CC BY
102
5. Іванов C. В. Автоматична ідентифікація параметрів судна: [текст] / C. В. Іванов, П. Б. Олійник, В. М. Тєут // Системи управління, навігації та зв’язку. — 2010. — № 4 (16).
6. Шейхот А. К. Совершенствование систем управления морскими подвижными объектами на основе идентификации и адаптации: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.19 / А. К. Шейхот; ФГОУ ВО «Морской государственный университет им. адм. Г. И. Невельского». — Владивосток, 2008. — 24 с.
7 Nomoto K. On the steering qualities of ship: [text] / K. Nomoto, T. Taguchi, S. Hirano // International Shipbuilding Progress. — 1957. — Vol. 4, № 35.
8. Гроп Д. Методы идентификации систем: [текст] / Д. Гроп. — М.: Мир, 1979. — 302 с.
УДК 656.61.08 С. Ю. Развозов,
д-р техн. наук, профессор, ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова;
В. И. Меньшиков,
д-р техн. наук, профессор, МГТУ;
А. Н. Анисимов,
канд. техн. наук, доцент, ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова, (Мурманский филиал)
СТРУКТУРА СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ МОРЕПЛАВАНИЯ В РАМКАХ ТЕОРИИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ STRUCTURE OF NAVIGATION SYSTEM SAFETY WITHIN THE THEORY OF PHASE TRANSITIONS
Рассматривается система безопасности мореплавания как совокупность трех элементов: море, человек и судно. От внешнего воздействия на один из элементов и изменения его состояния другие элементы также должны измениться с тем, чтобы система была в равновесии, но уже в другом состоянии, что и определяет фазовый переход системы. Дано математическое описание функционирования ассоциативно-структурной системы мореплавания.
This system of safety of navigation is considered as a combination of three elements: the sea, the man and the ship. As a result of external influence on one of the components its status changes, other elements should also be changed so that the system is in balance, but in a different state that determines the phase transition of the system. Mathematical description of the associative-structural system of navigation is given.
Ключевые слова: система, безопасность, мореплавание, структура.
Key words: system, security, navigation, structure.
Введение
Систему «человек-судно-море» можно представить как ассоциативную систему, функционирование которой при условии «равенства» в ней элементов обеспечивает условия соблюдения заданного уровня безопасности мореплавания. Равновесное состояние данной системы, а равно и соблюдение безопасности мореплавания обеспечивается поддержанием входящих в нее элементов
Выпуск 2
Выпуск 2
уровню стандартных требований международных, региональных и национальных норм и правил (рис. 1). При этом системообразующие факторы — элементы, рассматриваются в системе как ассоциации («человеческий элемент», «судно», «море»), которые связаны логическим оператором связи (рис. 2). В условиях равновесного состояния системы логический оператор связи должен быть неизменным.
Нарушение и невыполнение требований резолюций, кодексов и других национальных норм и правил неизбежно приводит к несоответствиям в установившихся связях, как в самих элементах — ассоциациях, так и к нарушению баланса этих связей между элементами — изменениям в логическом операторе. Стабильное состояние системы «человек-судно-море» может быть нарушено также не контролируемыми изменениями состояния внешней среды — ассоциации «море». Поэтому требования к обеспечению безопасности мореплавания судна в тумане, ночью, в шторм, в осенне-зимний период, при ледовом плавании и прочем ужесточаются и устанавливаются, исходя из преобладающих тех или иных условий.
Равновесное состояние системы может быть нарушено под влиянием внешних условий, допустим, при качественном изменении и переходе в системе элемента «море» в другое агрегатное состояние. Принято считать, что нормальное состояние окружающей среды — это жидкая среда (жидкость), находящаяся в состоянии относительного покоя, при условиях, когда могут проводиться ходовые испытания судна. Известно, что для их проведения и определения достоверных параметров, определяющих мореходные качества судна, необходимо соблюдение определенных условий по гидрометеорологическим факторам, то есть, чтобы ветер, волнение и тому подобное не превышали установленных правилами Регистра параметров. Однако с изменением и переходом с летнего сезона на осенне-зимний период жидкая среда — ассоциация «море» — переходит в качественно другое агрегатное состояние — лед, в замерзающих морях.
