Научные проблемы водного транспорта

Оценка некоторых гидродинамических характеристик подводного крыла вблизи свободной поверхности с помощью «ANSYS FLUENT»

2025-06-23T06:31:41+00:00

В настоящей статье рассматриваются несколько задач по определению гидродинамических характеристик подводного крыла в программном комплексе ANSYS Fluent при различных заглублениях крыла. Целью выполненных исследований является учет особенностей применения указанного комплекса для решения задач обтекания различных тел жидкостью. Верификация результатов численных экспериментов осуществляется путем сопоставления с известными экспериментальными данными, полученными различными авторами. В отечественной литературе опубликованы результаты испытаний крыла при различных заглублениях и углах атаки, выполненные в 60-х годах прошлого века. В настоящей статье показано, что максимальное расхождение в величинах коэффициента подъемной силы численного и модельного экспериментов не превышает 10%. В зарубежной литературе опубликованы экспериментальные результаты определения коэффициентов подъемной силы и сопротивления крыла, выполненные сравнительно недавно с использованием современной аппаратуры. Численные эксперименты, выполненные авторами настоящей статьи, показали, что в данном случае расхождение в результатах не превышают 4%. На основании полученных результатов делается вывод о возможности использования указанного комплекса для решения ряда задач, связанных с проектированием крыльевых систем.

Исследование влияния заострения оконечностей на погрешность определения водоизмещения методом драфт-сюрвея при общих продольных деформациях корпуса судна

2025-06-23T06:31:39+00:00

В работе исследуется на 3D-моделях объектов с упрощенными обводами на базе параллелепипеда влияния заострения батоксов и ватерлиний на погрешность определения величины водоизмещения методом драфт-сюрвея при получении корпусом судна общих продольных деформаций относительно миделя в виде прогиба, перегиба и кручения, при исходной посадке прямо и на ровный киль и отсутствии строительного дифферента. В качестве объекта исследования был выбран понтон с размерениями: длина наибольшая / длина между перпендикулярами / ширина / высота борта / осадка (в полном грузу) в метрах составляют L_Н/L_ꞱꞱ/B/H/T=85/83/16,5/3,3/2,5. Обводы оконечностей изменялись подъемом батокса и/или остроты ватерлинии с изменением коэффициентом общей полноты оконечностей (длиной по 0,15L_Н≈0,154L_ꞱꞱ) . Стрелки изгиба корпусов судов выбирались в пределах существующего реального относительного диапазона от 0 до 0,005 в долях от длины корпусов по конструктивной ватерлинии. Подбиралась посадка судов таким образом, чтобы среднее значения шкал осадок у деформированных корпусов совпадало со значениями при отсутствии общих продольных деформаций. В результате получены графические зависимости связи коэффициентов полноты корпуса и относительной погрешности определения водоизмещения методом драфт-сюрвея при общих продольных деформациях корпуса. В частности, получена зависимость влияния остроты ватерлинии и батоксов в оконечностях по отдельности и их совместного влияния. Получено, что при общей продольной деформации корпуса погрешность водоизмещения от изменения заострения батокса зависит существенно меньше, чем от заострения ватерлиний при использовании метода драфт-сюрвея.

Исследование математической модели оптимизации характеристик контейнерного судна

2025-06-23T06:31:41+00:00

Проектирование современного морского судна неразрывно связано с созданием его «электронной копии», реализуемой в виде математической модели. При этом, она содержит в себе не просто минимально необходимые для дальнейших расчетов формулы, зависимости и переменные, но и обеспечивает целостность, объективность и всесторонность данных об исследуемом объекте в некоторой области поиска решения. В совокупности с применяемым алгоритмом оптимизации, за который в настоящей работе выбран метод случайного поиска, реализована система расчета характеристик контейнерного судна с оптимизацией по заданному критерию эффективности в виде приведённых затрат. В статье приведены результаты расчёта характеристик фидерного контейнерного судна, выполненный в разработанной программе оптимизации, и анализ свойств математической модели на основе данных численных экспериментов, позволяющих оценить ее адекватность, чувствительность и устойчивость. Сравнение полученных результатов с реально существующими контейнерными судами позволило исследовать поведение математической модели в области наивысшей точности, и обосновать отклонения полученных оптимальных экспериментальных данных по заданным определяющим переменным от сравниваемого проекта судна.

