SCI Библиотека

В работе обращается внимание на то, что негативные климатические изменения, выраженные в повышении среднегодовых температур на планете и связанные с насыщением нижних слоев атмосферы парниковыми газами, вынуждают к принятию мер по сокращению антропогенного фактора влияния на эти процессы и разработке методик и инструментов регулирования. Отмечается, что несмотря на то, что на морские транспортные перевозки за счет сжигания ископаемых углеводородов приходится менее 2,5 % от суммарных выбросов диоксида углерода, в перспективе эффект накопления способен повлечь серьезные последствия. Предметом настоящего исследования является энергоэффективность судов современного коммерческого флота. В работе рассмотрены различные нормативные требования по энергоэффективности, отслежена хронология введения требований как международного, так и регионального уровней. Отмечается, что разработанные методы оценки энергоэффективности направлены на сокращение меры влияния антропогенного фактора на парниковый эффект и оценки энергоэффективности в основном базируются на мониторинге выбросов диоксида углерода при работе двигателей на различных видах топлива. В исследовании уделено внимание мероприятиям по сокращению выбросов СО2 на всех этапах жизненного цикла судов, начиная с проектирования и постройки до утилизации судна. В числе мероприятий по сокращению выбросов на этапе проектирования и постройки рассмотрены вопросы оптимизации корпуса судна и его энергетической установки, разработки конструкций для работы на нетрадиционных, углерод-нейтральных и безуглеродных видах топлива, внедрение в конструкцию судовой энергетической установки альтернативных источников энергии и др. Среди эксплуатационных мер снижения выбросов СО2 рассмотрены проблемы оптимизации скорости и маршрутов перевозок, загрузки судна, режимов работы судового оборудования. В работе также уделено внимание проблемам, возникающим в процессе внедрения технологий достижения требований к энергоэффективности судов. На основании анализа различных методов сокращения степени влияния на парниковый эффект со стороны мировой судоходной отрасли сделаны выводы о достигнутых результатах и их эффективности.

Отмечается, что повышение технико-экономических и экологических показателей дизеля может быть достигнуто с помощью управления процессом горения топлива посредством воздействия на параметры топливной аппаратуры и камеры сгорания. Предлагается информацию о процессе горения получать посредством регистрации в процессе проведения эксперимента двух симметрично расположенных относительно верхней мертвой точки поршня угловых положений коленчатого вала и анализа индикаторной диаграммы. Целью выполненного исследования являлась оценка возможности и определения средств повышения качества анализа процесса горения в судовом дизеле за счет получения достоверных характеристик тепловыделения при горении топлива в результате анализа индикаторных диаграмм. Показано, что известные методы и средства получения характеристик тепловыделения не обеспечивают достаточной точности анализа. В работе доказано, что характеристики тепловыделения могут быть искажены в результате ошибки в определении на индикаторной диаграмме оси ординат, соответствующей положению верхней мертвой точки поршня. Предложена методика высокоточного определения положения верхней мертвой точки, которое получают делением пополам интервала времени между двумя сигналами, соответствующими одному и тому же положению поршня при восходящем и нисходящем его движении. Разработано устройство для реализации указанной методики. Использование предложенной методики на практике позволит за счет обеспечения необходимой точности указания положения верхней мертвой точки на индикаторной диаграмме повысить качество расчетно-экспериментального определения характеристик выделения теплоты при сгорании топлива, что в свою очередь дает возможность обеспечить высокие технико-экономические и экологические показателей дизеля при его создании и повысить качество его диагностирования в процессе эксплуатации.

