Тема предлагаемого исследования обусловлена актуальностью разработки устойчивой системы позиционирования, являющейся альтернативой Глобальной навигационной спутниковой системы. Отмечается, что одним из возможных и экономически эффективных подходов является сочетание судового приемника ГНСС с навигационным радиолокатором. Ключевой задачей, которую необходимо решить, является идентификация нанесенных на карту объектов и эхо-сигналов, наблюдаемых с помощью РЛС. В работе рассматривается вопрос эффективности реализации нового метода автоматического опознавания ориентиров, основанного на использовании свойств внутренней геометрии полигона, сформированного такими объектами. Этот подход, основанный на геометрических свойствах, свободен от возможноговлияния преднамеренных помех радиоэфирного происхождения и является универсальным. Так, например,«радиолокационные ответчики», активируемые по сигналу РЛС трехсантиметрового диапазона, не удовлетворяют требованиям, предъявляемым перспективным РЛС с непрерывным сигналом. Подчеркивается, что опознавание на полигоне объектов, которые могут быть использованы в качестве ориентиров, относится к классу задач «устранение многозначности». Предлагается сформировать триангуляционный полигон, образованный устойчивыми эхо-сигналами от радиолокационных объектов. Идентификация навигационных ориентиров среди всех наблюдаемых объектов решается в локальной изометрии, где справедливыми являются аффинные преобразования и сохраняются основные параметры внутренней геометрии. Математическое моделирование, проведенное для пяти объектов, показало стабильное распознавание трех из них (заданных). Для приближения к реальной ситуации выполнялось моделирование в шумах. При значительных случайных погрешностях в моделируемых пеленгах и расстояниях наблюдалось уменьшение значимости целевой функции, т. е. опознаваемость объектов снижалась. Сделан вывод о том, что для уменьшения влияния этого эффекта целесообразно расстановку навигационных ориентиров выполнять так, чтобы небольшим изменениям в измеряемых навигационных параметрах соответствовали небольшие изменения в параметрах внутренней геометрии, т. е. необходимо улучшить обусловленность задачи.

Рассмотрен вопрос обеспечения надлежащей остойчивости судна, который находится в основе его эксплуатации. Отмечается, что поскольку метацентрическая высота является одним из важнейших и наиболее показательных критериев остойчивости, в настоящее время для расчета метацентрической высоты контейнеровоза используются принятые стандартные значения аппликаты центра тяжести контейнера. Это выражается в том, что алгоритмы ручных вычислений и программы расчета остойчивости учитывают итоговое значение аппликаты центра тяжести штабеля контейнеров в каждом бэе, не беря в расчет фактические аппликаты центра тяжести каждого отдельного контейнера. Целью данного исследования является сравнительная оценка влияния стандартного и фактического центров тяжести контейнера на метацентрическую высоту контейнеровоза. Для этого в работе были проанализированы рекомендуемыесхемы размещения генеральных грузов в контейнерах, приведенные в «Правилах перевозки грузов в контейнерах морским транспортом». Рассчитаны аппликаты фактических центров тяжести контейнеров для каждого варианта размещения груза. Выполнены экспериментальные загрузки крупнотоннажного контейнеровоза с использованием стандартных и фактических значений аппликат центров тяжести контейнеров. В результате было подтверждено, что в подавляющем большинстве случаев центр тяжести контейнеров находится ниже принятого стандартного положения. Сделан вывод о значительном влиянии фактического центра тяжести контейнера на метацентрическую высоту контейнеровоза таким образом, что фактическое ее значение оказывается больше стандартного расчетного значения. Обоснована целесообразность указания данных о высоте фактического центра тяжести контейнера в грузовых документах для дальнейшего учета при составлении «Грузового плана» и расчете остойчивости. Предложены рекомендации по актуализации некоторых нормативных документов, регламентирующих и учитывающих положение центра тяжести контейнера.

Темой настоящего исследования является такая важнейшая задача на сегодняшний день, как повышение безопасности водных путей при эксплуатации объектов водного транспорта. Отмечается, что туристическая деятельность на водном транспорте имеет огромное значение для развития привлекательности водных путей Российской Федерации в сфере услуг и дает определенный толчок для развития судостроения. На примере г. Санкт-Петербурга рассмотрены мероприятия, которые проводятся по привлечению иностранных туристических компаний и индивидуальных путешественников, при помощи разработки и внедрения различного рода услуг: длительных или кратковременных. Отмечается, что реализация таких мероприятий невозможна без организации проведения путешествий на судах и речного и морскогофлота. Представлен системный подход аспектов повышения безопасности водных путей, организации водного туризма и проблемы защиты окружающей среды. Рассмотрен комплекс природоохранных защитных мер для объектов водного туризма. Описаны объекты водного туризма различного типа и назначения, которые могут применяться как для кратковременных туристических мероприятий, так и для длительных путешествий. Дана общая оценка основных особенностей разных видов водного туризма и их влияния на окружающую водную среду. Установлены факторы формирования отрицательного влияния водного туризма, обеспечивающие целенаправленную и эффективную природоохранную деятельность. Предложенапоследовательность действий по разработке экологического обеспечения туристических мероприятий, направленных на повышение безопасности водных путей.

