SCI Библиотека

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 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.

Выполнен анализ библиографического материала, в котором исследована проблема человеческого фактора. Составлена репрезентативная выборка, полнота которой определялась критерием отсутствия новых трактовок термина «человеческий фактор». Составлен перечень определений этого термина, в каждом из которых выделена его основная суть, имеющая в разных источниках различную интерпретацию.

Выполнена классификация основополагающих толкований данного термина, из которых выделено пять групп: ошибки человека, характеристика профессиональная деятельность, характеристика человека, наличие структуры, важность и сложность предмета исследования.

Сделан вывод о том, что исследуемая тема деятельности человека при выполнении им профессиональных задач может быть описана следующими терминами: «человеческий элемент», «человеческий фактор», «успешная профессиональная деятельность», «человеческие факторы», «индивидуально-психологические свойства личности человека», «физическая и социальная среда», «состояние человека».

Даны определения каждого из указанных терминов. Предложена структурно-логическая схема взаимосвязи данных понятий. В качестве общего предлагается использовать термин «человеческий элемент» в виде сущностной части (элемента) сложной системы, в данном случае сложного технического устройства - судна, используя его как проявление человека в процессе профессиональной деятельности.

Отмечается, что обширный спектр человеческих проявлений представляет собой континуум, на одном полюсе которого находятся «ошибки» человека («человеческий фактор»), а другой полюс не имеет общепризнанного определения, поэтому предлагается использовать термин «успешная профессиональная деятельность».

Мотивацией для проявления профессиональной деятельности человека являются «человеческие факторы», которые включают его индивидуально-психологические особенности, физическую и социальную среду, в которой осуществляется данного рода деятельность, а также состояние специалиста, ее реализующую.

Предложенная структурно-логическая схема взаимосвязи понятий позволяет формулировать актуальные научные задачи, решение которых должно способствовать повышению безопасности плавания судна с помощью учета человеческого элемента.

Предложен метод определения широты места судна по глубине на основе нейронной сети, которая принимает на вход последовательность глубин, измеренных при помощи однолучевого эхолота и прогнозирует широту на момент измерения последней глубины. Сеть имеет два слоя. Первый слой содержит нейроны с функциями активации в виде гиперболического тангенса, второй состоит из одного нейрона, обладающего тождественной функцией активации. Набор учебных данных состоит из обучающей и контрольной выборок. Обучающая выборка формируется на основе слоя глубин, содержащегося в электронной навигационной карте. Контрольная выборка формируется путем псевдослучайных вариаций входных образцов из обучающей выборки. Каждая такая вариация соответствует постоянному изменению уровня моря вследствие ошибок измерений и/или колебаний ветрового и/или приливоотливного характера. Обучается сеть методом Adamax. Критерием эффективности обучения служит наибольшее значение модуля ошибки прогноза широты, определенное для образцов из контрольной выборки. После обучения сеть проходит тестирование на образцах, полученных аналогичным образом, как для контрольной выборки. Моделирование выполнено с использованием языка программирования Python. Для обучения и реализации работы нейронной сети используется библиотека TensorFlow. Моделирование выполнено для нескольких вариантов архитектуры сети, каждый из которых отличается количеством нейронов в скрытом слое. В результате было зафиксировано, что нейронные сети имеют тенденцию к обучению их прогнозированию широты места судна по последовательности глубин, что позволяет рассматривать их в качестве перспективного инструмента для решения задач батиметрической навигации.

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.

Состояние вопроса. Современные морские перевозки сталкиваются с вызовами, связанными с необходимостью повышения энергоэффективности и сокращения выбросов парниковых газов. Эти проблемы становятся особенно актуальными в условиях глобальной экологической политики и ужесточения международных стандартов энергоэффективности судов (EEDI, EEOI, CII). Одним из перспективных решений является использование географических информационных систем (GIS), которые позволяют оптимизировать маршруты судов, снижать топливные затраты и уменьшать негативное воздействие на окружающую среду. Однако степень их влияния на повышение энергоэффективности морских перевозок требует дальнейшего исследования.

Целью исследования является анализ влияния GIS-технологий на повышение энергоэффективности морских перевозок, а также оценка их воздействия на расход топлива и углеродные выбросы.

Методы исследования. В ходе исследования проведен анализ ключевых технологий GIS, включая спутниковый мониторинг, картографирование, моделирование и анализ данных, применяемых для оптимизации маршрутов судов. Методологический подход основан на экспериментальном моделировании, в рамках которого рассматривались три сценария судоходства: традиционная маршрутизация, динамическая оптимизация маршрутов и комбинированное управление маршрутом и скоростью с использованием GIS. Анализ проводился с целью оценки влияния данных подходов на расход топлива, выбросы углекислого газа и общую энергоэффективность судов.