Проведены испытания на адгезию эпоксидного компаунда К-153, содержащего разное количество бронзового порошкового наполнителя. В качестве бронзового порошка были использованы бронзовые опилки, полученные опиливанием катаного прутка из алюминиевой бронзы БрАЖНМц9-4-4-1. Условный размер частиц бронзы оценивали по значению средней длины хорды сечения частиц, составляющему 18 мкм. Эпоксидные составы наносили на пластины из бронзы БрАЖНМц9-4-4-1. Указанная бронза выбрана как очень близкая по составу к бронзе БрА9Ж4Н4Л, применяемой для литья гребных винтов. Толщина пластин 4-5 мм, размеры пластин в плане составляли примерно 50 × 100 мм. Пластины перед заливкой компаундом шлифовали на шкурках разной зернистости, среднее арифметическое отклонение профиля шлифованной поверхности пластин находилось в диапазоне 0,500 … 0,900 мкм. Заливка и выдержка пластин производились при температуре 19 ± 1 ºС и относительной влажности воздуха 50 ± 5 %. Средняя толщина эпоксидного покрытия на пластинах составила 2,1 мм. Эксперименты на адгезию проводили после выдержки эпоксидного покрытия в течение семи дней. Испытания проводили по схеме, регламентированной ГОСТом 32299-2013 «Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом отрыва с использованием механического адгезиметра». Согласно данной схеме к покрытию приклеивали металлические грибки диаметром 19,5 мм, предварительно обработав места приклеивания шкуркой и протерев их растворителем. После этого вокруг каждого грибка делали круговой вырез в покрытии, отрывали грибки под действием усилия, направленного перпендикулярно покрытию, и регистрировали прочность на отрыв. Было установлено, что добавка металлического порошка не оказывает влияния на значение прочности отрыва, т. е. осаждение частиц бронзы в эпоксидном компаунде при его отверждении не приводит к уменьшению площади контакта эпоксидной смолы с поверхностью бронзы. Этот вывод подтверждается также расчетным способом: оценка толщины слоя эпоксидной смолы между частицей бронзы и поверхностью пластины показала, что к моменту полного отверждения эпоксидного компаунда толщина указанного слоя на три порядка превысит размер молекулы диановой смолы. Значит, вязкость эпоксидных смол слишком высока, а размеры и масса частиц используемых металлических порошковых наполнителей слишком малы, чтобы имело место хотя бы частичное выжимание смолы из-под частицы при ее медленном погружении.

Сегодня существует необходимость подробного рассмотрения методов интродукции с существенным изменением наследственности культурных растений с учетом современных достижений науки. Целью настоящей работы является обзор и обобщение исследований по изучению методов интродукции с существенным изменением наследственности растений. При рассмотрении и кратком обзоре этих методов автором использованы методы систематизации, анализа и синтеза научной литературы. При исследовании использованы базы данных о новых мутантных сортах совместного объединенного центра «Международного агентства по атомной энергии» и «Продовольственной и сельскохозяйственной Организации объединенных наций». Временной промежуток научных источников - с 1925 по 2024 г. При этом проанализировано более 80 источников, но наиболее актуальными оказались 56 из них, которые указаны в списке литературы. Известно, что методы с существенным изменением наследственности растений подразделяются на следующие три подхода: метод ступенчатой акклиматизации; методы отдаленной гибридизации; методы модификации геномов растений. Обзор литературы по методу ступенчатой акклиматизации растений показал, что он является весьма длительным процессом и в настоящее время используется для весьма ценных видов растений, а также для дендрофлоры северных регионов. Сегодня метод отдаленной гибридизации на основе подхода получения гаплоидных культур используется для создания новых сортов растений. Учитывая современные достижения науки, автор предлагает включить в методы интродукции с существенным изменением наследственности культурных растений методы модификации геномов растений, которые включают в себя следующие подходы: индуцированный мутагенез, метод использования биологических мутагенов, а также трансгенез. Таким образом, в настоящее время методы интродукции с существенным изменением наследственности культурных растений получили значительный импульс в развитии, появились новые сорта культурных растений, которые можно использовать для их интродукции в различных климатических условиях.

Биологизация сельского хозяйства предполагает необходимость введения в систему защиты растений от болезней препаратов биологического происхождения, не имеющих отрицательного воздействия на культуру и окружающую среду. Биостимуляторы позволяют у растений повышать комплексную устойчивость к широкой классификации вирусных, бактериальных и грибковых заболеваний, а также адаптивные свойства к различным факторам окружающей среды (температура, засуха, продолжительность светового дня и т. д.). Цель исследования заключалась в изучении эффективности применения биологически активного препарата на основе микробного синтеза Bacillus amyloliquefaciens и Bacillus subtilis на некоторых видах сельскохозяйственных культур. Опыт представлен комплексом исследований, заложенных на экспериментальных площадках агропредприятий, в разрезе исследуемых культур. Результаты проведения полевого опыта оценивались согласно следующим показателям: месторасположение экспериментальной площадки, ее площадь, сортовые особенности культуры, предшественник, метод и фазы обработки, морфометрические показатели растений, метеорологические показатели (среднесуточные температуры, осадки) в период вегетации, фактическая урожайность культуры относительно контрольного участка. Особое внимание уделялось схеме защиты растений контрольных участков, представленной преимущественно химпрепаратами, и экспериментальных участков с частичной заменой химических регуляторов препаратами с биологической основой. В ходе проведенного эксперимента установлено, что средняя урожайность опытных участков выше по сравнению с урожайностью контрольных участков. Расчет экономической эффективности от предложенной схемы защиты растений, с учетом полученных результатов, позволяет рекомендовать проведение дальнейших исследований по применению изучаемого биопрепарата.

