Исследован рынок морских паромных перевозок и рынок морских круизов как один из наиболее перспективных и быстроразвивающихся рынков международных морских перевозок. Отмечается, что развитие инфраструктуры ограничивается, с одной стороны, внутренними процессами и ресурсами каждого терминала, а с другой - необходимостью отвечать на вызовы окружающей терминалы внешней среды. Размеры круизных и паромных судов увеличиваются, тенденция к мобильности населения сохраняется и даже возрастает. Подчеркивается, что морские пассажирские порты интегрируются в транспортные системы городов и регионов. Отмечается существование достаточно проработанных математических моделей прогнозирования в классе полиномиальных моделей, вероятностных рядов и других методик, которые не учитывают, в досточной мере, влияние внешней среды. Отмечается, что на сферу морских пассажирских перевозок оказывают непосредственное влияние интересы пассажиров. Поэтому разработка методики исследования и прогнозирования является актуальной. Рассматриваются имеющиеся тренды на увеличение пассажиропотоков и представлена необходимая статистическая информация по портам и терминалам Адриатического и Балтийского морей. Представлена разработанная схема взаимодействия участников круизного рынка и математическая модель порта как технической системы. Обоснована логистическая функция, предлагаемая для использования при оценке внешней среды. Для определения области ее использования приводится схема разделения стратегических и оперативных уровней функционирования для морских пассажирских портов. Рассмотрена новая математическая модель и сделан вывод основного уравнения логистической функции. Проанализированы граничные условия применимости модели. Аналитическими данными для проведения исследования были выбраны судозаходы в АО «Пассажирский порт Санкт-Петербург «Морской фасад» в 2019 г. и плановые судозаходы в 2020 г. Для моделирования ситуации предложено новое рассмотрение различных коэффициентов пропорциональности, определяющих спрос на круизные и паромные перевозки. При различных значениях выполнено моделирование в интервале краткосрочного прогнозирования. На основе полученных результатов формируются условия привлекательности соответствующих круизов и скорость покупки круизов пассажирами. Приводится полная модель с учетом реального расписания морского пассажирского порта.

Отмечается, что разработка решений по повышению пропускной способности шлюзов № 1-6 Федерального бюджетного учреждения «Администрация Волго-Балтийского бассейна внутренних водных путей» за счет изменения параметров эксплуатируемых шлюзов соответствует приоритетам и целям развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации. В работе рассмотрена актуальная проблема повышения пропускной способности судоходных шлюзов на участке Волго-Балтийского водного пути устье р. Вытегра - Белое Озеро. Сформулированы предложения по реновации камер судоходных шлюзов для пропуска одновременно двух крупнотоннажных судов грузоподъемностью около 5000 т. На основании анализа разрабатываемых вариантов повышения пропускной способности выполнена оценка сравнительной эффективности возможных решений по увеличению полезных габаритов камер без нарушениясуществующей природно-технической системы. Проведен анализ эксплуатируемых в настоящее время систем наполнения водой камер шлюзов Волжско-Камского бассейна и используемых в них габаритов камер при пропуске расчетных судов большой грузоподъемности. Для интенсификации грузовых перевозок предложено утилизировать безгалерейные головные системы наполнения камер шлюзов водой и использовать простые распределительные системы питания с боковым подводом воды в середину камеры. Обозначены основные проблемы по реализации изменения типа системы наполнения камер шлюзов без вывода сооружения из эксплуатации. Предлагается осуществлять подвод воды к камерам по трубопроводам большого диаметра. При этом забор воды будет производиться из подходных каналов вне расположения верхней головы, что позволит также сократить время судопропуска с учетом того, что в зависимости от типа камеры: доковая или с разрезным днищем, вода подается непосредственно в камеру сосредоточенно с распределением по ширине или распределяется по площади с помощью продольных распределительных галерей.

