Рассмотрена задача прогноза кинематических параметров судна, возникающая при определении его места в режиме счисления, решаемая в рамках традиционного подхода на основе обыкновенных дифференциальных уравнений движения. Отмечается, что при составлении данных уравнений, как правило, возникают трудности с выбором алгоритмов, по которым рассчитываются отдельные силы: не универсальны и работоспособность их в любых условиях плавания не может быть гарантирована. Задача прогноза кинематических параметров судна может быть представлена в виде аппроксимации (приближения) функции многих переменных, поскольку нейронные сети являются универсальными алгоритмами такой аппроксимации. В работе предлагается обобщенная модель счисления пути судна на основе нейронных сетей, а также алгоритм ее функционирования. Основу модели составляют глубокие нейронные сети, полученные каскадным соединением двухслойных (мелких) сетей. В структуре модели два типа нейронных сетей: основные и дополнительные. Основные сети прогнозируют кинематические параметры на основе информации о силовых воздействиях на судно, вспомогательные - только на основе его кинематической истории. Конфигурация модели предусматривает режим обычного и аварийного счисления, когда отсутствует достоверная информация, поступающая от однокомпонентного относительного лага или / и гирокомпаса. При неисправности обоих датчиков модель счисления воспроизводит динамику движения судна в горизонтальной плоскости (с тремя степенями свободы), заменяя систему соответствующих дифференциальных уравнений. При этом входные сигналы основных нейронных сетей формируются в соответствии с вектором конфигурации модели. Проанализированы возможности настройки модели и ее использования на практике.

Проанализирована проблема обеспечения безопасности движения судов на морских акваториях. Отмечается, что в условиях интенсивного трафика безопасность движения судов может быть обеспечена только при соблюдении ими определенной схемы движения. В работе ставится задача определения схем движения судов на основе кластеризации ретроспективных данных о траекториях. Таким образом, выделяются устоявшиеся, выработанные эксплуатационной практикой паттерны движения конкретной морской акватории. Данная информация может быть использована при управлении движением судов бортовыми и береговыми средствами в дополнение к классическим методам оценки риска, предупреждения опасного сближения и планирования безопасной траектории. Несмотря на то, что нарушающие правила движения на акватории суда, с точки зрения классических концепций, могут не представлять опасности, но через некоторое время они способны создать трудноразрешимую опасную навигационную ситуацию.Признаками объектов выбраны координаты, скорости и курсы. Отмечается, что для рассматриваемой задачи подходят методы кластеризации, ориентированные на поиск центров кластеров при неизвестном их числе. Это дает возможность определять характерные значения курсов и скоростей на том или ином участке акватории и оценивать близость параметров движения судна к рекомендуемым. Подробно рассмотрены методы горной и субтрактивной кластеризации, сделан выбор в пользу последнего. Предлагается декомпозиция исходной задачи: акватория разбивается на небольшие участки, и кластеризация осуществляется для каждого из участков в отдельности, исходя из того, что признаками объектов являются только скорости и курсы - по отдельности или одновременно. Решение описанной задачи кластеризации возможно с использованием данных, предоставляемых сервисами автоматической идентификационной системы (АИС), как актуальных, так и ретроспективных, доступных в открытых интернет-ресурсах.Работа сопровождается результатами расчетов, полученных на основе реальных данных о движении судов в Сангарском проливе. Предлагается алгоритм поддержки принятия решений при обеспечении безопасности движения судов с учетом решения обсуждаемой задачи. Дана оценка соответствия параметров реального движения судов результатам кластеризации. Так, в Сангарском проливе число судов, хотя бы раз «нарушивших» правила движения по акватории составило около 15 %, что подтверждает актуальность исследования. Отмечается, что рассмотренный подход к кластерному анализу является также способом количественной оценки опасности схемы движения на акватории.