Соответственно новое фазовое состояние ассоциации «море» требует от остальных элементов системы (ассоциаций «человек» и «судно») значительных изменений с тем, чтобы привести систему в равновесие и чтобы на выходе обеспечивалась бы безопасность мореплавания на заданном уровне.
Привлекаемые ресурсы в ассоциациях для обеспечения безопасности
ледового плавания судна
В условиях ледового плавания основным ресурсом ассоциации «судно» являются: конструктивные дополнения и усиление корпуса; надежная работа приводов; механизмов и устройств; дополнительного оборудования и пр., что реализуется на стадии проектирования и постройки судна. Присваиваемый классификационным обществом ледовый класс должен подтверждать возможность плавания судна в тех или иных льдах по сплоченности, толщине, в сплошном поле, битом льду, в канале за ледоколом, в припае и пр. Отсюда следует, что маневренные качества судов разного ледового класса должны удовлетворять различным условиям ледового плавания и отражаться в судовых документах, которые также можно отнести к техническому информационному ресурсу.
Современные формуляры маневренных элементов отражают маневренные характеристики судна для условий спокойного моря и плавания на чистой воде, следовательно, они не могут быть перенесены на условия ледового плавания судна и обеспечивать требования безопасности мореплавания в ледовых условиях. Например, элементы циркуляции в ледовых условиях не могут быть адекватными элементам циркуляции, которые наблюдаются на чистой воде. Поскольку среда плавания (ассоциация «море») изменила свое состояние, то для обеспечения безопасного мореплавания возникает необходимость иметь ледовые стандарты маневренных качеств судна. К сожалению, на практике мы повсеместно наблюдаем попытку применить имеющиеся стандарты маневренных качеств судна на чистой воде для условий ледового плавания. Естественно, что использовать такую информацию и тем более руководствоваться ею при управлении судна в узких каналах и на фарватерах не совсем правомерно.
Движение судна по поверхности воды под воздействием на него внешних возмущающих факторов описывается известными общепринятыми параметрами, изменение которых и определяет тот или иной вид движения [2, с. 113-120]. Применительно к плаванию судна во льдах и изменению параметров движение наблюдается как не установившееся, за исключением некоторых случаев, например плавание за ледоколом в поджатом канале.
В режиме не установившегося движения судна говорить о поворотливости и руководствоваться элементами циркуляции не совсем корректно.
Можно допустить идеальные условия ледового плавания — движение судна в однородном сплошном поле одинаковой толщины. Однако элементы циркуляции, полученные по аналогии на чистой воде, не будут отражать «элементы», полученные при маневрировании судна в реальных ледовых условиях. С некоторым оптимизмом можно говорить об управляемости с позиции устойчивости судна на курсе. Как нам представляется, более корректно плавание судна во льдах может быть описано рыскливостью — качеством, которое находится между двумя антагонистическими качествами управляемости судна — устойчивостью на курсе и поворотливостью. Ледовая эксплуатационная управляемость, назовем ее так, может быть представлена графически и должна отражать изменение некоторых параметров, описывающих движение судна в той или иной ледовой обстановке в функции от величины перекладки руля.
Можно предположить, что показатели рыскливости при ледовом плавании и включенные в судовую информацию о маневренных характеристиках (технический информационный ресурс). позволят повысить эффективность управления судном и безопасность мореплавания. Отсутствие методик по идентификации ледовых маневренных характеристик судна следует отнести к одной из основных причин, определяющих отсутствие документации, способной информационно поддержать безопасность мореплавания при ледовом плавании.
В условиях любого ледового плавания выделяются три основных режима движения судна во льду:
— переменными курсами в обход больших сплоченных или отдельных крупных ледовых образований (поля айсбергов);
— генеральным курсом в зоне дрейфующего льда;
— форсированным режимом для преодоления тяжелых сплоченных льдов и при плавании в припае.
