Статья: КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ИЗОПОВЕРХНОСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ВТОРИЧНЫХ ФАКТОРОВ МЕТОДОМ СПЛАЙН-АППРОКСИМАЦИИ КАК УСЛОВИЕ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОБСЕРВАЦИЙ E-LORAN (2024)

Выполнен сравнительный анализ результатов измерений гидроабразивного износа форсунок струйных насосов, используемых на гидроперегружателях, задействованных на перекачке суспензии воды с песком, и результатов моделирования потока в камере всасывания насоса в районе форсунок.

Моделирование осуществлялось с использованием программного комплекса Fluent в составе программного продукта Ansys. При этом вместо пульпы во всасывающем патрубке смоделирована чистая вода с учетом того, что концентрация песка в суспензии составляет примерно 10 % по объему, поэтому траектории движения частиц песка совпадают с линиями тока воды.

Результаты моделирования показали, что углы атаки на ближнюю к пульпопроводу поверхность форсунки, примыкающую к ее выходному отверстию, близки к нулю, тогда как углы атаки на поверхность форсунки, дальнюю от пульпопровода, существенно отличаются от нуля и составляют 20-50о - значения, при которых гидроабразивный износ возрастает в несколько раз по сравнению с углами атаки, близкими к нулю.

Результаты моделирования подтверждены также обследованием изношенных форсунок: их носовая часть изнашивается по окружности неравномерно - с большей скоростью изнашивается сторона, дальняя от пульпопровода, что приводит к появлению скоса плоскости носового отверстия форсунок, при этом угол скоса достигает 20-25о. Значения микротвердости носовой части изношенной форсунки также соответствуют результатам моделирования.

Измерения показали, что микротвердость носовой части форсунок неравномерна по окружности и наиболее изнашиваемая сторона носика форсунки имеет наименьшую микротвердость. Данный факт свидетельствует о том, что разные районы поверхности носовой части форсунок отличаются друг от друга жесткостью схемы напряженного состояния при гидроабразивном воздействии, что может быть в дальнейшем использовано при выборе режимов лабораторных испытаний на гидроабразивный износ.

Рассмотрено причальное оборудование двух причалов АО «Троица»: «Причал перегрузки нефтепродуктов» и «Железобетонный причал с подкрановыми путями» порта Чайка (г. Северодвинск), которые были введены в эксплуатацию более пятидесяти лет назад.

В связи с частичным отсутствием проектной и полным отсутствием исполнительной документации, а также установкой на причалах нестандартных причальных устройств было принято решение о проведении валидации (проверки в целях доказательства того, что оборудованием можно пользоваться по назначению) швартовных тумб путем выполнения натурных экспериментальных исследований.

В связи с истечением нормативного срока службы ООО Научно-исследовательское объединение «Плеяда» (г. Новороссийск) в 2021 г. был выполнен теоретический расчет для определения несущей способности швартовных тумб.

Целью исследования являлась проверка безопасности функционирования имеющихся в наличии швартовных устройств в существующих условиях работы причальных сооружений. Объектом исследований являлись нестандартные швартовные тумбы, на которые отсутствовала документация об операционном контроле в период строительства, и акты ввода в эксплуатацию.

В качестве предмета исследований рассматривались процессы изменения технического состояния и определения несущей способности тумб. Было установлено, что швартовные тумбы исследованных причалов пригодны к эксплуатации для обеспечения швартовки судов, не превышающих по своим параметрам расчетное значение, и соответствуют требованиям пп. а п. 191 «Технического регламента о безопасности объектов морского транспорта» от 12 августа 2010 г. № 620 (с изм. на 7 октября 2019 г.).

Приведены результаты органолептического и инструментального обследований с применением электронного динамометра АЦД/1Р-250/7И-2. Сделан вывод о том, что корректная оценка технического состояния причального оборудования достигается при должной организации экспертной службы в сочетании с непрерывным деформационным мониторингом.

В статье представлена методика планирования перевозки и выгрузки контейнеризованных грузов во внепортовых условиях, направленная на достижение наиболее эффективного по трудозатратам результата.

Отмечается, что эффективность использования средств морского транспорта для обеспечения перевозок в значительной степени зависит от наличия и технического состояния портов и портовых сооружений.

Исследование способов подготовки необорудованного морского побережья для организации временных перегрузочных пунктов имеет актуальное значение в связи с постоянной необходимостью осуществления снабженческих перевоок в арктические пункты назначения. В специфических условиях Арктической зоны Российской Федерации особую специальную подсистему перевозок формирует регулярный северный (экспедиционный) завоз.