В статье рассмотрена задача оптимальной расстановки флота малой судоходной компании, осуществляющей перевозку грузов снабжения в районах Восточной Арктики. Так как математическое моделирование и модельный эксперимент позволяют ускорить процесс принятия управленческого решения и вывести его на более качественный уровень, предложена математическая модель расстановки флота на участке транспортной сети. Отличительной особенностью модели от известных прототипов является то, что в качестве объекта расстановки судов был выбран участок транспортной сети, состоящий из трех портов: порта отправления, промежуточного порта, где выгружаются и загружаются попутные партии груза, а также порта назначения. Критерием оптимальности являются комплексные расходы флота за относительно короткий навигационный период. Реализация математической модели выполнена методами линейного программирования в среде прикладных программ пакета MATLAB. Практическое применение предложенной модели позволяет обеспечить оптимальное управление каботажными перевозками, оценить эффективность использования каждого судна на конкретном участкетранспортной сети, сформировать списочный состав арендуемого флота на ближайшую навигацию. В рамках проведенного исследования был выполнен модельный эксперимент для обоснования достоверности полученных модельных решений и доказательства адекватности предложенной модели расстановки флота реальному технологическому процессу. Экспериментальная база сравнительного анализа была сформирована на основе годовых отчетов транспортно-экспедиторской деятельности малой судоходной компании и оптимального плана, полученного в ходе решения задачи «определения зоны эффективного использования флота» графическим способом. Также были рассмотрены проблемы, возникающие при организации погрузочно-разгрузочных работ на оборудованный берег и дальнейшей доставке грузов в удаленные Арктические поселки, а также определена дополнительная задача, которую необходимо решить в ходе дальнейших исследований.

Рассмотрен вопрос о реализации процесса гидроперегрузки для различных отраслей промышленности, строительства и производства России, где используются твердые сыпучие материалы. Отмечается, что широкое распространение для перегрузки данных материалов в гидротехническом строительстве получили струйные аппараты. Например, для формирования отвалов дамб хвостохранилищ и шламонакопителей используются струйные аппараты, которые перемещают твердый сыпучий материал, образовавшийся при отстаивании со дна в тело дамбы. В химической промышленности струйные аппараты используются для разведения различного типа реагентов, смешивания газовых систем и образования вакуума в сосудах. Отмечается, что в настоящее время в связи с ужесточением требований к качеству очистки сточных вод в технологический процесс для очистки стоков внедряются струйные аппараты, используемые также в процессе эксплуатации очистных сооружений для реализации пусконаладочных работ и периодической замены фильтрующих материалов. Для очистки поверхностных сточных вод портов используются различные твердые сыпучие материалы, такие как песок, сорбенты, ионообменные смолы и т. д., которые загружаются в напорные и безнапорные фильтры, участвующие в процессе очистки. В статьеприведено описание комплексного решения для гидроперемещения активированного угля на очистных сооружениях в порту «Бронка» (г. Санкт-Петербург) и г. Ломоносов, Краснофлотское шоссе, 49а). В работе в качестве единого (общего) устройства для двух разных технологических процессов используется струйный аппарат, работающий в разных технологических схемах с разными параметрами производительности, которые могут регулироваться в любом из двух технологических процессов. Рабочие технологические решения даны в виде технологических схем.

В работе отмечается, что проблема выборки контейнеров из операционного контейнерного штабеля морского терминала является хорошо известной и давно исследуемой. Вариант чисто случайной выборки описывается с помощью теории вероятности, которая предлагает некоторые комбинаторные оценки. Утверждается, что наложение некоторых внешних ограничений и необходимость введения специальных правил, таких как разделение импорта / экспорта, хранение по судоходным линиям, сортировка партий железнодорожного или автомобильного транспорта и т. д., а также эффект «погружения», т. е. покрытия прибывших ранее ящиков поступившими позднее грузовыми партиями, размывает четкую алгебраическую картину, приводя к появлению различных эвристических подходов к решению проблемы. Отмечается, что новый импульс изучению данной проблемы придает стремительное развитие информационных технологий, теории искусственного интеллекта и методов имитационного моделирования. Рассмотрены научные публикации, описывающие множество моделей реальных и абстрактных терминалов, в которые встроены сложные механизмы, отражающие специфические особенности и избранные стратегии. Утверждается, что эти модели обычно создаются с некоторыми ограниченными прагматическими целями и требованием максимально возможной близости к моделируемым объектам. Отмечается, что существует гораздо меньше моделей, предназначенных для научного изучения глубинных внутренних механизмов, ответственных за первичное поведение операционного штабеля, которые позволяют шаг за шагом вводить новые правила и ограничения, тем самым обеспечивая объективное доказательство эффективности использования и адекватности каждого последующего этапа. Исследованы особенности работы технологического оборудования, используемого на контейнерных терминалах, а также определены математические зависимости количества движений, необходимых различному перегрузочному оборудованию для выборки контейнеров в соответствии с геометрическими характеристиками штабеля.