Роль и место научных и проектных организаций судостроительной отрасли в научном сопровождении проектов освоения морских месторождений

2025-06-23T06:31:41+00:00

В статье рассматривается роль и место научных и проектных организаций судостроительной отрасли России. В качестве примеров представлены несколько компаний, которые непосредственно участвуют в научном и научно-техническом сопровождении судостроительной и нефтегазовой отраслей. Рассматриваемые в работе компании вносят ощутимый вклад в сложные процессы освоения морских месторождений, а также осуществляют контроль за обеспечением безопасности выполняемых работ на месторождениях континентального шельфа. В современных условиях результаты деятельности представленных в статье компаний являются критически важными с точки зрения обеспечения импортонезависимости Российской Федерации.

Кроме того, в работе приведена информация о российских мультидисциплинарных научных и отраслевых центрах, а также о технологических научных центрах отечественных нефтегазовых компаний. Особое внимание уделено описанию функциональных областей таких центров, что позволяет получить представление об их роли, задачах и значимости в условиях быстроменяющегося рынка и новых технологических вызовов.

В результате исследования сделаны выводы о том, как эффективное взаимодействие между различными научными и проектными организациями способствует достижению высоких результатов в исследованиях и при разработке инновационных технологий в столь важных отраслях экономики, как судостроение и топливно-экономический комплекс. Интеграция результатов совместной деятельности научных и производственных предприятий может служить важным фактором, способствующим устойчивому развитию и технологическому прогрессу Российской Федерации в сфере судостроения и нефтегазодобычи.

Проектирование обитаемых пространств малых пассажирских и прогулочных судов

2025-06-23T06:31:41+00:00

В статье рассмотрены современные подходы к созданию обитаемых пространств на малых судах, предназначенных для отдыха, туризма, перевозки пассажиров. Указывается, что правильнее говорить об обитаемых пространствах, чем об интерьере судна, поскольку эти пространства могут находиться на открытых палубах. Дизайн их разделен на компоновку и стайлинг. Перед началом проектирования, необходимо выполнить анализ функций на борту судна, после чего переходить к размерам пространств, и только потом определять размерения судна и его экстерьер. Дополнительно рассмотрены вопросы безопасной компоновки и травмобезопасности, дизайна освещения. Приведены приемы работы над дизайном, чтобы скрыть возможные видимые дефекты и обеспечить вид из помещений. Показана работа дизайнера над стилем и порядок представления документации дизайн-проекта.

Комплексный подход к оценке влияния стохастических факторов на процессы износа подшипников траловых лебедок

2025-06-23T06:31:39+00:00

Подшипники, установленные на валу барабана траловой лебедки, являются одними из наиболее нагруженных и ответственных элементов конструкции. Они обеспечивают вращение барабана, воспринимают значительные радиальные и осевые нагрузки, возникающие при постановке и выборке трала. Надежность подшипниковых узлов напрямую влияет на безотказность работы всей лебедки, производительность промысла и затраты на техническое обслуживание. В данной статье рассматриваются основные аспекты надежности подшипниковых узлов, факторы, влияющие на их работоспособность, определение нагрузки, действующей на подшипниковый узел. Нестационарный характер нагрузки определяется множеством факторов, включая гидродинамическое сопротивление трала при его движении в водной среде, изменение глубины траления, неравномерность наполнения трала объектами лова, влияние морского волнения на судно, а также маневрирование судна в процессе траления. Данные факторы создают сложный спектр переменных нагрузок, воздействующих на подшипниковые узлы барабана траловой лебедки.

Характеристики рабочего колеса турбомашины с радиальными лопатками симметричного профиля в режиме компрессора

2025-06-23T06:31:41+00:00

В работе приведены результаты исследований характеристик рабочего колеса турбомашины с радиальными лопатками симметричного профиля, в котором часть лопаток работает в турбинном режиме, часть лопаток работает в компрессорном режиме. Такое сочетание режимов обеспечивается парциальным подводом рабочего тела. Характеристики компрессорной части лопаток определялись условиями энергетического и кинематического балансов турбинных и компрессорных лопаток. Получены зависимости удельных мощностей турбинных и компрессорных частей для различных углов установки лопаток от скоростной характеристики, определяющей режим работы турбинной части. Определено влияние угла установки лопаток на суммарный КПД, учитывающий потери при преобразовании энергии скоростного напора набегающего на турбинные лопатки в энергию рабочего тела на выходе из межлопаточных каналов компрессорной части. Получена зависимость удельного расхода рабочего тела от угла установки лопаток. Характеристики компрессорной части рабочего колеса представлены зависимостями от коэффициента расхода. Выявлено, что для каждого угла установки лопаток имеют место коэффициенты расхода, соответствующие максимальной степени повышения давления и максимальному КПД компрессорной части.