Подчеркивается, что несмотря на значительный объем научных исследований в области транспортного обеспечения частные задачи научного обоснования транспортно-технологических систем перевозок во внепортовых условиях в настоящее время исследованы недостаточно.

Обоснована необходимость разработки новых технических решений для выполнения рассматриваемой задачи с учетом того, что современные условия реализации перевозок грузов предполагают в общем случае применение двух технологических схем транспортировки контейнеризованных грузовых единиц из трюма судна в прибрежную зону в каждом из пунктов назначения перемещением каждой отдельной единицы с использованием плашкоута или вертолета. Для повышения эффективности функционирования транспортно-технологической системы перевозок во внепортовых условиях в дополнение к существующим предлагается альтернативная схема, основанная на использовании саморазборных понтонов (лихтеров) при выгрузке грузов на необорудованное побережье.

Отмечается, что методика планирования перевозки и выгрузки контейнеризованных грузов во внепортовых условиях базируется на том, что частным объектом исследования являются технологические схемы транспортировки определенных объемов партий контейнеризованных грузовых единиц различных категорий, реализуемые в рамках заданного пункта назначения.

В статье представлены исходные данные и расчетные характеристики, используемые в процессе реализации методики, а также структура разработанной методики, описанной в виде блок-схемы. В предложенной методике выполнено вычисление комплексного показателя предпочтительности для каждой рассматриваемой технологической схемы. Рассматриваемая методика позволяет определить наиболее предпочтительную технологическую схему из набора альтернативных схем.

В статье рассмотрена задача проектирования контейнерной линии, являющаяся особенно актуальной в современных мировых политических и экономических условиях, когда поиск оптимальных решений для бизнеса жизненно необходимым. Обсуждаются современные подходы к формулировке задачи проектирования контейнерной линии и методы ее решения, рассматриваемые в отечественной и иностранной литературе.

Описываются четыре вида линейных сервисов, встречающихся в рамках проектирования контейнерной линии: простой сервис, «бабочка», «маятник» и сложный сервис. Основное внимание в работе уделено простому сервису, который может быть сведен к задаче коммивояжера.

Предложена новая формулировка задачи и на ее основе рассмотрен пример описания проектируемой линии: контейнерная линия, базирующаяся на один отечественный морской порт (Владивосток) и четыре морских порта КНР.

Отмечается, что задача может включать другие оптимизационные подзадачи, в том числе задачу распределения множества грузопотоков, решение которых является важным для нахождения рациональных вариантов проектируемой контейнерной линии, но в данной работе не рассматривается, поскольку выходит за пределы настоящего исследования.

Описана генерация вариантов линейных сервисов в виде последовательности обхода портов, проанализированы некоторые ее результаты. Среди сгенерированных вариантов выбран оптимальный, который в виде частного случая одновременно имеет как наименьшие затраты на введение контейнерной линии в эксплуатацию, так и наибольшее количество обслуживаемых контейнеропотоков.

Отмечается, что этот вариант является оптимальным лишь в сгенерированной области решений и может не являться оптимальным для рассмотренного примера задачи.

Темой работы является исследование отрицательного воздействия на окружающую среду угольных терминалов морских и речных портов в результате их деятельности. Отмечается, что работа технологического оборудования терминалов приводит к высоким концентрациям запыленности воздуха и пылевыбросам сыпучего груза. Основными источниками пылевыбросов и пылеуноса являются открытые склады хранения угля. В течение последних 8-10 лет для борьбы с пылением на открытых угольных складах и портовых терминалах получили применение пылезащитные экраны, однако процессы взаимодействия ветровых потоков со штабелями портовых открытых сладов и сетчатыми экранами изучены недостаточно. В связи с указанными обстоятельствами целью настоящей работы является оценка в лабораторных условиях работоспособности сетчатых экранов по снижению запыленности воздуха и пылевыброса сыпучего груза при его хранении на портовых открытых складах. В процессе проведенного лабораторного исследования модели штабелей открытых складов выполнялись в определенном масштабе, что позволило использовать натурный сыпучий груз и реальные сетчатые экраны. В работе представлены результаты исследований работоспособности мягких сетчатых экранов по снижению пылевыбросов с открытых портовых складов при хранении сыпучих грузов с учетом направлений и скорости ветровых потоков на штабели этих складов с различными формами поперечных сечений штабелей. В ходе проведения исследований были получены результаты, свидетельствующие о том, что сетчатые экраны являются эффективными устройствами, снижающими скорость ветрового потока внутри периметра экрана. При этом форма поперечного сечения штабеля не оказывает влияние на их работоспособность, а уровень работоспособности сетчатых экранов по уменьшению запыленности воздуха и размера выброса со штабелей складов с различной формой поперечного сечения зависит от направления и скорости ветрового потока. Применение мягких сетчатых экранов, расположенных по периметру штабеля открытого склада с углем, позволяет значительно уменьшить запыленность воздуха и пылевыброс при воздействии ветра.