Данная работа является продолжением исследований по разработке телекоммуникационной автоматизированной системы организации движения судов в Свирском районе гидросооружений и судоходства Волго-Балтийского бассейна внутренних водных путей. Предлагаемое исследование направлено на решение задач, сформулированных для транспортной отрасли Правительством РФ, при этом особое внимание уделено вопросам автоматизации транспортной отрасли, а также основным перспективным направлениям развития информационных технологий и цифровизации внутренних водных путей РФ. Согласно Распоряжению Правительства России от 28.07.2017 № 1632-р, принята программа «Цифровая экономика Российской Федерации», к основным принципам которой относится внедрение элементов цифровой экономики в работу флота, при этом особое внимание уделяется внутренним водным путям. Для решения задач, связанных с организацией движения судов, предлагается разработка и внедрение систем, использующих принципы теории массового обслуживания и теории очередей. Выполнен анализ статистики грузооборота и операций по шлюзованию судов, затронуты вопросы повышения пропускной способности Нижнесвирского шлюза. При построении алгоритмов функционирования системы массового обслуживания и разработке ТАСОД предлагается учитывать основные эксплуатационные характеристики внутренних водных путей, судоходных гидротехнических сооружений и транспортного флота. На основе анализа статистических данных определены неравномерности судопропуска на Волго-Балтийском водном пути, что также предлагается учитывать в расчетах, связанных с характеристиками и элементами систем массового обслуживания, также выполнен расчет значений элементов теории массового обслуживания. Для обеспечения телекоммуникационной автоматизированной системы организации движения судов в работе использованы базовые принципы построения и функционирования электронной очереди.

Выполнен анализ представленной в Международную морскую организацию (ИМО) в 2019 г. Международной ассоциацией морских университетов (International Association of Maritime Universities) методической разработки «Глобальный морской профессионал: Свод знаний» (Global Maritime Professional: Body of Knowledge. Отмечается, что в этом издании изложены рекомендации по продвижению модифицированной классификации (таксономии) Блума в когнитивной и аффективной областях образовательной деятельности, а также классификации Симпсона в психомоторной области для разработки университетских учебных программ подготовки морских специалистов. Подчеркивается, что классификация Блума зарекомендовала себя в мире как эффективный инструмент постановки образовательных целей и оценки результатов подготовки специалистов. В настоящее время в Подкомитете по человеческому фактору, подготовке и несению вахты ИМО, (Human Element, Training and Watchkeeping, HTW) обсуждается вопрос о включении классификации Блума в разработку модельных курсов по Конвенции ПДНВ’78 с поправками. В статье проанализированы результаты применения классификации Блума для освоения дисциплины «Оценка риска в мореплавании», преподаваемой курсантам-судоводителям на кафедре навигации института «Морская академия» Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова, а также рассмотрены функции участников учебного процесса с точки зрения когнитивных уровней по Блуму, выполнен анализ степени сложности освоения материала курсантами в зависимости от иерархии когнитивных уровней, что помогает получить обратную связь для корректировки методики преподавания курса и ее адаптации к контингенту курсантов. Проиллюстрирована зависимость когнитивных уровней по Блуму с планируемыми результатами обучения по курсу «Оценка риска в мореплавании» и с алгоритмом формализованной оценки безопасности, применяемыми в качестве основы для разработки судовых форм оценки риска и принятия решений.