Модель теплообмена в стенде термического обезвреживания нефтесодержащих вод

2025-06-23T06:31:41+00:00

В статье продолжен анализ результатов отсеивающего эксперимента на стенде термического обезвреживания нефтесодержащих вод. На этот раз рассмотрен закон распределения температуры газа по длине газохода на установившемся режиме в процессе его прогрева перед подачей нефтесодержащей воды. Установлено, что на этапе прогрева распределение температуры газа по длине газохода подчиняется экспоненциальному закону. При нормировании значений температуры относительно показаний первой по ходу газа термопары и переходе к безразмерным значениям получено эталонное распределение температуры, зависящее только от одного параметра. Этот параметр характеризует интенсивность теплопередачи от газа в газоходе к окружающей среде. Показано, что он может быть вычислен путем определения коэффициентов теплоотдачи от газа в газоходе к его стенкам и от стенок к окружающей среде, и последующего определения коэффициента теплопередачи. С другой стороны, указанный параметр определяется при аппроксимации экспериментальных данных экспоненциальной зависимостью. Приведен пример его определения в Mathcad и Excel. Полученные результаты исследования будут востребованы при моделировании температурного поля в газоходе при подаче нефтесодержащей воды для ее обезвреживания.

Организация завоза нефтепродуктов в пункты арктического побережья Якутии

2025-06-23T06:31:40+00:00

Изложены результаты исследования проблемы организации завоза грузов в пункты арктического побережья Якутии. Определены цель, задачи объект и предмет исследования. При этом применялись положения теории транспортных процессов и систем принципы транспортной логистики, методы оценки эффективности функционирования транспортных систем. Рассмотрено две основные схемы. Первая - существующая - продукция Ачинского НПЗ по железной дороге до станции Лена с перевалкой в Осетровском порту и далее речным транспортом в танкерах проекта 1754А и 1754Б. Вторая – альтернативная продукция Комсомольского НПЗ по железной дороге до станции Нижние Бестях с перевалкой на речной транспорт, танкер типа «Лунанефить». Критерий - транспортные издержки. Предпочтение отдано второму варианту.

Обоснование оптимального варианта инфраструктурного обеспечения воднотранспортного терминала

2025-06-23T06:31:40+00:00

В статье представлены результаты апробации экономико-математической модели определения оптимального состава инфраструктуры речного портового терминала. Сформулированы основные условия и требования к экономико-математической модели, рассмотрены различные методические подходы к решению поставленной задачи. На основе авторской модели выполнены расчеты и представлены результаты по ряду возможных вариантов технического оснащения и технологии перегрузочных работ в речных портах. Показаны зависимости различных показателей (капитальные вложения, эксплуатационные затраты, себестоимость перегрузочных работ) от используемого варианта технологии и техники, а также осваиваемого на терминале грузооборота. Сделаны выводы о наиболее предпочтительных вариантах организации работы портовых терминалов в зависимости от различных существующих и перспективных объемов грузопереработки.

Обеспечение качества транспортного образования: современные вызовы и перспективы

2025-06-23T06:31:40+00:00

В данной статье рассматривается многогранная задача обеспечения качества транспортного образования. С позиции системного методологического подхода обоснован авторский взгляд на обеспечение качества образования в транспортном университете. Основными условиями обеспечения качества образования, по мнению авторов, являются: во-первых, качество проектирования образовательной программы и, во-вторых, качество самого образовательного процесса. Составляющие, обеспечивающие качество образования, рассмотрены с учетом отраслевой направленности подготовки кадров в Волжском государственном университете водного транспорта.

Эволюция логистических узлов на внутренних водных путях: от транзитных точек к интеллектуальным транспортным центрам

2025-06-23T06:31:40+00:00

Статья посвящена исследованию процессов трансформации логистических узлов на внутренних водных путях (ВВП) России в интеллектуальные транспортные центры, способные интегрироваться в цифровую мультимодальную инфраструктуру страны. Актуальность исследования обусловлена необходимостью модернизации устаревших речных портов, повышения их логистической эффективности и соответствия стратегическим приоритетам государства в области цифровизации, устойчивого развития и пространственной связанности территорий.

На основе анализа стратегических документов (Указ Президента РФ № 309, Транспортная стратегия РФ, национальные проекты), научной литературы и зарубежного опыта, обоснована потребность в переходе от традиционных перевалочных пунктов к интеллектуальным логистическим центрам с развитой цифровой инфраструктурой, предиктивным управлением, интеграцией с другими видами транспорта и экологическим модулем.