Рассмотрены вопросы современного состояния и стандартизации батиметрической съемки, регламентируемые Международной гидрографической организацией.

Отмечается, что четвертая редакция Стандартов S-44 явилась «революционной», ознаменовав собой начало эры современной электронной гидрографии, основанной на понятии «категорий съемки рельефа», обусловленной новыми возможностями глобальных навигационных спутниковых систем и электронных гидрографических информационных систем.

Дана характеристика изменений, внесенных в Стандарт S-44, с 4-й (1998 г.) по 6-ю (2022 г.) редакции.

Проанализированы основные отличия 5-й редакции (2008 г.) и уточненной 6-й версии редакции (2022 г.). Особое внимание уделено вопросу эволюции понятий «батиметрическая модель» и «обнаружение объектов».

Указано, что основой новой парадигмы Стандартов S-44 является требование «батиметрического покрытия» и отказ от понятия «полное обследование морского дна», впервые введенного в 5-й редакции S-44. В результате введения понятий «батиметрическое покрытие» и «обнаружение объектов» в 6-й редакции S-44 впервые оказалось возможным отказаться от такого важного гидрографического параметра, как подробность промера («междугалсовое расстояние»).

Подчеркивается, что совместное применение понятий «батиметрическое покрытие», «обнаружение объектов» и «поиск объектов» привело к необходимости использования в 6-й редакции S-44 такого нового инструмента для проектирования и формирования краткой характеристики съемки, как «матрица спецификаций». Отмечается, что в 6-й редакции S-44 впервые введено понятие «батиметрическая модель», связанное с гридом (регулярной сеткой глубин).

Даны критические комментарии к сведениям об использовании сеточных батиметрических моделей, приведенных в приложениях, не являющихся частью S-44(6.1).

Проанализированы предложения по формированию апостериорной модели неопределенностей результатов съемки рельефа дна, актуальной для площадной съемки с использованием многолучевых сонаров, необходимые для подтверждения выполнения заданной категории S-44.

Указано, что в трех последних редакциях S-44 для оценки планового положения использован термин «стандартное отклонение» без конкретного указания связанной с ним доверительной вероятности. Это требует дополнительных пояснений и уточнений в части рекомендации, касающейся применения коэффициента 2,45 для расчета величины суммарной горизонтальной неопределенности. Обращается внимание на недостаточную проработку в 6-й редакции S-44 вопросов, связанных с альтернативным способом определения поправок уровня на основе высокоточного определения высот нулей глубин в геоцентрической системе координат.

Обоснована необходимость включения в последующую редакцию S-44 спецификаций по контролю качества результатов площадной батиметрической съемки.

Отмечается отсутствие новых российских спецификаций выполнения гидрографических съемок, основанных на Стандартах S-44 Международной гидрографической организации, и необходимость их разработки, согласования и утверждения

Предложен метод определения места судна по глубинам на основе нейронной сети, которая принимает на вход последовательность глубин, измеренных при помощи эхолота, а прогнозирует широту и долготу судна на момент измерения последней глубины. Нейронная сеть имеет архитектуру сети прямого распространения с несколькими скрытыми слоями и полными связями, удовлетворяющую условиям универсальной аппроксимации в соответствии с теоремой Стоуна - Вейерштрасса. Для обучения используется алгоритм Adamax при условии контроля наибольшего значения модуля невязки на каждой итерации. Моделирование выполнялось с использованием языка программирования Python и библиотеки Tensorflow. Модельная поверхность рельефа дна была представлена в виде многочлена второго порядка. Образцы получены на основе виртуальных измерений глубин в узлах координатной сетки с пространственным разрешением не хуже, чем один кабельтов. После сбора образцов выполнялось обучение нейронной сети, в ходе которого не использовалась контрольная выборка. В обучении участвовало несколько нейронных сетей, отличающихся количеством скрытых слоев, а также количеством нейронов в них. После обучения было проведено тестирование, которое предполагало движение судна вдоль меридианов, в точности не совпадающих с используемыми для формирования обучающей выборки. При этом наряду с вариантом средних по долготе меридианов рассмотрен вариант выбора меридианов с использованием датчика случайных чисел равномерного распределения. В результате тестирования все рассмотренные сети показали примерно одинаковую приемлемую навигационную точность, близкую к точности, полученной на обучающей выборке.