bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
Снижение погрешности при анализе статистической информации в устройствах адаптивного управления судовых систем
Authors: Владецкая Е.А. , Боран-Кешишьян А. Л. , Харченко А.О. , Харченко А.А. 
Published: December 2024

В статье приведены результаты синтеза процедуры комбинаторной фильтрации для снижения погрешности путем улучшения отношения сигнал – шум. Целью статьи является разработка теоретических основ и формулировок метода снижения погрешности при анализе статистической информации в устройствах адаптивного управления судовых систем путем улучшения статистических параметров разностного приближения функций, в частности, границы и дисперсии. Приведены теоретические положения и доказательные формулировки, разработанные авторами, а также результаты применения метода для определения характеристик суммо-разностного метода комбинаторной фильтрации с постоянными коэффициентами, полученные в ходе анализа. Предложенный подход позволил определить статистические параметры разностной модели приближения и статистические характеристики распределения погрешности.Доказано теоретическое положение о возможности улучшения статистических характеристик разностного приближения экспериментальных данных с аддитивной составляющей случайной погрешности. Обобщенные оценки могут найти применение в судовых электроэнергетических системах, в системах промышленной и судовой автоматики, в устройствах адаптивного управления параметром движения судна, а также при решении задач, связанных с синтезом моделей и устройств прогноза развития процесса, например, упредителей, кор­ректоров, систем предупреждения аварийных ситуаций на морском и речном транспорте.
The article presents the results of the synthesis of a combinatorial filtering procedure to reduce errors by improving the signal-to-noise ratio. The purpose of the article is to develop the theoretical foundations and formulations of a method for reducing errors in the analysis of statistical information in adaptive control devices of ship systems by improving the statistical parameters of the difference approximation of functions, in particular, boundaries and dispersion. Theoretical provisions and evidentiary formulations developed by the authors are presented, as well as the results of applying the method to determine the characteristics of the sum-difference method of combinatorial filtering with constant coefficients, obtained during the analysis. The proposed approach made it possible to determine the statistical parameters of the difference approximation model and the statistical characteristics of the error distribution. The theoretical position on the possibility of improving the statistical characteristics of the difference approximation of experimental data with an additive component of the random error has been proven. Generalized estimates can find application in ship electrical power systems, in industrial and ship automation systems, in devices for adaptive control of ship motion parameters, as well as in solving problems related to the synthesis of models and devices for forecasting process development, for example, predictors, correctors, systems prevention of emergency situations in sea and river transport.
Турбулентное течение в кольцевой трубе в свете степенного обобщения формулы вязкого трения Ньютона
Authors: Никущенко Е.А. , Денисов М.Е. , Михеева А.А. , Павловский В.А. 
Published: December 2024

Решена задача о профиле скоростей и гидравлическом сопротивлении при стабилизированном турбулентном течении в канале, ограниченном соосными круговыми цилиндрами (кольцевая труба). Такие течения осуществляются за счет создания перепада давления вдоль оси канала, что требует затрат энергии. Для оценки этих затрат необходимо знание профиля скоростей, расходов и коэффициентов сопротивления, которые зависят от режима течения. В расчете использована система уравнений турбулентного движения жидкости, полученная путем обобщения формулы Ньютона для касательного напряжения в жидкости за счет придания ей степенного вида с последующей завистью соответствующего реологического соотношения в тензорном виде и подстановки его в уравнение движения сплошной среды в напряжениях. Область течения состоит из двух пристеночных подобластей, прилегающих к твердым границам потока. Границу между подобластями определяет нулевое значение касательного напряжения, где имеет место максимум профиля скорости. Для искомой величины – скорости – сформулировано уравнение и поставлены граничные условия. Профиль скоростей в потоке получен как решение соответствующей краевой задачи. Результаты решения сравниваются с опытными данными и эмпирическими формулами.
The problem of the velocity profile and hydraulic resistance in a stabilized turbulent flow in a channel limited by coaxial circular cylinders (ring pipe) has been solved. Such flows occur by creating a pressure difference along the channel axis, which requires energy. To estimate these costs, it is necessary to know the profile of velocities, flow rates and resistance coefficients, which depend on the flow regime. The calculatio liquid, obtained by generalizing Newton's formula for tangential stress in a liquid by giving it a power-law form, followed by envying the corresponding rheological relationship in tensor form and substituting it into the equation of motion of a continuous medium in stress. The flow region consists of two near-wall subregions adjacent to the solid boundaries of the flow. The boundary between the subregions is determined by the zero value of the shear stress, where the maximum of the velocity profile occurs. For the target quantity — speed — the equation and boundary conditions were observed. The velocity profile in the flow was obtained as a solution to the corresponding boundary value problem. The solution results are compared with experimental data and empirical formulas.
Динамика газовой фазы при барботаже в морской воде, содержащей поверхностно-активные вещества
Authors: Дядик А.Н. , Маловик Д.С. , Кича М.А. 
Published: December 2024