В работе рассматривается стратегия складирования контейнеров, основанная на информации об их повреждении. Отмечается, что часто в практике работы контейнерных терминалов выделяются специальные секции для установки поврежденных контейнеров. Предположительно такой подход минимизирует дополнительные движения, необходимые для выборки поврежденных контейнеров из штабеля. В исследовании приведены доказательства того, что собственники подтверждают ремонт не всех контейнеров, что приводит к необходимости производить выборку поврежденных контейнеров из специализированного штабеля. Отмечается, что этого можно избежать, если в сециализированный штабель будут попадать только контейнеры, ремонт которых гарантированно будет подтвержден. Одной из гипотез исследования является предположение о том, что для повышения эффективности данной стратегии можно использовать модель классификации, основанную на статистических данных о стоимости ремонта контейнера и сроке его эксплуатации. В статье приводится линейная модель классификации,обученная на небольшой статистической выборке. Доказывается, что такая модель может точно классифицировать 40 % контейнеров, ремонт которых будет подтвержден. Для анализа эффективности предлагаемой стратегии складирования используется имитационное моделирование. При этом рассматриваются три варианта: в специализированный штабель укладываются только контейнеры, которые были классифицированы как предназначенные к ремонту; в специализированный штабель укладываются все поврежденные контейнеры; контейнеры укладываются в минимальную позицию в штабеле. Доказывается, что первые две стратегии значительно увеличивают трудоемкость выборки контейнеров в неспециализированных штабелях. По результатам анализа отклоняется гипотеза об эффективности использования модели классификации для распределения контейнеров по штабелям. Наиболее эффективным подходом является равномерное распределение контейнеров по всем штабелям.

В статье рассматриваются вопросы создания действующей модели технического средства со специальным плавучим средством навигационного ограждения для информационного обеспечения проведения натурных испытаний беспилотных и безэкипажных судов и средств водного транспорта на тестовой акватории в Волго-Балтийском бассейне внутренних водных путей России. С этой целью были созданы действующие образцы технического средства, специального плавучего средства навигационного огражденияи удаленного рабочего места, которые в дальнейшем прошли испытания в реальных условиях эксплуатации. Отмечается, что сущность полезной модели заключается в расширении функциональных возможностейнавигационного буя, в том числе перспектив его использования в безэкипажном или автономном судоходстве, увеличении точности определения его местонахождения и упрощении конструкции за счет использования широкополосной беспроводной связи Wi-Fi и средств RTK-технологии. Это позволяет обеспечить прямую широкополосную беспроводную связь с судами, необходимую для оперативного обмена данными и осуществления приема, обработки и передачи RTK-поправок в приемник ГНСС, что, в свою очередь, дает возможность судам с более высокой точностью определять местоположение навигационного буя. Подчеркивается, что использование микроконтроллера с беспроводной Wi-Fi связью позволяет отказаться от внешних электрических или оптических разъемов для перепрограммирования (прошивки) устройства, что способствует дополнительному упрощению конструкции. Кроме того, введение в состав изделия интегрированного девятиосевого датчика 3D-положения и датчика температуры воды позволяет определять параметры окружающей водной среды, т. е. выявлять навигационные опасности мореплавания и сообщать о них приближающимся судам, что дополнительно расширяет функциональные возможности навигационного устройства.