Рассматривается вопрос навигационного использования е-LORAN в качестве альтернативы GPS. Отмечается, что при применении сплайновых алгоритмов появляется реальная возможность автоматизации ускоренной обработки навигационной информации в проекте электронный LORAN на стандартной базе ресурсов бортового компьютера. Предлагаемый подход приобретает особую важность в случае блокирования доступа к GPS морским гражданским потребителям при наличии локальных военных конфликтов или возникновении технических проблем, таких как спуфинг-атака, глушение спутникового сигнала и враждебный контроль судна. Системная защита морского потребителя от несанкционированных имитационных помех сигналам GPS представляется актуальной проблемой кибернетической безопасности навигации будущего при оценке хакерского воздействия на целевую задачу безопасного следования по запланированному маршруту для любого морского подвижного объекта. Поскольку LORAN/e-LORAN являются гиперболическими навигационными системами, выполнена задача интерполирования классической гиперболы с целью демонстрации работоспособности разработанных алгоритмов. На основе специально организованного вычислительного эксперимента доказана высокая точность синтезирования навигационной изолинии. Последовательность из четырех скриншотов демонстрирует достоверность полученных результатов алгоритмической функциональности. Перепрофилирование предлагаемого подхода на дифференциальный режим навигации позволяет непосредственно использовать в практических приложениях сетку искаженных поправками гипербол при концептуальном игнорировании сложности математической формализации фиктивных изолиний. В работе используется ретроспективный алгоритм в программной реализации на основе метода наименьших квадратов расчета вероятнейших координат места судна как итерационный поиск точки пересечения сплайновых гиперболических изолиний с геометрической интерпретацией решения поставленной задачи. При навигационном использовании e-LORAN в модификации со сплайн-функциями появляется возможность отказаться от специализированных электронных или традиционных бумажных карт с семейством гипербол, применяя сплайновое алгоритмическое и программное бортовое обеспечение с целью упразднения участия судоводителя в традиционном интерполировании на гиперболической карте-сетке для определения места судна. Сделан вывод о том, что конкретный рассматриваемый аспект метода сплайн-функций может явиться стимулирующим фактором автоматизированной ускоренной обработки навигационной информации.

Рассмотрен вопрос построения теоретической модели динамики безэкипажного судна по курсу на основе экспериментальных данных. Приводится краткое описание экспериментальной платформы для безэкипажного катера и оборудования, использованного при исследовании динамических характеристик объекта. Отмечается, что для катера характерными являются три режима движения: водоизмещающий, переходный и глиссирующий. При сборе данных для построения модели динамики катера использовались маневры типа «зиг-заг» и циркуляция. Разработанные программно-аппаратные средства с частотой 10 Гц обеспечили сохранение необходимых параметров, в частности таких, как скорость движения, угловая скорость и текущее положение рулевого колеса. Так, на первом этапе выбиралась теоретическая модель динамики судна по курсу. В качестве таковых были выбраны известные модели Номото 1-го и 2-го порядка. На втором этапе построения моделей динамики по курсу задавался квадратичный критерий, оценивающий отклонение угловой скорости экспериментального катера от оценок угловой скорости, которую генерирует модель Номото при одном и том же входном воздействии (положении рулевого колеса). Таким образом, задача сводилась к оптимизации квадратичного критерия путем выбора параметров модели Номото. Подчеркивается, что эта задача может быть решена как аналитическим способом, так и численным с привлечением специальных программных средств. Ее сложность зависит от порядка выбранной модели динамики судна. В работе подбор параметров динамики судна по курсу был выполнен двумя способами: с помощью средства поиска решения в среде MS Excel и на базе программного пакета System Identification Toolbox. Оба варианта дали хорошее совпадение параметров построенной модели динамики. Исследования показали, что использование более сложной модели Номото второго порядка позволяет улучшить критерий качества по сравнению с более простой моделью первого порядка. Использованный в работе подход имеет достаточно высокую степень общности и практически без изменений может быть применен для построения более сложных нелинейных моделей динамики судна.