Тогда именно ледовая эксплуатационная управляемость, представляемая как ледовая документация и рассматриваемая как информационный технический ресурс, который включает графические представления о маневренных характеристиках судна и особенностях изменения параметров движения судна в функции от величины перекладки руля, способна на всех трех режимах движения информационно обеспечить безопасность мореплавания в любой ледовой обстановке.
В обеспечении безопасности мореплавания при самостоятельном ледовом плавании и в караване за ледоколом важную роль играет организационная сторона. В организационной составляющей важное место занимает метод и схема управления главным двигателем (ГД) — процедура. Современные суда практически все оборудованы системой ДАУ — дистанционного автоматического управления ГД. При наличии винта регулируемого шага (ВРШ) ДАУ завязана разными режимами непосредственно на частоту вращения ГД и разворот лопастей посредством МИШ (механизм изменения шага гребного винта). При ледовом плавании не все имеющиеся режимы управления ГД и ВРШ посредством ДАУ приемлемы в обеспечении безопасности мореплавания, например в караване. Имеются факты навалов судов, когда впереди идущее в караване судно застревает, а сзади идущее не успевает затормозить в силу разных обстоятельств и пр. Одна из основных причин — это инерционность системы ДАУ, которая и создает предпосылки аварийных ситуаций, поскольку ДАУ отрабатывает на полный задний ход за время большее, чем в режиме «машинный телеграф» (МТ).
Однако капитаны судов в большинстве своем используют «комбинированный» режим ДАУ по управлению ГД, не совсем подходящий при плавании во льдах, поскольку работа всего про-
Выпуск 2
Выпуск 2
пульсивного комплекса настроена на режим минимального расхода топлива. Здесь мы наблюдаем противостояние вопросов экономии вопросам обеспечения безопасности мореплавания. С другой стороны, капитан находится под прессом судовладельца, оператора и пр., которые спускают иногда распоряжения, вообще запрещающие работу гребного винта (ГВ) на задний ход во льдах. Все это не способствует обеспечению должного уровня безопасности и требует выработки процедуры — документа, предписывающего организационно-технические мероприятия при разных режимах и условиях плавания судна.
Элемент «человек» в системе «человек-судно-море» должен мгновенно адаптироваться к новому состоянию окружающей среды и к новым ледовым условиям плавания. Время адаптации напрямую связано с уровнем подготовки и опытом практической работы моряка. Теоретическая и практическая подготовка в учебных заведениях должна охватывать условия ледового плавания, геоморфологические характеристики льдов, теорию и методы управления во льдах и пр. Стандартная подготовка специалиста осуществляется в рамках МК ПДНВ-78/95 для плавания в условиях водной среды на стандартном в соответствии с требованиями ИМО по маневренным качествам судне. При такой системе подготовки морских специалистов свойственно лишь заучивание тех или иных норм и положений. Непонимание физики процессов ледового плавания приводит к тому, что на мостике судна появляются специалисты не мыслящие, а исполняющие.
Опыт лоцманской ледовой проводки судов в Белом море и при заходе в порты показывает, что в настоящее время идет смена поколений морских специалистов, и на место «мыслящих» приходят «исполняющие». Редко встретишь капитана, который понимает недостатки ледовых маневренных качеств судна и грамотно компенсирует их практическим опытом работы.
В обеспечении безопасности ледового плавания важное значение имеет метод определения сплоченности льда. Несмотря на наличие современных гидрометеорологических приборов, определение сплоченности льда проводится субъективно. По результатам визуального наблюдения сравнивается сплоченность льда на дистанции 1-1,5 м через равные промежутки времени, на основании чего прогнозируется сплоченность льда и выбирается генеральное направление движения судна. Однако такой прогноз можно сформировать только в светлое время суток.
Можно сказать, что сегодня элемент «человек» в системе «человек-судно-море» занимает одну из ведущих позиций в обеспечении безопасности как элемент связующий, управляющий, прогнозирующий, выбирающий, принимающий решение и реализующий их с учетом фазового состояния элементов и самой ассоциативной системы.