Отмечается, что действующие системы узкополосной передачи данных с береговых станций на суда NAVTEX и TELEX со скоростью 50 бит/с и длительностью посылок 20 мс уже не отвечают современным требованиям передачи информации. Подчеркивается, что увеличить скорость путем сокращения длительности посылок невозможно из-за многолучевости и дисперсных искажений формы посылок при распространении сигналов в атмосфере Земли. В результате искажения формы приводят к растягиванию посылок во времени и наложению их друг на друга. Для увеличения скорости передачи данных на основе использования многочастотных сигналов, современных многократных методов модуляции сигналов и избыточного сверточного кодирования компанией KENTA (Франция) предложена цифровая широкополосная система NAVDAT на центральной частоте 500 кГц в полосе 10 кГц. Данные передаются на 228 поднесущих частотах. Показана зависимость видов многократной амплитудно-фазовой модуляции и скорости передачи данных. Для сокращения ширины спектра занимаемых частот отказались от частотной модуляции и перешли на многократную амплитудно-фазовую модуляцию. Помехозащищенность системы решается с помощью сверточного кодирования, при котором на 6 дБ уменьшается необходимое соотношение сигнал/шум на входе приемника. Станции системы NAVDAT развернуты у побережья Европы и Азии. Результаты испытаний NAVDAT показали возможности дальнейшей модернизации действующей системы NAVTEX. Скорость передачи данных при наличии реальных помех в системе NAVDAT, в сравнении с действующими системами, возрастает в сотни раз. Показана необходимость увеличения отношения сигнал - шум в месте приема. В модернизированной системе NAVDAT увеличение скорости передачи данных получено за счет использования многочастотной передачи сигналов, многочастотной амплитудно-фазовой модуляции сигналов и избыточного сверточного кодирования. Широкополосная передача данных в модернизированной системе NAVDAT позволяет в дальнейшем заменить узкополосную передачу данных в системе TELEX.

Рассмотрена задача синтеза адаптивной системы управления движением судна по курсу с использованием локального квадратичного критерия качества. Выбор критерия связан с необходимостью обеспечить незначительные отклонения курса судна от заданных значений курса при малых углах кладки пера руля. Отмечается, что теоретическую основу решения этой задачи составляет метод скоростного градиента. Для получения законов (алгоритмов) настройки параметров регулятора выбран локальный квадратичный критерий качества, ориентированный на обеспечение малых отклонений от заданного значения курса и сохранение курса судна. Адаптивные системы управления движением судна по курсу, полученные на основе предложенного теоретического исследования, промоделированы в среде MATLAB. Показано, что первоначально полученные законы адаптации могут быть модифицированы путем огрубления за счет введения отрицательной обратной связи по настраиваемому параметру регулятора. Результаты моделирования подтверждают работоспособность предложенного модифицированного алгоритма адаптивной настройки параметров регулятора системы управления движением судна по курсу с огрублением. В работе представлены результаты моделирования системы адаптивного управления движением судна по курсу под воздействием внешнего возмущения. Разработанный в статье алгоритм адаптивной настройки параметров регулятора позволяет управлять движением судна по курсу при ветро-волновом воздействии с амплитудой волны, равной 6° и постоянной волновой составляющей в 6°. Результаты моделирования системы управления движением судна по курсу без настройки регулятора и с включенной адаптивной настройкой параметров регулятора подтверждают эффективность предложенного подхода.