Работа посвящена выявлению особенностей судоходства транспортных судов в Восточном секторе Арктики путем применения автоматической идентификационной системы. Представлены основные преимущества использования Северного морского пути как транспортной магистрали для транспортировки грузов между Европой и странами Арктического Тихоокеанского региона по сравнению с активно использующимся маршрутом через Суэцкий канал. Приведены данные, характеризующие объем морских грузоперевозок за период 2009-2019 гг. Отмечается неравномерная гидрографическая изученность Восточного и Западного секторов акватории Северного морского пути, а также неблагоприятные навигационные условия в Восточномсекторе. Выявлено несоответствие гидрографической изученности Северного морского пути требованиям Международной гидрографической организации, предписывающей обнаружение подводных препятствий размерами до 1 м и нанесение их на морские навигационные карты. Рассмотрены основные направления для развития инфраструктуры Северного морского пути на период до 2035 г., которые включают мероприятия, направленные на формирование навигационно-гидрографического обеспечения. Представлены данные по распределению количества судов в период навигации в Восточном секторе Северного морского пути. Отмечается роль гидрографических исследований в развитии транспортной инфраструктуры арктических морей. Отображены данные, полученные в результате анализа судоходства крупнотоннажных судов в период летней навигации в Восточном секторе Северного морского пути, а также параметры ширины полосы движения крупнотоннажных судов. Содержатся основные этапы процедуры определения боковых отклонений траектории крупнотоннажных судов от рекомендованных маршрутов. По результатам полученных данных выявлены приоритетные районы для проведения гидрографических работ. Определена область применения полученных данных и возможность использования результатов при решении практических задач.

Статья посвящена изучению проблемы круглогодичной навигации в акватории Северного морского пути. Приведены результаты исследований, полученные в Государственном университете морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова в рамках деятельности научной школы «Гидрографическое обеспечение Северного морского пути», по двум основным взаимосвязанным направлениям. Первое направление посвящено исследованию основных природно-климатических и навигационно-гидрографических факторов, влияющих на условия судоходства. Второе направление ориентировано на сбор и анализ статистической информации о параметрах движения судов, а также обоснование возможности круглогодичной навигации в акваториях всех арктических морей. Представлены результаты о распределении глубин по площади всех арктических морей и устойчивых ледовых массивов, препятствующих круглогодичной навигации. Рассматриваются типовые траектории движения судов в период летне-осенней и зимне-весенней навигации. Подчеркивается, что постоянное судоходство осуществляется только в Карском море, а в восточной части только в безледный период, за исключением одиночных морскихпереходов судов высокого ледового класса Arc7. Отмечены основные тенденции изменения структуры флота, условий плавания судов и развития сети судоходных маршрутов в арктических морях, выявленные в течение последних десяти лет. Приводятся данные о количестве судозаходов в порты Восточного сектора акватории СМП, которое увеличилось за последние пять лет в три раза, при этом количество судозаходов в порты Западного сектора акватории СМП увеличилось почти в пять раз. Особое внимание уделено результатам исследований, связанных с развитием сети судоходных маршрутов Восточного сектора акватории Северного морского пути и перспективам круглогодичного плавания судов в акватории моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря.

Рассмотрены результаты проведенного испытания пары трения: капролон - бронза БрО5Ц5С5. Отмечается, что опыты были проведены на машине трения МИ-1 по схеме «неподвижное кольцо - вращающийся ролик» как на прямой, так и на обратной парах трения. Обратную пару испытывали в условиях смазывания водой и при трении «всухую», прямую - только при смазывании водой. Смазывание выполняли частичным погружением вращающегося роликового образца в ванночку с водой. В каждом опыте сначала осуществляли приработку пары трения в условиях смазывания водой, при этом нагрузку выбирали соответствующей фактическим показателям давления в дейдвудных подшипниках, имеющим место на стадии их приработки. После приработки выполняли регистрацию момента трения при различных нагрузках на пару трения. В опытах без смазки после приработки образцы предварительно тщательно высушивали с помощью бумажных салфеток и устанавливали в прежнее положение с помощью специального приспособления. В ходе проведения эксперимента было выявлено, что трение в сопряжении капролон - оловянистая бронза в режиме граничной смазки при смазывании водой нечувствительно к исходной шероховатости бронзовой и капролоновой поверхности и не зависит от того, по какой схеме - обратной или прямой пары - организована работа сопряжения. Даже при давлениях на площади контакта, характерных для режима приработки дейдвудных капролоновых подшипников, вода надежно поступает в зону трения. Установлено, что трение при граничной смазке практически полностью обусловлено адгезионной составляющей, которая, в свою очередь, определяется дисперсионным взаимодействием между адсорбированными на трущихся поверхностях пленками воды (при работе в воде) или непосредственно между трущимися поверхностями (при работе «всухую»). Отмечается, что применение воды снижает коэффициент трения примерно на 25 %.