Проблема, исследуемая в рамках настоящей работы, посвящена совершенствованию модели транспорта русловых наносов в реках. Отмечается, что к настоящему времени на практике используетсябольшое количество различных формул, предназначенных для вычисления расхода донных наносов в реках, однако надежность русловых прогнозов, выполняемых с использованием аппарата математического моделирования, по-прежнему остается достаточно низкой. Качество результатов, полученных при создании и верификации численных моделей расхода русловых наносов в реках, в значительной степени зависит от надежности используемых натурных данных. Подчеркивается, что традиционные способы измерения расхода наносов донными батометрами, применяемыми ранее при проведении наблюденийна гидрометеорологических станциях и постах Росгидромета, имеют достаточно большую погрешность. Обращается внимание на то, что необходимо развивать используемую базу данных, ориентируясь на другие, более точные способы измерений. Такая работа в течение длительного времени проводилась Государственным гидрологическим институтом. Отмечается, что данное направление исследований, основанное на использовании методики расчета расхода русловых наносов с использованием параметров донных гряд, может объективно привести к повышению качества прогнозов русловых переформирований на реках. С этой целью необходимо исследовать зависимости параметров донных гряд и скорости их перемещения от основных определяющих факторов. Полученные в настоящей работе с использованием аппарата многомерного регрессионного анализа зависимости параметров донных гряд: высоты гряды, длины гряды и скорости перемещения донных гряд, а также формула расхода донных наносов от определяющих факторов речного потока, были протестированы на основе материалов натурных и лабораторных измерений. Отмечается, что новые результаты дают возможность повысить качество и надежность моделирования транспорта наносов в естественных русловых потоках и могут быть рекомендованы для использования в расчетной практике.

Предлагается рассматривать любое перемещение судна как движение в трехмерном навигационном пространстве и отождествлять батиметрическую навигацию с трехкоординатным позиционированием судна при визуальном трехмерном представлении маршрутизации с постоянной индикацией поля глубин под килем судна. Принимается во внимание третья координата в виде отметки глубины, игнорируемая при плавании в открытом море, но обязательная в прибрежном плавании для безаварийного транзита судна в стесненных навигационных условиях. Выдвигается научная гипотеза о перспективности математического оперирования батиметрической базой данных с позиций теории приближения функций. Предполагается, что математическое моделирование генезиса рельефа морского дна эффективным образом может быть осуществлено на основе адаптированной гибридной В-сплайновой модели при синхронном отображении подводной топографии в электронной картографической системе. Обоснована целесообразность применения в математическом обеспечении бортового компьютера сплайновых конструкций для создания реалистичности синтезируемого изображения цифровой модели дна. Апробируется виртуальное реконструирование подводной топографии на базе собственных программных разработок при фактическом отказе от апелляции к зарубежным прикладным проектам. Выполнена трехмерная компьютерная визуализация фрагмента батиметрической карты пролива Чатем методом сплайн-аппроксимации с целью демонстрации принципиальной работоспособности предлагаемого алгоритма. Сделан вывод о том, что при навигации с синхронным представлением данных батиметрии обеспечивается наглядное безопасное судовождение в условиях минимального запаса под килем на основе компьютерного визуального эффекта постоянного позиционирования глубины. Приводится сравнительная оценка методов создания батиметрических карт, рассматриваются преимущества и недостатки каждого математического подхода. Расширяются аспекты применения математического аппарата сплайн-функций в рамках исследования проблемы изучения природных катастроф Земли. Рассматривается вопрос применимости цифровой батиметрии для численного моделирования оперативного прогноза распространения цунами. Сделано предположение о том, что применение методов сплайн-функций в батиметрии позволит оптимальным образом актуализировать горизонт планирования по созданию нового поколения трехмерных электронных навигационных карт.

Выполнено исследование различных способов восстановления бронзовых втулок скольжения судовых деталей наплавкой. Областью повышенного изнашивания бронзовых втулок скольжения судовых деталей является как наружная, так и внутренняя поверхность. Отмечается, что для судоремонтных предприятий предпочтительным является восстановление наружной цилиндрической поверхности детали, что значительно проще. Опыт ремонта облицовок гребных валов и наплавки полых цилиндрических втулок баллера показывает, что наплавка по наружной поверхности приводит к уменьшению внутреннего диаметра детали. Это дает возможность восстановления износа внутренней поверхности путемнаплавки наружной. Проведенные исследования направлены на определение максимально допустимого износа внутренней поверхности, который можно было бы восстановить наплавкой по наружной поверхности, и разработку технологии ремонта. Рассмотрены три способа наплавки, применяемых для выбора технологии восстановления: автоматическая под слоем флюса АН-348А на переменном токе - АДФ; в среде инертного газа (Аргон) постоянным током обратной полярности - МИГ; наплавка сжатой дугой токоведущей присадочной проволокой на постоянном токе прямой полярности - плазменная наплавка. Подчеркивается, что в процессе исследований, при сопоставлении трех технологий наплавки, варьировались число витков наплавки, погонная энергия, температура охлаждения, оценивалось качество поверхности и изменение внутреннего диаметра образцов. При этом предпочтительной технологией восстановления является плазменная наплавка, обеспечивающая высокое качество наплавляемой поверхности. Однако ее применение для рассматриваемого типоразмера детали целесообразно только при восстановлении внутреннего диаметра втулки до 2,0 мм. В процессе проведения исследования, после наплавки всеми способами, внутренняя поверхность втулок имела форму однополостного гиперболоида. Концевые участки, которые не удалось наплавить, практически не имели деформаций. Отмечается, что устранение этого недостатка технологически возможно установкой выводных «планок», т. е. колец, которые позволят выполнить наплавку по всей длине поверхности втулки. Анализ результатов экспериментов позволил сформулировать технологические рекомендации по восстановлению бронзовых втулок судовых деталей.