Отмечается, что безопасность эксплуатации судна является приоритетной задачей морских контейнерных перевозок, обеспечение которой нераздельно связано с надлежащим планированием загрузки судов-контейнеровозов. В период становления морских контейнерных перевозок планирование загрузки контейнеровозов представляло собой достаточно простую задачу, решаемую без использования сложной электронно-вычислительной техники и специализированного программного обеспечения в течение относительно короткого периода времени. С ростом контейнеровместимости судов эта задача становилась все более сложной и трудоемкой. Подчеркивается, что сложность планирования загрузки контейнеровозов обусловлена необходимостью одновременного учета множества факторов, которые могут оказывать противоположное влияние на результат планирования. При этом нормализация одного фактора может привести к тому, что другой фактор примет неприемлемое значение. Контейнеровместимость крупнейших судов на сегодняшний день составляет 24000 единиц в двадцатифутовом эквиваленте. Планирование загрузки даже среднего фидерного контейнеровоза вместимостью 2000-3000 единиц в современных условиях работы контейнерных линий требует применения автоматизированных средств планирования. Автоматизация решения данной задачи привлекает внимание исследователей в течение последних сорока лет. При этом существующие технические и программные средства планирования загрузки судов-контейнеровозов позволяют решать эту задачу, но не в достаточной степени. Важным является тот факт, что решение данной задачи сфокусировано на достижении наибольшего экономического эффекта от планирования загрузки. Отмечается, что несмотря на то, что безопасность перевозки учитывается в предлагаемых моделях, этих решений недостаточно. В статье предложена математическая модель решения задачи планирования загрузки судов-контейнеровозов, основанная на задании целевой функции и соответствующих ограничений. Данная модель учитывает вопросы, возникающие в процессе реальной эксплуатации контейнеровозов. Максимальный приоритет в модели отдается безопасной эксплуатации. Важность экономической составляющей планирования загрузки признается, но в данной работе не рассматривается.

Предлагается оптимизация апостериорной оценки точности кластера навигационных параметров методом сплайнового синтезирования изоповерхности цифрового массива с целью поиска ошибок в базе измерительных данных. Структурированная числовая информация визуализируется средствами компьютерной графики в наглядной геометрической форме. Обеспечивается достоверное обнаружение промаха из базы навигационных данных по вейвлетовой флуктуации ошибочного геометрического образа. Аксонометрическая визуализация навигационной изоповерхности на компьютерном экране основана на методе параллельного проецирования. Галерея из шести дисплейных копий демонстрирует результативность проведенного вычислительного эксперимента. Параллельно в двух таблицах представлены фрагменты гипотетической базы точных и ошибочных данных. Суть выполненного теста заключается в искусственном инициировании двух ошибок, имитированных ручной корректурой файла цифровых данных. Обнаруженные графические импровизации ошибок оперативно могут быть исправлены в файле числовых данных, так как ориентировочный сегмент присутствия табличных ошибок задает их геометрический образ. Отсутствие всплесков гарантирует синхронное отсутствие ошибок в базе данных и в этом случае нет необходимости осуществлять розыскные мероприятия. С целью реализации практической возможности манипулирования синтезируемой изоповерхностью в программный модуль введены четыре коэффициента управления формой геометрии спроектированной электронной перспективы. Варьирование одним из четырех коэффициентов помогает проведению дополнительного анализа измерительных данных с целью отличия неоднородности цифровых значений от их ошибочности. Предлагаемый подход позволяет получить компромиссное решение при невозможности формулирования формальных критериев нечеткой логики поиска ошибочности по базе данных. На основе эмпирического анализа выполняется экспертная оценка точности любой базы навигационных данных.