В статье отмечается, что в Арктике подводные суда и техника в ближайшем будущем будут выполнять транспортные операции с преодолением ледовых полей в подводном положении, а также разведку, обустройство и эксплуатацию подводных объектов. Обращается внимание на то, что в качестве замкнутых для подводной техники можно применять газотурбинные установки в одноконтурном варианте, работающие на углеводородном топливе, в которых окислителем обычно является кислород. Рабочим телом замкнутых газотурбинных установок является смесь продуктов сгорания углеводородного топлива и кислорода. Исследования характеристик термодинамических циклов замкнутых газотурбинных установок с кислородом в качестве окислителя при различных исходных данных показали возможность работы микрогазотурбинных установок на номинальных режимах с приемлемой экономичностью в двигателях с регенерацией теплоты. Более высокие показатели по экономичности получены в замкнутых газотурбинных установках с турбокомпрессорным утилизатором и регенератором теплоты. При этом отмечается, что энергетические установки подводной техники часто эксплуатируются на частичных нагрузках при различных видах нагружения, связанных с их назначением. Подчеркивается, что при определении характеристик на переменных режимах исходными данными являются номинальные параметры. Для замкнутых газотурбинных установок с турбокомпрессорным утилизатором и регенерацией теплоты КПД выше в 1,15-1,20 раза, чем для замкнутых газотурбинных установок с регенерацией теплоты, а удельная мощность больше в 1,5 раза. Исследования характеристик замкнутых газотурбинных установок на частичных нагрузках производились при генераторном и винтовом нагружениях, характерных для подводной техники. Установлено, что замкнутые газотурбинные установки с турбокомпрессорным утилизатором и регенератором теплоты на всех режимах нагружения имеют экономичность выше, чем замкнутые газотурбинные установки с регенераторами теплоты. Замкнутые газотурбинные установки на частичных нагрузках при винтовом типе нагружения более экономичны, чем на переменных генераторных нагрузках, и могут производить механическую и тепловую энергию, обеспечивая высокую энергоэффективность установки в подводном положении.

В статье приводится аналитический обзор основных методов улучшения рабочего процесса судовых дизельных двигателей со способом их систематизации и группировки. Изучен вопрос современных методов и способов повышения критериев экологичности, экономичности и энергоэффективности дизельного двигателя как основной судовой энергетической установки с учетом требований Конвенции МАРПОЛ-73/78, а также соблюдением правил российских классификационных обществ. На основе выполненного анализа представлена блок-схема методов усовершенствования рабочего процесса судового дизельного двигателя. Предлагаемая блок-схема дает возможность простоты выбора пользователем интересующего метода модернизации работы судовой энергетической установки с дальнейшим подробным его изучением. Отмечается, что объектом научного исследования являются методы усовершенствования рабочего процесса судовых дизельных двигателей. Результатами проведенного научного исследования являются: анализ как базовых, так и современных методов модернизации рабочего процесса судового дизельного двигателя с дальнейшей возможностью их систематизации и группировки в виде структурной схемы и реализация собранной и проанализированной информации в виде структурной схемы методов модернизации рабочего процесса судового дизельного двигателя. Отмечается, что исследования как современных подходов, так и базовых методов модернизации рабочего процесса судового дизельного двигателя проводились аналитическим методом с последующей реализацией в блок-схему. Имеет место уникальность блок-схемы и новизна, связанные с применением новых актуальных методов усовершенствования дизельного двигателя.