Статья посвящена изучению проблемы энергоэффективности, которая приобретает важное значение в судоходной отрасли. Отмечается, что большинство технических процессов, выполняемых на борту судна, так или иначе связаны с потреблением электрической энергии, что, в свою очередь, приводит к ужесточению требований, предъявляемых к качеству электрической энергии. Объясняется это тем, что различные потребители электрической энергии спроектированы для функционирования при определенных значениях электрических параметров, таких как номинальный ток, номинальное напряжениеи номинальная частота электрической сети. При этом необходимо учитывать тот факт, что ввиду неоднородности вольтамперных характеристик большое количество потребителей может оказывать отрицательное влияние на симметрию напряжения и тока. Данное явление может быть частично ослаблено путем внедрения преобразователей электрической энергии для питания потребителей, в том числе электрических двигателей, что также позволяет регулировать частоту вращения в широком диапазоне. Однако коммутации, протекающие в преобразовательной технике, будут являться источником высших гармоник. С целью минимизации влияния полупроводниковых преобразователей электрической энергии на сеть производителями могут быть использованы следующие технические решения: увеличение количества пульсаций напряжения входного выпрямителя, установка сетевого дросселя, применение активного фильтра гармоник, использование сглаживающих фильтров в DC-звене. В статье рассмотрены способы улучшения качества электрической энергии путем внедрения фильтров высших гармоник; записаны уравнения, позволяющие определить параметры элементов, входящих в фильтры; составлена компьютерная модель рассматриваемой электроэнергетической установки в среде динамического моделирования технических систем SimInTech; сняты графики изменения напряжения и тока при активно-индуктивной нагрузке.

Рассмотрен вариант решения транспортной проблемы г. Владивостока - его загазованности выхлопными газами автотранспорта, высокой плотности движения, транспортных заторов, а также загруженности прибрежных автотрасс юга Приморья за счет развития прибрежного и внутрипортового морского сообщения. Предложены способ и схема силовой комбинированной электроэнергетической установки для судов на подводных крыльях, использование которых позволяет существенно улучшить экологические показатели существующих установок, а также снизить расход горюче-смазочных материалов.Рассмотрены схемы силовых энергоустановок, наиболее перспективные для судов прибрежного и внутрипортового плавания. Показано, что для судов с традиционными дизельными установками целесообразно использовать систему электрического привода гребных винтов судна - гребную электрическую установку с несколькими дизель-генераторами. Отмечается, что при этом наиболее энергоэффективными являются комбинированные электроэнергетические установки, которые могут быть как параллельного, так и последовательного исполнения. В последнем случае судовую электроэнергетическую систему представляется целесообразным выполнять с шинами на постоянном токе. Выполненный экономический анализ показал, что судно с такой установкой имеет наименьшие эксплуатационные затраты. Аккумуляторное судно с нулевыми вредными выбросами в атмосферу имеет набольшую строительную стоимость и наибольшие эксплуатационные расходы при питании от береговой сети. Поэтому такие суда могут использоваться либо при наличии субсидий для компенсации необходимых затрат, либо при наличии ветровых или солнечных электростанций, электроэнергией которых обеспечивается заряд тяговых аккумуляторных батарей. Реализация предложенного варианта, который является конкурентноспособной альтернативой, позволит пассажирам в навигационный период существенно сократить проведенное в пути время благодаря более коротким морским путям при стоимости проезда, не превышающей установленную стоимость на автотранспорте практически по линиям, близким к прямым, по сравнению с извилистыми автодорогами.