Выполнено обоснование расчетной методики для определения координат (абсциссы и аппликаты) центра тяжести «мертвого запаса» (судовой постоянной, судовой константы) - не подлежащих измерению статей нагрузки, общая масса которых определяется разностью между фактической (рассчитываемой по осадкам) массой судна порожнем и массой судна порожнем, указанной в документации, и принимаемого во внимание при определении массы груза по осадкам судна (методом драфт-сюрвея). Для определения координат центра тяжести «мертвого запаса» предлагается использовать программное обеспечение, установленное на судне для расчета остойчивости (в терминах «Международного кодекса остойчивости судов в неповрежденном состоянии 2008 года» является частью ее инструмента). Подчеркивается, что для определения абсциссы следует использовать снятые по маркам углублений (фактические) осадки судна, оценить разность между фактическими и рассчитанными программой значениями осадок, дискретным изменением абсциссы центра тяжести «мертвого запаса», заложенной в программе, а также добиться равенства фактических и расчетных осадок. Отмечается, что в итоге искомым будет являться то значение абсциссы, при котором наблюдается указанное равенство. Для определения ординаты необходимо иметь в распоряжении фактическое значение поперечной метацентрической высоты, т. е. полученное иначе, чем при помощи компьютерной программы. Для этой цели предлагается использовать капитанскую формулу. Исследован алгоритм, аналогичный алгоритму для определения абсциссы - искомое значение ординаты будет наблюдаться в программе при равенстве фактического и полученного при помощи инструмента остойчивости значений поперечной метацентрической высоты. Возможность практической реализации обоснованной методики продемонстрирована при помощи реального инструмента остойчивости, используемого на морском судне (балкере). В процессе проведенного вычислительного эксперимента установлено, что ввод произвольных или интуитивно обоснованных значений координат центра тяжести «мертвого запаса» может привести к появлению значимых погрешностей в расчете поперечной метацентрической высоты. В свою очередь, эти погрешности могут явиться источником ошибки в оценке остойчивости судна. Таким образом, использование предложенной обоснованной методики и результатов ее применения при расчете остойчивости предупреждает возникновение подобных ошибок.

Отмечается, что появление и развитие европейской концепции «Индустриализация 4.0» получило широкий интерес со стороны транспортной отрасли и идея создания единой цифровой платформы, объединяющей на общей информационной базе всех операторов и клиентов транспортного рынка, является перспективной для развития и отечественной транспортной отрасли. В частности, цифровизация коммерческой работы, охватывающей процессы фрахтования судов, планирования и оформления материальных и финансовых транзакций, может обеспечить снижение временных издержек при проведении тех или иных операций, улучшить коммуникации между судовладельцами и фрахтователями, перевозчиками грузовладельцами и транспортными экспедиторами, а также департаментами и техническими службами транспортной компании, перевести большую часть документации в электронный формат, снизитьчасть расходов компании. Чтобы реализовать данную идею, необходимо иметь простроенный график цепи решений не только офисного персонала компании-судовладельца, но и всех структур, причастных к морскому и водному транспорту. В рамках данной статьи предлагается применить способ сетевого моделирования для построения модели последовательности решений, принимаемых офисными работниками на водном транспорте. Для этого предлагается рассмотреть один из ключевых коммерческих процессов морских и речных перевозок, а именно фрахтование тоннажа. Так, для исследования построен сетевой график цепи решений при согласовании и заключении чартера, проведен ряд экспериментов, устанавливающих законы изменения временных величин данного процесса, выполнен анализ причин, оказывающих влияние на эти изменения. На основе результатов работы сделан прогноз в отношении изменения документооборота, а также оперативных и коммуникативных процессов после внедрения электронных платформ в работу фрахтовых подразделений предприятий водного транспорта.

Предложены способы эффективного маневрирования танкера в условиях шторма для сохранения возможности обеспечения безопасности судна и поддержания скорости движения по заданному маршруту. Под эффективным маневрированием можно понимать своевременное изменение курса судна для снижения опасных последствий плавания в штормовых условиях без значительного снижения скорости движения по изначально заданному пути. Отмечается, что штормовое плавание приводит к неблагоприятным, а иногда и катастрофическим последствиям для судна, его груза и экипажа; бортовая качка с большой амплитудой, особенно в условиях резонанса, может приводить к потере груза, повреждению устройств и оборудования, а иногда, в случае снижения остойчивости, - к опрокидыванию судна, удары днищем о волны (слемминг)и удары в развал бортов (слеппинг) - к повреждению корпуса судна, разрушению креплений судовых механизмов и устройств, вплоть до их полного отрыва, к появлению водотечности, а в наиболее неблагоприятных условиях - к разрыву обшивки и / или разлому судна с его последующим затоплением. В качестве доказательных примеров приведены крушения лайнера «Эстония», танкеров «Эрика» и «Престиж», контейнеровоза «Мол Комфорт» и др. Подчеркивается, что с точки зрения эксплуатации судна судовладельцем и грузоотправителем наиболее существенным является дополнительное увеличение сопротивления движению судна в штормовых условиях, приводящее к снижению скорости судна по заданному маршруту. Рассматриваемые вопросы обеспечения заданной скорости и безопасности доставки грузов морем, включая штормовое плавание, становятся основной транспортной логистики и развития новых портов. Предлагаемый в настоящей статье способ эффективного последовательного маневрирования танкера в шторм - «12-60» - показывает возможность комплексного решения проблем безопасности и сохранения скорости движения судна по заданному пути. Результаты настоящей статьи дают широкие возможности для оптимизации рейсовых расходов и уменьшения ходового времени в условиях штормового плавания при грузовых и балластных переходах в условиях штормового плавания танкеров и других типов судов.