Внутренние, не управляемые извне изменения элемента «человек» могут приводить к пренебрежению в вопросах обеспечения безопасности мореплавания, норм и правил. Так, например, переход человека из состояния бодрствования в состояние сна может привести к столкновению или посадке судна на мель в стесненных водах. Изменение ассоциации «море» из состояния ясная погода в состояние густой туман может изменить внутреннее состояние человека. Состояние уверенного в управлении судном человека переходит в состояние неуверенного в силу различных причин, например незнание норм и правил плавания при ограниченной видимости, отсутствие опыта. Состояние неуверенности в своих способностях и запоздалый вызов на мостик капитана может привести к столкновению или посадке на мель. Вышеотмеченное изменение элементов «человек» и «море» ассоциативной системы может привести к изменению элемента «судно» из состояния эксплуатационного в состояние аварийное и фазовому переходу всей системы в другое состояние.
Таким образом, основным ресурсом ассоциаций «судно» и «человеческий элемент» является наличие на судне данных о его маневренных характеристиках при ледовом плавании. Основным ресурсом ассоциации «море» является наличие гидрометеорологической информации, а также опыт и «интуиция» капитана. Весьма важным представляется подготовка морских специалистов для такого плавания, и в частности включение в программу подготовки и переподготовки морских специалистов физических основ ледового плавания, а также разработка приемов практической оценки параметров состояния ледовых образований.
Можно отметить, что в ассоциативной системе безопасности мореплавания мы имеем фазовые переходы в силу изменения состояния ее элементов. Фазовый переход ассоциативной системы может осуществляться как при внешнем воздействии, например фазовый переход ассоциации «море», так и при изменении состояния ассоциаций «судно» [1, с. 119-130] и/или «человек» системы. Как таковые фазовые переходы системы безопасности мореплавания неизбежны в рамках эксплуатационных условий, и в случае нарушений норм технологического процесса требованиям национальных и международных правил и норм как система «человек-судно-море», так и ассоциации «человек», «судно», «море» могут перейти в аварийное состояние. Задача руководителя компании и капитана судна заключается в том, чтобы определить критические узлы и связи и не допустить перехода эксплуатационных фазовых переходов системы в аварийное состояние.
Ассоциативно-структурный подход к построению системы безопасного мореплавания
В основе управления состоянием безопасности мореплавания лежат получение, обработка и передача информации. К управлению безопасностью может быть также отнесен ограниченный механизмом предвидения выбор управляющих действий. В такой постановке организационно-техническая система управления состоянием безопасности мореплавания может быть представлена как связанное множество, состоящее из «человеческого элемента» (ЧЭ), «технического элемента» (судна) и «окружающей среды» (моря). Схематизированная структура взаимодействий элементов системы управления безопасностью мореплавания может быть представлена направленным графом. В данном случае направленный граф системы «человек-судно-море» обладает циклической свойствами (рис. 1).
Судно
Море
Рис. 1. Схематизированная структура взаимодействий элементов системы управления безопасностью мореплавания
Для описания системы управления состоянием безопасности мореплавания может быть использован ассоциативно-структурный подход. Суть такого подхода заключается в том, что системообразующие факторы являются лишь ассоциациями, а сама система представляет собой объединение этих ассоциаций, выполненное с помощью логического оператора связи. Схематизированную структуру управления состоянием безопасности мореплавания в рамках ассоциативноструктурного подхода можно представить графом (рис. 2).
Одним из основных результатов, вытекающим из предложенной модели, является то, что она позволяет определить такое понятие, как «безопасное эксплуатационное состояние судна», относительно которого и следует управлять судном для поддержания заданного уровня безопасности мореплавания. Если из процесса Ф(0 выделить и исключить неразличимые состояния, то
Выпуск 2
эксплуатационные параметры судна в рамках ассоциативно-структурной системы можно представить как следующую последовательность фазовых переходов (рис. 2).