В работе сопоставлена традиционная методика определения параметров электрического движения морских судов во вспомогательно-аварийных режимах при малых скоростях судна, дополненная расчетными соотношениями, позволяющими повысить точность расчета с учетом мощности судовой электростанции и расхода топлива. Отмечается, что упрощенные методики не требуют большого объема информации и вспомогательных диаграмм для определения мощности приводного двигателя, зависящего от сопротивления движению судна. В качестве примера рассмотрен контейнеровоз вместимостью 16000 контейнеров с главным двигателем 12 RTflex-96C фирмы WÄRTSILÄ-SULZER мощностью 61776 кВт с синхронным валогенератором / двигателем фирмы SIEMENS машиной мощностью до 6,6 МВт. Выполнен расчет в соответствии с рассмотренными методиками и обоснована возможность обеспечения вспомогательно-аварийного электродвижения судна для рассматриваемых схем. На примере показано, что при модернизации двигательной установки или проектировании новых судов целесообразно выполнять сравнение результатов методов расчетов мощности дизель-генераторов на грани минимально устойчивых оборотов главного двигателя, выбирая большее значение. Сравнение удельных и абсолютных расходов топлива, значения которых получены на базе известных аппроксимационных полиномов для низко- и высокоскоростных дизелей при вспомогательно-аварийном движении, показывает, что расход топлива при движении в рассматриваемом режиме до обеспечения минимально устойчивых оборотов главного двигателя меньше и это также позволяет сохранить моторесурс главного двигателя. Такое соотношение наблюдается на большинстве морских транспортных судов. Учитывая также, что дизель-генераторы работают почти с оптимальной нагрузкой, а главный двигатель - на холостом ходу, электрическое движение обеспечивает существенное уменьшение вредных выбросов в атмосферу. Данная работа может представлять интерес для специалистов, занимающихся технической эксплуатацией флота.

В настоящем исследовании рассмотрены энергетические характеристики реактивных двигателей с зубчатым статором и зубчатым ротором: активная мощность, полная мощность, потери мощности, коэффициент мощности, коэффициент мощности по первой гармонике (cos φ) и коэффициент полезного действия. Показано, что коэффициент мощности и коэффициент мощности по первой гармонике не могут превышать значения 0,27 и 0,5 соответственно. Исследование выполнялось с представлением всех переменных электропривода с реактивным двигателем в координатных осях d-q. На основе выражения для суммарных потерь мощности сформирован алгоритм энергетически оптимального управления электромагнитным моментом реактивного двигателя. При этом под энергетически оптимальным управлением понимается обеспечение заданного электромагнитного момента при минимальных потерях мощности. Алгоритм энергетически оптимального управления находится с помощью метода неопределенных множителей Лагранжа. Решение системы уравнений Лагранжа позволяет найти выражения для сигналов задания на контуры управления током намагничивания и током нагрузки. На основе этих сигналов задания формируется алгоритм оптимального управления, при котором реализуется два режима управления: режим энергетически оптимального управления на линейном участке кривой намагничивания и режим с постоянным номинальным намагничиванием в зоне магнитного насыщения магнитопровода. Приведены структурная схема системы энергетически оптимального управления электромагнитным моментом, а также результаты моделирования, выполненного на основе этой схемы. Указаны условия, при которых обеспечивается энергетически оптимальное управление. Выполнено сравнение результатов моделирования и ограничительных характеристик алгоритма энергетически оптимального управления электромагнитным моментом с алгоритмом управления с постоянным намагничиванием.

В статье рассмотрен опыт и результаты проведения швартовных и ходовых испытаний единой электроэнергетической системы (ЕЭЭС) с системой электродвижения (СЭД) круизного судна «Княгиня Ольга» - первого речного судна, на котором установлена ЕЭЭС с СЭД. Особенностью СЭД является применение полупроводникового преобразователя частоты на базе активного выпрямителя. Опыт проведения испытаний ЕЭЭС с СЭД и винто-рулевыми колонками судов данного типа в России отсутствовал. Рассмотрены выполняемые в процессе проведения испытаний ЕЭЭС процедуры проверки качества электроэнергии в судовой сети, устойчивости автономной и параллельной работы дизель-генераторов, распределения активной и реактивной нагрузки; при проведении испытаний СЭД осциллографировались переходные процессы разгона, торможения и реверса СЭД путем разворота винто-рулевой колонки, измерялось время переходных процессов. Успешно проведенные испытания подтвердили соответствие разработанной ЕЭЭС с СЭД требованиям заказчика и правилам Российского речного регистра. Во всех режимах эксплуатации судна ЕЭЭС с СЭД работает устойчиво, качаний реактивной и активной мощности между ГДГ и ГЭУ не наблюдалось. Коэффициент несинусоидальности формы кривой напряжения в процессе проведения испытаний ЕЭЭС с СЭД не превышал 6,5 %. При этом следует отметить, что в составе СЭД применялся полупроводниковый преобразователь частоты (ППЧ) с активным выпрямителем, подключенным напрямую к главному распределительному щиту. Получен значительный научно-технический опыт разработки программ и методик испытаний и проведения швартовных и ходовых испытаний ЕЭЭС с СЭД переменного тока с винто-рулевыми колонками и ППЧ на базе активного выпрямителя.