Рассмотрены вошедшие в практику с середины 1960-х гг. обоснования управленческих решений - методы сетевого планирования и управления. На сетях (графах) ставится и решается множество задач, связанных с выполнением последовательности работ (наступления последовательных событий), при этом некоторые являются уже хрестоматийными. Отмечается, что развитие в настоящее время программных средств и сред программирования привело к своеобразной «реанимации» апробированных сетевых методов на новой базе, в свою очередь, обеспечивающих достаточно быстрый и достоверный прогноз развития управляемых процессов для анализа любых возможных вариантов решений. Разработан и получил развитие BPMN (Business Process Modeland Notation) - язык моделирования бизнес-процессов, который является промежуточным звеном между формализацией / визуализацией и воплощением бизнес-процесса. Нотация представляет собой описание графических элементов, используемых для построения схемы протекания бизнес-процесса. Подчеркивается, что такая схема как минимум целесообразна для того, чтобы выстроить в соответствии с ней бизнес-процесс и регламентировать его для всех участников, как максимум моделирование BPMN позволяет выполнить автоматизацию бизнес-процессов в соответствии с имеющейся схемой. В статье применительно к бизнес-процессам морского транспорта в нотации BPMN представлен оригинальный алгоритм функционирования объектной модели сетевого графика, основанного на логических переходах. Применение подобного подхода практически означает построение имитационной модели на базе сетевой, что позволяет осуществлять достоверный анализ стохастического протекания бизнес-процессов с формированием альтернативных (в зависимости от случайного сочетания условий функционирования) критических путей. Модель, по мнению авторов исследования, имеет большую сферу и широкие возможности применения. Стохастический характер весов ребер сетевой модели, как показывают экспериментальные проверки приведенного в исследовании подхода, позволяет наблюдать изменения критического пути. Данное неоднозначное решение дает возможность, в принципе, рационально резервировать необходимые ресурсы.

Рассмотрены новые подходы информационного обеспечения судоводителей, позволяющие положительным образом влиять на повышение уровня их обеспеченности навигационной информацией, необходимой для принятия решений, дающих возможность безопасно выполнять маневры при прохождении судоходных гидротехнических сооружений на внутренних водных путях с использованием 3D электронных навигационных карт. В качестве таких подходов разработан ряд конструктивных предложений по модернизации следующих методов: управление судном по курсу, управление судном по скорости, управление вектором скорости судна, а также контроль движения носовой и кормовой оконечности судна. При управлении судном по курсу раскрыта схема последовательности действий при выполнении поворота судна. При рассмотрении управления судном по скорости рассмотрен пример отображения информации по изменению навигационной обстановки с изменением уровня воды, имеющий важное значение при обеспечении безопасности плавания. При рассмотрении управления вектором скорости судна на примере 3D-изображения Багаевского гидроузла отмечена возможность выполнения визуальной оценки пространственных размеров объектов и судов в процессе реализации данного метода. Кроме того, в работе приведены фрагменты 3D электронно-навигационной картографии, отображающие выполнение маневров судов при заходе в двухниточный шлюз, показывающих реализацию контроля движения носовой и кормовой оконечностей судна. В предлагаемом исследовании на основе применения элементов ситуационного анализа и методов оценки навигационной ситуации судоводителем при выполнении маневров предложены рекомендации, позволяющие повысить уровень безопасности судоходства на основе применения стандартных электронных навигационных карт и новейших 3D навигационных карт. Выделены ключевые аспекты применения современных 3D навигационных карт для предупреждения аварийных случаев с судами при шлюзовании.