Результаты. Результаты моделирования показали, что применение GIS позволяет снизить расход топлива до 20% и уменьшить выбросы CO2 до 21% по сравнению с традиционными методами навигации. Оптимизация маршрутов и скорости судов на основе данных GIS способствует снижению эксплуатационных затрат и повышению соответствия международным экологическим стандартам.

Заключение. Полученные данные подтверждают значительный потенциал GIS в повышении энергоэффективности морских перевозок. Внедрение этих технологий в управление маршрутами и эксплуатацией судов позволяет не только сократить топливные затраты и выбросы углерода, но и повысить экономическую эффективность морской логистики. Дальнейшая интеграция GIS с искусственным интеллектом и системами обработки данных в реальном времени может привести к еще большему повышению устойчивости и эффективности судоходной отрасли.

Сегодня трасса Северного Морского Пути является наименее протяжённым морским транспортным путём, который соединяет Страны Европы и страны Дальнего Востока.

Одним из ключевых преимуществ перевозок по Северному морскому пути является экономия времени, например, от Мурманска до Шанхая время движения грузов по Северному морскому пути сокращается практически в два раза, чем при перевозке другими маршрутами.

Северной морской путь является логистически стабильным, находится полностью в исключительной экономической зоне России, другие страны и силы не могут негативно влиять на процесс перевозок.

Проблемой перевозок в пространстве Северного морского пути является необходимость ледокольного сопровождения судов в большую часть времени года, что увеличивает стоимость транзита грузов, перевозимых морским транспортом по Северному морскому пути.

При этом значение Северного морского пути увеличивается: рост его перспектив связан, в том числе, с таким фактором, как Глобальное потепление. Северный морской путь становится международной магистралью.

Развитие Северного морского пути обеспечивает формирование транспортной артерии, которая представляет собой глобальный транспортный коридор. Китай и другие страны заинтересованы в использовании трассы Северного морского пути, которая обеспечивает наиболее короткий и безопасный маршрут между портами Европы и Азии.

Объёмы морских грузовых перевозок по трассе Северного морского пути растут, проект развития Северного морского пути называют наиболее эффективным инвестиционным транспортным мегапроектом в Российской Федерации.

Значение Арктических регионов в ближайшие десятилетия будет только возрастать, поскольку здесь находятся основная база энергоресурсов государства и национальная транспортная магистраль России — Северный морской путь, единственная океанская коммуникация, которая на всем своем протяжении проходит по территориальным водам Российской Федерации. В текущих геополитических условиях использование возможностей Северного морского пути является одним из ключевых приоритетов выстраивания мировой логистики. В этой связи значительно возрастает роль морских портов, расположенных вдоль арктического побережья. Порт Архангельск, исторически являющийся воротами в Арктику, не является исключением.

Исследование посвящено изучению роли морской экономики в становлении Китая как великой морской державы. Отмечается, что морская экономика в КНР в целом оказывает значительное влияние на развитие национального хозяйства, что обусловливается выбранной в эпоху политики реформ и открытости экономической моделью. Поскольку главным фактором роста в тот период стал выход КНР на мировые рынки, наибольшую роль сыграли прибрежные провинции на юго-востоке с созданными там специальными экономическими зонами, а морской транспорт стал главным логистическим средством экспортоориентированной экономики. В связи с этим сегодня морская экономика признается одним из ключевых компонентов развития Китайской Народной Республики. Более того, морская экономика была названа фундаментом создания великой морской державы -стратегии, принятой в КНР в 2012 г., и в значительной степени направленной на повышение лидерства Китая на мировой арене. Это еще в большей степени повышает статус морской экономики во внешней и внутренней политике Китая. Отмечается, что за последние 40 лет КНР удалось достичь внушительных успехов и занять лидирующие позиции во многих морских отраслях, в том числе, в судостроении, портовой системе и транспорте. Все это в совокупности является мощным фактором превращения КНР в великую морскую державу. Однако, в то же время, существует ряд угроз морской экономике Китая, связанных с безопасностью его судоходства в Индийском океане и в морях Ближнего Востока. Они оказывают глубокое влияние на восприятие Китаем своей национальной безопасности и развитии морской стратегии, что способствует совершенствованию его военно-морской мощи, как, например, создание флота открытого океана, строительство авианосцев, зарубежных военно-морских баз. Соответственно, поскольку эти проблемы тесно связаны с экономической безопасностью государства и геополитическими устремлениями, сегодня их решение занимает одно из ключевых мест в политике КНР.