В статье рассмотрен вопрос применения нового документа: «Инструкции по дефектации корпусов речных судов и смешанного река - море плавания, поднадзорных РКО» для прогнозирования числа замеров корпусных конструкций при последующем очередном освидетельствовании. Принимается во внимание электронный вариант таблиц акта дефектации, предусмотренный новым документом, позволяющих выполнять необходимые расчеты. На текущий момент под дефектацией корпуса судна понимается обследование, измерение и оценка дефектов каждого элемента корпуса судна с целью установления способов и объемов ремонта, обеспечивающих надежную эксплуатацию его до следующего очередного освидетельствования в заданных условиях эксплуатации. Применение новой инструкции позволит выполнять измерение не всех элементов корпуса судна, а только тех, измерение которых является целесообразным. Приводится алгоритм заполнения таблиц акта дефектации в электронном виде, обоснована необходимость проведения предварительного (расчетного) этапа дефектации, являющегося, по сути, аналогом понятия «нулевой этап в судоремонте». Отмечается, что выполнение предварительного этапа дефектации основано на вероятностном подходе к прогнозированию остаточных толщин отдельных элементов корпуса с использованием известных скоростей изнашивания и данных дефектаций корпуса, выполненных в процессе проведенных ранее исследований. Приведены результаты расчетов контрольного примера по судну-представителю, для которого имеются подробные сведения как о конструкции корпуса, так и о результатах измерений при предыдущем освидетельствовании и ремонте. На контрольном примере доказано, что внедрение предварительного этапа дефектации позволит сократить необходимое число измерений корпусных конструкций на 78 % по сравнению с традиционным подходом к выполнению дефектационных работ. Обоснована необходимость разработки на предварительном этапе не только электронных таблиц, но и соответствующих карт замеров основных корпусных конструкций.

В статье выполнен обзор различных алгоритмов по оптимизации маршрутов морских автономных надводных судов. Отмечается, что актуальным и действенным методом оптимизации маршрутов является внедрение алгоритмов и программной базы по предотвращению столкновения, основанных на теории графов. Основными способами являются алгоритм Дейкстры, А*, искусственные потенциальные поля, метод «динамического окна», метод скоростного препятствия. Также отдельно рассматривается предотвращение столкновения с использованием радара морского автономного навигационного судна, геометрических факторов судов, генетического алгоритма, обучения нейронной сети. При этом большинство алгоритмов рассматривается только как теоретическое решение поставленных задач. Вместе с тем в некоторых работах описаны результаты, полученные при проведении экспериментальных натурных испытаний, а именно: нейронные сети, использующие глубокое обучение, марковский процесс принятия решений, Q-обучение; созданная с нуля система автономного предотвращения столкновения с использованием концепции поиска заменяемого пространства действий; эвристический поиск оптимального маршрута судна по Северному морскому пути с использованием алгоритма А2015. Общий анализ исследований показал, что многие авторы значительно продвинулись в своих исследованиях - в них видна положительная динамика исследования, однако необходимо совершенствовать существующие алгоритмы для решения поставленных задач, поскольку в одних работах не рассматривается расхождение с несколькими судами, в других не используется маневр, связанный с изменением скорости, в отдельных работах существует сложность настройки параметров для эффективной работы алгоритма. Не в полной мере разработан также критерий оптимальности при совместном маневрировании, учитывающий не только обеспечение минимального значения кратчайшей дистанции до судна в системе, но и другие факторы, такие как распределение обязанностей по выполнению маневров судов.