Отмечается, что для разведки углеводородов на континентальном шельфе Российской Федерации в рамках программы импортозамещения был разработан отечественный комплекс сейсмических донных станций «КРАБ-400». Испытания первого этапа, проведенные на ограниченной выборке 10 % донных станций комплекса, показали неготовность коплекса к циклу дальнейших испытаний. В этой связи возникла необходимость создания методики комплексной проверки аппаратуры для выявления технологических недостатков. В статье дано описание второго этапа натурных испытаний на основе разработанной методики комплексной проверки. Раскрыты методы проверки основных параметров донных станций. Методика проверки включала в себя подбор параметров источника сейсмических сигналов, оценку точности хода часов сейсмических станций, оценку идентичности сейсмических каналов донных станций, оценку смещения положения станции на дне относительно точки сброса с борта судна, анализ показания компаса и наклономера станций на дне, определение оптимальной величины усиления канала гидрофона. Показана технология построения сейсмического профиля по методу отраженных волн в модификации общей глубинной точки на опытном полигоне. Проведенные испытания показали, что общий процент брака станций по различным параметрам (нерабочие гидрофоны, обратная полярность подключения, неидентичность каналов, несоответствие часов требованиям технического задания) составляет 9,18 % от общего числа станций. Данный процент брака является недопустимым при проведении опытно-методических работ. Несмотря на технические недостатки аппаратуры, в целом второй этап проведения испытаний показал, что система работопригодна и может обеспечить получение качественного сейсмического материала. Технические характеристики оборудования находятся на уровне мировых образцов. По результатам обработки сейсмических данных была проведена оценка качества полученных результатов, даны рекомендации разработчику по повышению надежности и работоспособности станций в целях подготовки их к проведению опытно-промышленных испытаний на одном из лицензионных участков континентального шельфа Российской Федерации.

Изложены основные особенности оценки эффективности позиционных (стационарных и автономных) гидроакустических систем на этапе проектирования и принятия решения по координатам места установки приемных антенн на основе моделирования и визуализации ожидаемых зон наблюдения с использованием интеллектуальных геоинформационных систем. Рассмотрены вопросы интеллектуальной поддержки принятия решений по рациональному пространственному размещению приемных антенн данных средств с использованием специализированных программно-информационных средств и геоинформационных систем. Выполнена оценка влияния качества информационного обеспечения геоинформационных систем на точность расчетов ожидаемых зон наблюдения гидроакустических систем в различных гидролого-акустических условиях. Предложен новый показатель эффективности в виде пространственного объема ожидаемой зоны наблюдения. Разработан метод решения оптимизационной задачи поиска максимума объема освещаемого пространства как функции координат размещения антенны в пределах заданного района наблюдения при фиксированных технических характеристиках системы наблюдения и заданных помеховых условиях, акустических характеристиках объекта обнаружения и времени наблюдения. Предложенный подход к выбору рационального варианта размещения приемных антенн позиционных гидроакустических средств и систем в интересах диспетчеризации геопространственных процессов с использованием в качестве средства интеллектуальной поддержки современного аппаратно-программного комплекса, реализующего указанный выбор по такому показателю эффективности, как объем освещаемого пространства, в условиях двумерно-неоднородной модели среды, близких к реальным гидролого-акустическим условиям, позволяет повысить точность оценки эффективности освещения подводной обстановки позиционных гидроакустических средств и систем и существенно сократить сроки проектирования и разработки по сравнению с традиционным подходом к решению данной задачи, требующим дорогостоящих натурных исследований в течение длительного периода времени.