Авторами разработана концептуальная модель интеллектуального логистического центра, включающая пять ключевых компонентов: цифровую платформу управления, предиктивную аналитику и искусственный интеллект (ИИ), интерфейсы с железнодорожной и автотранспортной сетью, экологический модуль и цифровой двойник логистического узла. Данная модель соответствует положениям действующих государственных программ и отражает международные тенденции в области развития «умных портов» и «зелёной логистики».

Железнодорожные транспортные коридоры как альтернатива и дополнение водным маршрутам в международной логистике

2025-06-23T06:31:40+00:00

. Железнодорожные транспортные коридоры играют ключевую роль в международной торговле, соединяя страны и континенты. В статье проведён анализ значимости этих маршрутов, их влияния на экономику и логистику, а также рассмотрены ключевые проблемы и перспективы развития. Особое внимание уделено Транскаспийскому международному транспортному маршруту (TMTM), Северному коридору и Новому шёлковому пути. Особое внимание уделяется их взаимодействию с водным транспортом, потенциалу замещения традиционных морских маршрутов, таких как Суэцкий канал, а также преимуществам железнодорожных перевозок в условиях геополитической и климатической нестабильности. Исследованы их преимущества, инфраструктурные ограничения и влияние геополитических факторов. Также изучены статистические показатели роста грузоперевозок, выявлены основные барьеры, включая административные, тарифные и инфраструктурные ограничения. Рассмотрены перспективы развития, включая модернизацию железнодорожной сети, цифровизацию логистики и внедрение экологически устойчивых технологий. Основное внимание уделено преимуществам железнодорожных перевозок, таким как высокая грузоподъемность, надежность, безопасность, экономичность и устойчивость к погодным условиям, что делает железнодорожный транспорт важным элементом международной логистики. Также подчеркивается роль железнодорожных коридоров в улучшении транзитного потенциала Казахстана, сделан вывод о важности интеграции международных усилий для повышения эффективности железнодорожных перевозок и их конкурентоспособности на глобальном рынке.

Анализ и проектирование бизнес-процессов блокчейн в логистических компаниях

2025-06-23T06:31:40+00:00

За последние два десятилетия отрасли грузоперевозок, логистики и коммерческого транспорта претерпели значительное количество технологических инноваций, позволяющих уменьшить стоимость комбинированной доставки.

Технология блокчейн, которая стала известна с 2008 года благодаря криптовалютам, в настоящее время является технологией, которая обещает трансформировать логистическую и транспортную отрасли наряду с искусственным интеллектом и машинным обучением.

В статье проводится анализ преимуществ применения блокчейн в логистической сфере, исследуется реализация смарт-контрактов для логистической системы, особенности бизнес-процесов блокчейн в логистических компаниях с целью повышения их эффективности и дальнейшей разработки программного кода блокчейн системы.

Центральным звеном данных бизнес-процессов является выбор вариантов реализации консенсуса блокчейн. Приводится методика и дополнительные условия внедрения блокчейн в логистике.

Контейнерные перевозки, новый шаг во взаимодействии морских и железнодорожных перевозок в условиях современной России

2025-06-23T06:31:40+00:00

В статье изложена позиция авторов на современные тенденции контейнерных перевозок, как в мире, так и в современных условиях санкционных ограничений со стороны иностранных государств в отношении отраслей экономики Российской федерации. Приводятся статистические данные мировых морских контейнерных перевозок, рассмотрены основные маршруты морских грузовых перевозок. Обращено внимание на возникающие проблемы при грузовых морских перевозках по Суэцкому и Панамскому каналам. Затронуты моменты, связанные с изменениями климата, в частности глобального потепления и его отражении на морских перевозках и возникающих перспектив Северного морского пути, представлена его графическая схема. Обозначены экономические преимущества и перспективным развития Северного морского пути, в том числе и сточки зрения безопасности перевозок. Рассмотрена структура контейнерных перевозок в России, затронута тема существенных изменений за последние годы в связи с введением санкций со стороны недружественных государств. Представлены изменения по направлениям грузовых потоков, приведены статистические данные экспорта и импорта России. Обозначены перспективы развития транспортной инфраструктуры, морского порта Оля, как основного порта Каспия и морского торгового порта «Усть-Луга». Отражены моменты, связанные с изменением контейнерных перевозок и на железнодорожном транспорте. Обозначены инновации и разработки в сервисе перевозки контейнеров железнодорожным транспортом. Озвучены статистические данные контейнерных перевозок железнодорожным транспортом в начале 2025 года. Приведены примеры развития железнодорожных контейнерных перевозок их взаимосвязь с водным транспортом и его инфраструктурой. Обозначены поставленные задачи по развитию контейнерных перевозок в России и их перспективы.