В данной статье проанализирована эффективность использования нейронной сети для определения маневров расхождения двух судов. Дано краткое описание алгоритма и скрипта MATLAB, позволяющего находить изменения курсов для предотвращения столкновений пар судов. Описывается процесс создания обучающей выборки с помощью ранее разработанного скрипта, включающий предварительную обработку данных для устранения нереалистичных сценариев сближения пар судов, а также ситуаций, в которых отсутствует опасность столкновения. Обучение нейронных сетей выполнялось с помощью алгоритмов оптимизации Левенберга - Марквардта и Adam. В ходе исследования было обучено одиннадцать нейронных сетей с различными параметрами, из которых выбрана сеть, позволяющая прогнозировать изменения курсов для расхождения на безопасной дистанции для пар судов с точностью 94,8 % (точность прогнозов нейронной сети в данном исследовании определена как количество пар изначально опасно сближающихся судов, дистанция кратчайшего сближения которых после обработки нейронной сетью находилась в пределах 0,8-1,2 мили, поделенной на общее количество пар судов). В исследовании выполнено сравнение времени, затраченного на вычисление маневров расхождения с использованием алгоритма и нейронной сети. Исследование показало, что при увеличении количества опасно сближающихся судов до четырех и выше нейронная сеть затрачивает на прогнозирование маневра расхождения в пять раз меньше времени, чем алгоритм. С увеличением числа опасно сближающихся судов разрыв во времени обработки данных между нейронной сетью и алгоритмом увеличивается, что подтверждает целесообразность применения нейронных сетей в обработке больших массивов данных с парами опасно сближающихся судов. В дальнейших исследованиях планируется создать алгоритм для решения задачи безопасного расхождения группы судов, осуществляемого на основе попарного анализа опасности столкновений.

Предметом исследования являются геометрические характеристики русловых донных форм, знание которых необходимо для решения ряда задач речной гидравлики, в частности для определения гидравлического сопротивления русла. Отмечается, что многие исследователи ставят его значение в зависимость от крутизны донных гряд. Вместе с тем существует немало данных, указывающих на то, что помимо крутизны гряд влияние на величину гидравлического сопротивления оказывает также форма продольного рельефа донных форм, а именно расположение вершины гряды относительно ее подвалий. С целью учета этого обстоятельства введены понятия «коэффициент асимметричности гряды» и «смоченный периметр гряды». Применение возможности аппроксимации продольного профиля гряды треугольником позволило сопоставить основные элементы треугольника параметрам донных гряд, обычно используемых при проведении исследований руслового процесса. Поскольку элементы треугольника связаны хорошо известными геометрическими и тригонометрическими соотношениями, предлагаемая аппроксимация позволяет аналитически вывести соотношения между основными параметрами, характеризующими донные гряды. Для удобства восприятия полученные зависимости представлены не только в виде формул, но и в виде графиков и таблиц. Несмотря на то, что в работе не ставилась задача детальной проверки выведенных соотношений фактическими данными, тем не менее полученные зависимости находятся в хорошем соответствии с некоторыми приведенными в литературе по речной гидравлике результатами статистической обработки данных натурных и лабораторных исследований, что подтверждает допустимость аппроксимации формы гряды треугольником и возможность использования выведенных зависимостей в качестве по крайней мере приближенной оценки количественных значений основных параметров.

В данной работе процесс конструирования шаблонов антропоморфного управления движением судна представлен решениями последовательности задач моделирования в пространстве состояний эргатической системы «судоводитель - судно» на примере судна типа Волго-Дон. В исходной математической модели управляемого объекта учтены параметрические интервальные неопределенности, влияющие на однозначность решения задачи оптимального управления в классической постановке. Факторами априорной неопределенности являются осадка судна и глубина судового хода. Численные решения задачи оптимального по быстродействию управления перемещением судна получены для концов интервалов значений параметров математической модели. Полученные решения использованы при конструировании шаблонов для описания и учета неопределенности распределения ресурсов управления по методологии планирования взаимодействия в эргатической системе. Шаблоны антропоморфного управления в системе «судоводитель - судно» представлены последовательностями номеров элементов множества нормальных систем обыкновенных дифференциальных уравнений, построенных в пятимерном пространстве состояний по преобразованной математической модели судна. Каждая нормальная система обыкновенных дифференциальных уравнений отображает в математической форме неполное, из-за существования неопределенностей, представление о действии виртуальных органов управления и соответствующем элементарном движении судна. Предложены процедуры построения различных вариантов распределения ресурсов антропоморфного управления и его соответствующих шаблонов, составленных по экспертным оценкам, на основе множества решений задачи оптимального управления. На конкретных примерах проиллюстрировано конструктивное свойство шаблонов антропоморфного управления: новые шаблоны могут быть построены с помощью стыковки в определенной последовательности типовых аналогов, а типовые шаблоны определены с применением сведений о выполненных движениях органов управления судном с учетом опыта судовождения. Тем самым показана возможность использования таких апостериорных сведений для управления эргатической системой «судоводитель - судно» рациональными способами, в том числе такими, которые не могут быть получены с помощью решения математических задач оптимального управления. Библиотека шаблонов антропоморфного управления представлена как составная часть базы знаний при использовании технологии экспертных систем в построении управляющего автомата с искусственным интеллектом.