Рассмотрена сложившаяся сложная ледовая обстановка в зимний период 2017-2019 г. на акватории морского порта Санкт-Петербург в районе Петербургского нефтяного терминала и в районе Золотых ворот Санкт-Петербургского морского канала, когда большие и малые морские суда застревали в ледовом припайном канале и освобождать ледовый канал приходилось с использованием ледоколов и буксиров. Решить указанную задачу помогло использование специального радиолокационного оборудования по дистанционному измерению толщины льдов в припайном ледовом канале. Отмечается, что в порту Санкт-Петербург при постановке танкеров к причалам № 3 и № 4 ПНТ на Санкт-Петербургский морской канал выбрасывается (выталкивается) большое количество битого льда, снега, сморозей и др. При отрицательных температурах наружного воздуха балластные и балкеры в грузу, танкеры, следующие по морскому каналу, застревают в ледовом канале и требуется помощь мощных ледоколов и буксиров для дальнейшего движения судов, соответственно, увеличиваются затраты времени и происходит блокирование (остановка) работы морского канала. Исследованы проведенные измерения толщин льда с борта транспортных судов и ледоколов в зимнюю навигацию 2017-2019 гг. на акватории морского порта Санкт-Петербург с использованием радарного прибора «Пикор-Лед», который позволяет вести записи отраженных сигналов для последующего просмотра профиля ледового покрова с привязкой к координатам при использовании приемоиндикатора GPS / ГЛОНАСС. Подчеркивается, что программное обеспечение позволяет свести географические координаты с вычислением толщин слоев. Исследованы измерения, которые проводились на ледовых припайных каналах и у причалов порта. Наибольший интерес показали измерения толщины льда в районе «Золотых ворот» и Петербургского нефтяного терминала, где часто застревали балластные балкеры и сухогрузы. Отмечается, что измеренная толщина напрессованного льда составила 140-200 см. С учетом мнения судоводителей принято решение о том, что на борту судна необходим ледоизмеритель «Пикор-Лед», но при этом желательно знать толщины льдов по ходу судна на расстояниях 5-10 кбт с использованием летательного аппарата.

Атмосферный воздух, используемый для сжигания любого органического углеродсодержащего топлива, содержит в своем составе два основных макрокомпонента, % объмн.: азот - 79,03, кислород - 20,92. Концентрация микрокомпонентов: диоксида углерода, аргона, ксенона, криптона, озона, гелия, углеводородов, составляет в сумме 0,05. В процессе окисления судового топлива азот является инертным веществом, не принимающим участие в процессе окисления топлива, а при высоких значениях температур и давления в камере сгорания азот окисляется кислородом с образованием высокотоксичных оксидов азота. Для повышения степени окисления судового топлива в топливовоздушной смеси поддерживается высокий коэффициент избытка воздуха, что приводит к еще большему увеличению массы азота. В камере сгорания азот, содержащийся в топливовоздушной смеси, нагревается до 800-1000 °С, что приводит к непроизводительному расходу судового топлива. Габариты и металлоемкость судовой энергетической установки вследствие этого высокие. Предлагается альтернативное решение по замене воздуха, используемого в качестве окислителя в судовых энергетических установках, кислородом. Это решение стимулировано следующими техническими преимуществами при замене воздуха кислородом, а именно: снижением металлоемкости СЭУ, снижением расхода судового топлива, уменьшением выделения диоксида углерода - основного компонента «парниковых» газов, - вредных токсичных компонентов, в частности полного исключения оксидов азота с отработанными газами судовой энергетической установки. В результате реализации данного предложения могут быть решены экономические и экологические проблемы морских грузоперевозок. Проведены расчеты тепловых балансов энергетической эффективности судовой энергетической установки, которые показали, что в случае замены воздуха кислородом эффективность судовой энергетической установки повышается на 25 %, что, соответственно, приводит к снижению расхода судового топлива и снижению эмиссии вредных токсичных компонентов, в частности диоксида углерода - основного компонента «парниковых» газов. На основании выполненного анализа научно-технических, патентных материалов и собственных научно-исследовательских работ научный и практический интерес представляет процесс получения кислорода на альтернативной основе из воды и диоксида углерода. Предложены две схемы получения кислорода из воды и диоксида углерода, включающие гетерогенно-каталитические процессы и плазмохимические установки.