В статье предложен алгоритм управления, позволяющий осуществлять управление асинхронным двигателем оптимально по критерию минимума потерь энергии. В качестве показателя энергоэффективности управления используется отношение электромагнитный момент / потери мощности. Синтез системы управления осуществляется при помощи уравнений напряжения асинхронного двигателя. Применяются уравнения токов ошибок векторного управления, позволяющие перейти от дифференциальных уравнений 4-го порядка, описывающих динамику электромагнитных процессов асинхронного двигателя, к уравнениям 2-го порядка. Управление электромагнитными процессами ведется путем создания двух контуров управления токами намагничивания и нагрузки. Описана операция настройки контуров тока намагничивания и тока нагрузки на «модульный оптимум». В результате синтеза электромагнитных процессов формируется электромагнитный момент асинхронного электродвигателя. Высокое быстродействие и свойство робастности для системы управления обеспечиваются применением контуров виртуальной диссипации. Выполнено моделирование и сравнение предложенной оптимальной системы управления по критерию потерь энергии с системой управления при постоянном токе намагничивания. Выявлены зависимости показателя энергоэффективности от момента сопротивления на валу асинхронного двигателя и скорости вращения ротора асинхронного двигателя для сопоставляемых систем управления. Сравнение по показателю энергоэффективности и качеству динамических процессов выделяет преимущества предложенной системы управления над системой управления при постоянном токе намагничивания. Оптимальное управление по критерию потерь энергии позволяет управлять асинхронным двигателем с более высоким значением показателя энергоэффективности в отличие от системы управления, в которой поддерживается постоянство тока намагничивания. Качество динамических переходных процессов оптимальной системы управления по критерию потерь энергии ненамного уступает качеству динамических процессов системы управления с постоянным током намагничивания.

Статья посвящена разработке подходов, обеспечивающих безопасную работу автономной электроэнергетической системы в нештатных режимах, связанных с отказом ее элементов в процессе эксплуатации. Особое внимание уделено процессам, происходящим в сети при переходе одного из генераторов в двигательный режим работы. Обоснована актуальность рассматриваемой проблемы для автономных электроэнергетических систем. Показано, что применение выдержки времени при формировании сигнала на отключение вышедшего из строя агрегата, работающего с обратной мощностью, может не только способствовать развитию дефекта первичного двигателя, но и привести к исчезновению напряжения в автономной электроэнергетической системе. Данное обстоятельство обусловливает возможность возникновения аварийной ситуации, способной привести к аварии на объекте диагностирования с самыми тяжелыми последствиями. В работе сформулирована задача своевременного отключения неисправной машины в момент, когда ее нагрузка равна нулю, с целью предотвращения перегрузки обратной мощностью оставшихся в работоспособном состоянии первичных двигателей. Выполнен анализ области работоспособности системы, построенной в пространстве значений мощностей, развиваемых генераторными агрегатами, работающими параллельно. Обоснована необходимость в блокировании процесса диагностирования источников электроэнергии в режиме включения на параллельную работу одного из генераторов или в случае выхода из строя средств автоматизации автономной электроэнергетической системы. По результатам проведенного исследования предложен оригинальный диагностический признак, позволяющий идентифицировать неработоспособное состояние генераторного агрегата в процессе функционирования. Отмечается, что использование диагностического признака в целях предупредительного управления делает возможным отключение автоматического выключателя накануне перехода генератора в двигательный режим, обеспечивает предотвращение перегрузки сети автономной электростанции обратной мощностью и уменьшает вероятность дальнейшего развития дефекта отказавшей машины. Предложено математическое описание данного диагностического признака и методика определения численного значения формирующих его контролируемых параметров. На основе полученных результатов исследований разработан новый алгоритм предупредительного управления, обеспечивающий превентивную защиту сети от обратной мощности генератора. Продемонстрированы преимущества предложенного подхода перед существующими способами управления автономной электроэнергетической системой в нештатных ситуациях.

