовательских работ. Проект по созданию лабораторного стенда может быть реализован для подготовки специалистов в других профильных вузах страны.

В статье рассмотрены результаты экспериментального исследования влияния свойств отечественных моторных масел с присадками на основе меди, выпускаемых компанией Куппер, на уровень вибрации и шума судовых двигательных установок на примере дизеля 3Д6. Выбор этих дизелей в качестве объекта исследования объясняется тем, что они являются частью транспортного и судового секторов энергетических установок. Отмечается, что повышенный уровень шума и вибрации на судах оказывает негативное влияние на членов экипажа и пассажиров и приводит к возникновению усталости и рассеиванию внимания вахтенных. В исследовании в качестве моторного масла использовалось стандартное масло МС-20, применяемое для высокооборотных судовых дизелей, и инновационное масло с присадками на основе меди. Сравнительные измерения вибрации и шума выполнялись на судне типа «Ярославец» при помощи поверенного виброметра-шумомера первого класса «Экофизика110А». В результате проведенного исследования было установлено, что вибрации на наиболее виброактивных режимах работы дизеля 3Д6 снижаются на 30–50 % при использовании масла с присадками на основе меди. Кроме того, использование масла с присадками на основе меди также оказывает влияние на снижение шума в машинном отделении, но только в высокочастотном спектре с частотой более 1000 Гц. Результат наиболее эффективного влияния моторного масла с присадками на основе меди на снижение общего уровня шума в рулевой рубке судна составил порядка 3 дБ, что по физическому восприятию для человека снижает влияние шума в 1,4 раза.

В работе рассмотрена задача автоматизации поиска и построения кратчайшего замкнутого маршрута для группы судов торгового флота на заданном множестве транзитных узлов транспортной сети с известными координатами. Цель — найти самый короткий замкнутый маршрут, который проходит через все узлы сети только по одному разу и завершается в исходящем узле. В общем случае математической моделью такой транспортной сети может служить взвешенный граф, в котором критерием эффективности искомого маршрута может служить, например, расстояние между городами или портами, время или эксплуатационные расходы. Это позволяет определить резервы времени, которые можно использовать для экономии топлива и энергии с учетом загрузки и стоимости грузов, путевых расходов и других факторов. В работе применяется комбинаторный метод с использованием стохастического (вероятностного) программирования, который реализуется с помощью алгоритма имитации отжига, дополненного рекурсивной процедурой пошаговой оптимизации. Задача относится к классу трансвычислительных даже при небольшой размерности сети, что делает невозможным ее решение методом перебора вариантов на современных компьютерах за разумное время. Предложенная модификация алгоритма имитации отжига устраняет это ограничение, позволяя не только оценивать кратчайшие пути в сети, но и строить замкнутые пути, проходящие через все вершины сети один раз. Применение в алгоритме итерационной стратегии с использованием вероятностного сценария по методу Монте-Карло позволяет избежать попадания решения в локальный минимум и обеспечивает глобальную оптимизацию. Алгоритм реализован в кодах MATLAB в виде рекурсивной процедуры пошаговой оптимизации с построением на координатной плоскости кривой замкнутого маршрута через все множество узлов транспортной сети без взаимных пересечений его участков. Показано, что результатом рекурсивной оптимизации является получение численной оценки замкнутого пути минимального веса в полном взвешенном графе, являющемся моделью транспортной сети с определением массива номеров транзитных узлов на этом маршруте. Разработанные алгоритм и процедура глобальной оптимизации могут быть использованы для автоматизации поиска энергоэффективных решений при управлении робототехническими и беспилотными объектами, а также судами при выполнении грузоперевозок на водном транспорте.