Отмечается, что целью развития морского транспорта является сокращение потребления ресурсов, затрачиваемых на генерирование электроэнергии и улучшение параметров электрической сети. Направлением данного исследования является гибридизация источников генерирования и устройств накопления электрической энергии. Данная концепция основана на разделении или одновременном использовании нескольких различных источников энергии, выбор и комбинация которых предназначены для улучшения параметров энергетических систем. Подчеркивается, что подавляющее большинство современных морских судов используют системы распределения переменного тока. Однако с внедрением силовых электронных преобразователей в энергосистемы сети постоянного тока с интеграцией источников и устройств накопления электрической энергии, подключенных к распределенной шине постоянного тока, все чаще находят применение на флоте. Отмечается, что данное направление является одним из решений для минимизации расхода топлива в особенности для судов, требующих высокой степени маневренности и разнообразных рабочих циклов. В статье определены возможности судовой гибридной электроэнергетической системы. Выполнено сравнение различных архитектур данной системы. Рассмотрена блок-схема гибридной электроэнергетической системы. Приведены формулы для расчета статической нагрузки. Записаны уравнения, описывающие электромагнитные процессы асинхронного электродвигателя в качестве гребного электродвигателя. Рассмотрено устройство накопления электрической энергии. Выполнен расчет энергии, выделяемой гребным электрическим двигателем при торможении или реверсе, которая может направляться как на тормозной резистор, так и запасаться в специальных системах накопления электрической энергии. Составлена компьютерная модель рассматриваемой гибридной электроэнергетической установки на базе компьютерной программы SimInTech. Сняты графики изменения напряжения на распределенной шине постоянного тока и токов гребного электрического двигателя в процессе изменения частоты вращения гребного винта.

Рассматривается векторное управление электромагнитным моментом реактивной машины, целью которого является устранение пульсаций электромагнитного момента. Для этого по фазным сосредоточенным обмоткам машины должны протекать синусоидальные токи, а их индуктивности пульсировать по синусоидальному закону. В рабате показано, что при протекании синусоидальных токов по фазным обмоткам на них возникает напряжение основной и третьей гармоники. При этом в трехфазной машине, фазные обмотки которой соединены в звезду, в составе линейных напряжений третья гармоника исчезает. В этом случае для синтеза напряжений, подводимых к обмоткам статора методом широтно-импульсной модуляции, может быть использован стандартный преобразователь частоты, что позволяет упростить и удешевить практическую реализацию управления реактивной электрической машиной с сосредоточенными фазными обмотками. Определены соотношения размеров зубцов статора и ротора, при выполнениикоторых коэффициент несинусоидальных пульсаций индуктивностей фазных обмоток при вращении ротора будет минимальным. Электромагнитные процессы в реактивной машине описаны линейными дифференциальными уравнениями с периодическими коэффициентами. Найдены преобразования Ляпунова для дифференциальных уравнений напряжений, позволяющие преобразовать исходные уравнения с периодическими коэффициентами в уравнения напряжений с постоянными коэффициентами. Полученные уравнения Ляпунова положены в основу синтеза системы управления динамикой электромагнитных процессов, позволяющей обеспечить протекание синусоидальных токов по фазным обмоткам машины. Система управления реактивной электрической машиной представлена структурной схемой. Рассмотрен алгоритм управления электромагнитным моментом реактивной машины с постоянным током намагничивания. применение которого позволяет получить максимальное быстродействие управления. Для увеличения быстродействия и робастности управления также используется контур виртуальной диссипации. Выполнено моделирование электромеханических процессов при управлении реактивной электрической машиной.