В статье рассмотрены традиционно используемые в качестве основных источников электроэнергии на морских судах генераторные агрегаты на базе электрических машин, работающие с постоянной частотой вращения: дизель-генераторы, газотурбогенераторы, паротурбогенераторы. Отмечается, что в последние десять лет возросла потребность разработки и создания новых высокоэкономичных источников электроэнергии, которые можно использовать на судах в составе единых электроэнергетических систем. К таким источникам можно отнести статические источники электроэнергии нового поколения: аккумуляторные батареи на новой элементной базе, суперконденсаторы, топливные элементы, солнечные батареи. Подчеркивается, что в связи с внедрением новых типов источников электроэнергии нужен переход на новые принципы построения судовых единых электроэнергетических систем. Для этого необходимо разработать типовые схемотехнические решения с учетом особенностей физических процессов в статических источниках и требований по согласованию параметров электроэнергии с судовой сетью. Возникает необходимость формулирования и введения в судовые нормативно-технические документы соответствующих терминов и определений. Проанализированы структурные и функциональные схемы различных типов судовых источников электроэнергии: традиционных генераторных агрегатов, вентильных генераторных агрегатов, вентильных статических источников. Рассмотрены их принципы действия, особенности физических процессов, преимущества и недостатки. Показаны типовые схемотехнические решения построения единых электроэнергетических систем на базе вентильных статических источников электроэнергии и вентильных генераторных агрегатов. Вентильные статические источники могут применяться в единых электроэнергетических системах с распределением на переменном и постоянном токе как в качестве основного, так и в качестве резервного источника электроэнергии. Сделан вывод о том, что наибольший технико-эксплуатационный эффект от применения вентильных статических источников может быть достигнут в единых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе. Предложены новые термины и определения для включения их в судовые нормативно-технические документы.

Статья посвящена модельному исследованию системы двунаправленных полупроводниковых преобразователей электрической энергии для зарядных станций электротранспорта, функционирующих в условиях ограниченной мощности городских электрических сетей переменного тока. Отмечается, что ограничение мощности может возникать в связи с устареванием электроинфраструктуры, а также с историческими, архитектурными или экономическими особенностями инфраструктуры города или его районов. Для применения в такой инфраструктуре зарядных устройств, выполненных в соответствии с последними стандартами и обеспечивающих высокие скорости заряда батарей электротранспорта, такого как электромобили или суда на электротяге, требуется преодолеть эти ограничения, что представляется возможным с помощью использования внешних по отношению к сети накопителей энергии, доставляемых на зарядную станцию. Обращается внимание на то, что в общем случае энергия из накопителей может использоваться как для обеспечения максимальной мощности нагрузки, так и для передачи мощности в сеть. Функция балансирования потребления между сетью и внешними накопителями возлагается на рассматриваемую систему двунаправленных преобразователей, состоящую из трехфазного активного двунаправленного мостового преобразователя со стороны накопителя и активного выпрямителя напряжения со стороны сети переменного тока, работающих на общее звено постоянного тока. Для реализации такой системы необходима гальваническая изоляция между терминалами преобразователя и внешним накопителем, которая обеспечивается за счет наличия высокочастотного силового трансформатора в трехфазном активном двунаправленном мостовом преобразователе, согласующего напряжения между терминалами. Отмечается, что трехфазный активный двунаправленный мостовой преобразователь управляется алгоритмом фазовой модуляции с коммутацией фазным сдвигом. Активный выпрямитель напряжения управляется алгоритмом пространственной векторной модуляции. Исследованы режимы работы системы, предполагающие передачу энергии из сети в звено постоянного тока через активный выпрямитель напряжения, передачу энергии из внешнего накопителя в звено постоянного тока через трехфазный активный двунаправленный мостовой преобразователь, совместную передачу энергии из сети и внешнего накопителя в общее звено постоянного тока и передачу энергии из накопителя в сеть. Проведенное модельное исследование показало работоспособность предложенной системы двунаправленных преобразователей и позволило выявить особенности работы при совместной передаче преобразователями энергии в общее звено постоянного тока, потребовавшие внедрения дополнительной перекрестной обратной связи между преобразователями.