Моделирование работы барже-буксирных составов на регулярной речной контейнерной линии

2025-06-23T06:31:41+00:00

В статье представлена модель расстановки несамоходного флота, охватывающая перевозку универсальных контейнеров и сопутствующие процессы, такие как шлюзование и стоянка на рейде. Особое внимание уделено согласованию расписания прибытия и отправления составов, поскольку они являются неотъемлемой частью оптимизации работы буксиров-толкачей по условию минимальных простоев из-за ожидания.

Рассматриваются параметры гидротехнических сооружений и водных путей, влияющие на схему формирования состава и продолжительность транспортных операций. Для повышения точности расписания учитываются особенности работы шлюзов и возможные задержки, вызванные необходимостью формирования состава с максимальной провозной способностью (грузоподъемностью).

Предложенная модель позволяет рассчитать потребность в несамоходном флоте и толкачей, что обеспечивает транспортную связь между всеми пунктами отправления на условиях регулярной работы грузовых судов по расписанию.

Использование разработанной модели позволяет повысить пропускную способность гидротехнических сооружений, минимизировать простой судов, переключить часть внешнеторговых грузов на речной транспорт и повысить эффективность работы портовых контейнерных терминалов. Полученные результаты могут быть использованы для организации работы флота судоходных компаний, портовых операторов и логистических центров, заинтересованных в оптимизации процессов речных перевозок.

Выбор модели турбулентности при математическом моделировании работы гребного винта

2025-06-23T06:31:40+00:00

математическое моделирование широко применяется для решения прикладных задач в области безопасности судоходства. Моделирование движения судна включает в себя моделирование работы гребного винта, создающего гидродинамические процессы в области кормы. Качество результатов моделирования зависит от используемых математических моделей. Турбулентность, возникающая при вращения гребного винта, описывается с помощью специальной модели турбулентности. В настоящее время существует три основные математические модели турбулентности: и уравнения напряжений Рейнольдса. Выбор наиболее подходящей модели может быть осуществлен с помощью проведения численного эксперимента. В данной статье представлены результаты численного эксперимента, направленного на сравнение вышеуказанных моделей турбулентности, и их анализ на примере решения конкретной задачи.

Концептуальные основы математической формализации усталости судоводителей

2025-06-23T06:31:40+00:00

Усталость судоводителей, как и всех остальных членов экипажа – резонансная и одновременно нерешённая до сих пор проблема современного морского судоходства, следствием которой является снижение эффективности труда и увеличение вероятности морских аварий и инцидентов. В статье проанализированы некоторые частные и общие подходы к оценке и контролю усталости, представлены принципы математической формализации усталости судоводителей, обоснована классификация усталости, включающая в себя три вида усталости - краткосрочную, среднесрочную и долгосрочную, записаны функции усталости в общем виде. Каждая из функций содержит три категории аргументов: время, аргументы, влияющие только на конкретный вид усталости и аргументы, определяющие взаимосвязь видов усталости. В табличном виде приведено объяснение аргументов последней категории, определяющих принципиальное отличие предложенного способа формализации. Представленная концепция в результате своего развития может трансформироваться в полноценный метод управления усталостью судоводителей, учитывающий не только накопление усталости во время вахты вследствие недостаточности сна и отдыха, но и многие другие, в том числе долговременные, факторы усталости. Для обеспечения такого развития в заключение статьи сформулирован открытый перечень задач для продолжения исследования.

Математическое моделирование процесса перевода судна с поворота заданного радиуса на прямолинейную траекторию

2025-06-23T06:31:40+00:00

Данная статья описывает математическую модель неустановившегося криволинейного движения судна на повороте реки. Основными компонентами модели являются безразмерные угловая и линейная скорости, угол дрейфа по центру масс судна, курс, продольное и поперечное смещение центра масс судна, угол крена. Предлагаемая математическая модель в сочетании с алгоритмом управления позволяют получить следующие параметры: угол перекладки рулевого органа на установившейся циркуляции (повороте), угол упреждения начала маневрирования, угол перекладки рулевого органа в сторону противоположную повороту, при необходимости время задержки руля на борту и угол одерживания. Эти параметры необходимы для перевода судна с криволинейной траектории заданного радиуса на прямолинейный участок пути. До начала расчётов с использованием предлагаемой модели и алгоритма управления подсчитываются параметры движения судна на установившейся циркуляции (повороте). К этим параметрам относятся безразмерные угловая и линейная скорости, угол перекладки средства управления, угол дрейфа, угол крена. Результаты, получаемые по итогам расчётов, могут закладываться в систему управления средствами навигации и маневрирования автономного судна, а также в судоводительские тренажёры.