ВЕСТНИК ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМ. АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

В статье выполнен анализ современного состояния рыбопромыслового флота Республики Крым. Указаны проблемы недостаточно эффективного его использования и низкого темпа развития, причинами которых в значительной степени являются моральный износ судов и главных и вспомогательных элементов энергетических установок, а также нерациональная организация системы технической эксплуатации флота. Выполненный анализ позволил выявить причины низкой конкурентоспобности находящегося в эксплуатации специального рыбопромыслового оборудования, играющего важную роль при ведении промысла гидробионтов. К основным из них относятся несовершенство методов расчета и проектирования, неполнота нормативной базы по расчету эксплуатационных нагрузок, отсутствие разработанных систем автоматизированного управления и соответствующего программного обеспечения, позволяющие адекватно учитывать специфику работы рыбопромыслового оборудования. Отмечается, что при создании нового грузоподъемного оборудования рыбопромыслового судна необходимо применение системного метода проектирования с целью обеспечения требуемых показателей мощности, грузоподъемности, скорости, энергетических показателей, стабильности нагрузки, эксплуатационной и экологической безопасности, а также экономической эффективности. Современные методы проектирования машин и механизмов предполагают разработку адекватных математических моделей, которые воспроизводят в пространстве и времени их состояние под действием влияния эксплуатационных нагрузок, учитывающих внутренние и внешние факторы. Приведено описание алгоритма эксплуатационно-стоимостного анализа с использованием математической модели системы привода грузоподъемного устройства. Проектирование и модернизация рыбопромыслового оборудования с использованием предложенного алгоритма позволят обеспечить баланс между эксплуатационными и стоимостными характеристиками оборудования, что является необходимым условием для создания современных конкурентоспособных судовых технических средств.

Темой исследования является анализ проблемы транспортного обслуживания пунктов с необорудованным берегом, расположенных в большинстве на побережье арктических морей и Дальнего Востока, которая является актуальной на протяжении нескольких десятилетий. Отмечается, что в отличие от обычной практики грузовых операций у причалов и на рейде в условиях необорудованного берега погрузка / выгрузка зачастую осуществляется в условиях касания судном грунта, при этом имеет место повреждение корпуса судна, а иногда в аварийной ситуации для спасения экипажа и судна необходима принудительная посадка судна на мель. Отмечается, что вследствие этого необходимо наличие системы предварительной оценки контактных условий при частичной посадке судна на грунт. В статье представлена математическая модель для жесткого корпуса судна, садящегося на мель, при этом проникновение в грунт малό по сравнению с возвышением носовой части (судно рассматривается как упругий брус). Показано, что первый контакт между носовой частью судна и грунтом приводит к высокому пику нагрузок, затем судно продолжает частичное скольжение вверх по уклону. При этом силы инерции в качестве аппроксимации рассматриваются как малые по сравнению с силами реакции грунта и гидростатическими силами. Помимо силовых воздействий учтены динамические характеристики конструкции прогибающегося корпуса. Полученное решение системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих движение судна при посадке на мель, включает продольную, вертикальную и наклонную составляющие. Предложенное решение позволит рассчитать контактные усилия, возникающие в момент соприкосновения корпуса с грунтом, с учетом ударной нагрузки и особенностей конструкции судна.

В статье раскрывается содержание основных принципов проблемно-ориентированного моделирования в исследовании интегрированной автоматизированной системы управления запасами и транспортно-технологическими процессами. Рассматриваются один из методологических аспектов создания автоматизированных систем моделирования: концептуальная математическая модель анализа и нормирования технико экономических показателей, а также функционирование систем материально технического обеспечения: моделирование системы (поставка - транспорт). Решены задачи взаимодействия и взаимосвязей, оптимизации ресурсопотоков, повышения эффективности принятия управленческих решений. Показано, что моделирование потоков ресурсов предусматривает корректировку путем итеративного перераспределения межрегиональных и внутрирегиональных поставок по поставщикам и потребителям. Отмечается, что совмещение номенклатурных позиций в одну поставку ведет к экономии издержек формирования запасов за счет уменьшения числа заказов. Подчеркивается, что для создания эффективных автоматизированных систем управления необходимо подробно исследовать первичный объект - непосредственно систему материально-технического обеспечения. Создание прикладного математического и программного обеспечения является перспективным направлением решения этой проблемы и развития его как системы автоматизированного моделирования. В связи с этим при создании таких автоматизированных систем управления наиболее целесообразным является использование модельно-ориентированного подхода, основанного на принципах системного анализа, стандартизации, классификации и модульности. Показано, что использование проблемно-ориентированного подхода при создании автоматизированной системы моделирования позволяет снизить трудоемкость ее разработки и реализации, обеспечить возможность не только унифицировать алгоритмы решения задачи, но и применить стандартные методы обработки результатов экспериментов.

Темой исследования являются все более востребованные в настоящее время для безопасной морской деятельности системы динамического позиционирования и низкоскоростного маневрирования.

Отмечается, что широкое применение системы динамического позиционирования находят не только в нефтегазовой промышленности, но также и на судах снабжения, баржах и буровых установках, океанских лайнерах и грузовых судах.

Разработка и анализ систем управления для эффективной работы системы управления судном с динамическим позиционированием требует использования его математической модели, на основе которой производится исследование синтезированных систем управления.

В статье предлагается для моделирования общая структура системы управления судна с динамическим позиционированием. Система управления представлена совокупностью объекта управления (в данном случае морского судна), задающего устройства, устройства управления (контроллера), а также информационно-измерительной системы.

В статье рассмотрена математическая модель плоскопараллельного движения судна, описывающая движение судна в трех обобщенных координатах: поступательное продольное движение, боковой снос и рыскание. В качестве примера рассмотрены два типа судов с различными движительными системами: суда, оснащенные двумя кормовыми азимутальными винторулевыми колонками и носовым туннельным подруливающим устройством, и аналогичные суда, оборудованные носовой винторулевой колонкой. Упоры, формируемые движительными устройствами судов, определяются посредством связи с обобщенными силами и моментами через матрицу тяги для соответствующей кинематической схемы.

Приведенные движительные схемы обеспечивают возможность удержания судна в режиме динамического позиционирования. Описание математических моделей представлено в виде векторно-матричных нелинейных дифференциальных уравнений. Используемый для представления математических моделей судов математический аппарат позволяет использовать модели для синтеза и моделирования систем управления.

Приведены структура программной реализации системы управления, выполненная в среде Matlab, описание разработанных модулей и результаты моделирования.