Ф1 ^ Ф2 ^ Ф3 ^ ... ^ Фт при т ^ N. (1)
Ф(0
Рис. 2. Схематизированная структура управления состоянием безопасности мореплавания в рамках ассоциативно-структурного подхода
CN
х
о
Введем индикаторную функцию вида
1,еслиФтсФ0,
^Ф»Ы о.еслиФ.гФо, (2)
где Ф0 — параметры эксплуатируемого судна, отвечающие норме «хорошая морская практика». Очевидно, что в силу введенной индикаторной функции выражение
[/фШ] / т
о
будет определять частное от деления числа состояний Фт с Ф0 на общее число т состояний Фт Тогда в пределе равенство
/■(Фд) = ііш [ [// (Ф^ )Ш] / т]
N ^ да 0
будет определять среднюю частоту (вероятность) пребывания Фт с Ф0.
Пусть функция /*(Фд) равна постоянной величине для любого множества Ф0, тогда, исходя из известного соотношения
m
J f*^N)dm = I ДФ>т,
ф ф
можно получить следующее равенство:
т
Пт X ДФд)) = т(Фд) / т(ф) = const = py
к = 1
Тогда вероятность безопасного эксплуатационного состояния судна Фт с Ф0 в любой момент времени определяется через хорошо определенное значение р и в рамках теоремы Боголюбова временну ю последовательность (1) следует наделить свойством эргодичности. Если же далее использовать гипотезу о полной вероятности сложного события вида (2), то аналогично можно получить хорошо определенную вероятность р2 событий Фт <£. Ф0, когда эксплуатационное состояние судна не отвечает условиям безопасного мореплавания.
Таким образом, область, в которой реализуется последовательность фазовых переходов (1), фактически обладает двумя точками плотности, и для поддержания состояния безопасности море-
плавания при эксплуатации судна необходимо и достаточно минимизировать хорошо определенное значение р2. В свою очередь минимизация значения р2 возможна за счет целенаправленного изменения (управления) состояниями ассоциации «человеческого элемента» и «технической ассоциации» (судна) (рис. 2) с помощью выделенного компанией ресурса. Возможность поддержания равновесного состояния безопасного мореплавания судна через ресурс без изменения логического оператора связи ассоциаций является признаком диссипативности ассоциативно-структурной системы в целом.
Список литературы
1. Анисимов А. Н. Об аварийной посадке и остойчивости рефрижераторного судна при изменении коэффициента проницаемости груза / А. Н. Анисимов // Журнал университета водных коммуникаций. — 2011. — Вып. 3 (11).
2. Анисимов А. Н. Обеспечение безопасности при ледовом плавании судов в акватории порта / А. Н. Анисимов // Журнал университета водных коммуникаций. — 2011. — Вып. 4 (12).
УДК 629.5.014 Май Ван Куан,
аспирант,
Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева
АНАЛИЗ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ В МОРСКОЙ ЗОНЕ ВЬЕТНАМА ANALYSIS OF ACCIDENT IN THE MARITIME ZONE OF VIETNAM
В данной статье проанализированы аварийные ситуации на море в Социалистической Республике Вьетнам за 3 последних года: 2010, 2011 и 2012. Рассмотрен процесс проведения спасательных работ различных типов спасательными судами. Таким образом, уточнены задачи для спасательного флота Вьетнама.
In this article, the state of the marine accidents in the Socialist Republic of Vietnam in the past three years: 2010, 2011 and 2012 is analyzed. The process of rescue and salvage operations at the various types of accidents is considered. Thus, the tasks for salvage vessels fleet of Vietnam are specified.
Ключевые слова: спасательный флот, спасательные суда, спасательные буксиры, Вьетнам, морская аварийность.
Key words: rescue fleet, salvage vessels, salvage tugs, Vietnam, marine accidents.
Введение
Вьетнам — страна, находящаяся на берегу Южно-Китайского моря, имеющая морскую границу длиной более 3200 км и морскую зону площадью около миллиона квадратных километров [1]. Вьетнам имеет большой потенциал для развития морской экономики, в которой играет значительную роль морской транспорт. Таким образом, обеспечение безопасности морского плавания является актуальной проблемой для СРВ.
Выпуск 2