Работа посвящена вопросам моделирования массообменных аппаратов в составе воздухонезависимых энергетических установок с реализацией растворения диоксида углерода в морской воде методом абсорбции. С целью достижения данной задачи рассмотрено наличие биогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) в морской воде, являющихся продуктами жизнедеятельности морских организмов. На основе литературных данных по распределению биомассы в верхнем слое Мирового океана предложена зависимость концентрации ПАВ от района и выполнено сравнение с экспериментальными данными. Получены зависимости на основе физико-химических процессов, возникающих при барботаже газа и адсорбции молекул биогенных ПАВ на поверхности пузырька. Установлено, что наличие биогенных ПАВ в морской воде приводит к снижению коэффициента поверхностного натяжения, что в свою очередь снижает скорость движения газовой фазы, при незначительном понижении коэффициента массопередачи, в условиях увеличения общей поверхности массообмена. Определено, что в условиях коалесценции и дробления газовых пузырьков снижение объема газовых пузырьков, вызванный снижением минимального и максимального диаметров газового пузырька приводит к преобладанию дробления над коалесценцией, что приводит к увеличению поверхности массообмена при росте числа пузырьков.
The work is dedicated to the modeling of mass transfer apparatuses within air-independent power systems, focusing on the dissolution of carbon dioxide in seawater through the absorption method. To achieve this goal, the presence of biogenic surfactants in seawater, which are products of marine organisms' life activities, is considered. Based on literature data on biomass distribution in the upper layer of the World Ocean, a dependency of surfactant concentration on the region is proposed and compared with experimental data. Dependencies are derived based on the physicochemical processes that occur during gas sparging and the adsorption of biogenic surfactant molecules on the bubble surface. It is established that the presence of biogenic surfactants in seawater leads to a reduction in surface tension, which in turn decreases the velocity of the gas phase, with a slight reduction in the mass transfer coefficient, under conditions of increased overall mass transfer surface area. It is determined that under conditions of coalescence and fragmentation of gas bubbles, the reduction in gas bubble volume, caused by the decrease in minimum and maximum bubble diameters, leads to the predominance of fragmentation over coalescence, resulting in an increase in the mass transfer surface area as the number of bubbles increases.
Методика расчета абсолютных значений теплопроводности водных растворов солей
Authors: Косолап Ю.Г. , Данцевич И.М. , Лютикова М.Н. 
Published: December 2024

Экспериментальное исследование теплопроводности водных растворов солей трудоемко и связано с большими материальными затратами. Актуальным является вопрос расчета теплопроводности. В работе рассматриваются основные закономерности, формирующие поведение теплопроводности водных растворов солей при постоянной температуре и давлении в зависимости от концентрации растворенного вещества. Определены численные величины, формирующие эти зависимости и на основании этого произведен расчет абсолютных значений бинарных и многокомпонентных систем, содержащих одну, две и более растворенных солей при любых концентрациях... Под любыми концентрациями следуют те возможные концентрации солей, которые отвечают данным по растворимости от минимальных до максимально возможных величин бинарных растворов и соответствующим диаграммам взаимной растворимости в случае многокомпонентных систем. Цель исследования заключается в разработке метода расчета теплопроводности смешанных растворов солей, основанный на правиле Здановского. А. Б. для растворов с общим ионом. Результаты теоретического вклада в теорию теплопроводности водных растворов электролитов, по предлагаемой методике увеличат диапазон и качество теплофизических свойств хладоносителей в широкой области параметров состояния содержащихся в Правилах технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций (VIII раздел – Судовые холодильные установки.)
Experimental study of the thermal conductivity of aqueous solutions of salts is laborious and associated with high material costs. The issue of calculating thermal conductivity is relevant. The paper examines the main regularities that shape the behavior of thermal conductivity of aqueous solutions of salts at constant temperature and pressure depending on the concentration of the dissolved substance. Numerical values that shape these dependencies are determined and, based on this, the calculation of absolute values of binary and multicomponent systems containing one, two or more dissolved salts at any concentrations is performed. Any concentrations are followed by those possible salt concentrations that correspond to the solubility data from the minimum to the maximum possible values in the cases of binary solutions and the corresponding diagrams of mutual solubility in the case of multicomponent systems. The purpose of the study is to develop a method for calculating the thermal conductivity of mixed salt solutions, based on the Zdanovsky rule. A. B. for solutions with total ion. The results of the theoretical contribution to the theory of thermal conductivity of aqueous solutions of electrolytes, according to the proposed method, will increase the range and quality of the thermophysical properties of coolants in a wide range of state parameters contained in the Rules for the technical operation of ship technical equipment and structures (Section VIII - Ship refrigeration units.)
Определение параметров группы азимутальных буксиров-автоматов при выполнении буксировочных работ
Authors: Заслонов В.В. , Жук С.С. , Бурылин Я.В. 
Published: December 2024

В настоящем исследовании представлен способ алгоритмизации процесса определения количества буксиров-автоматов и необходимых параметров для выполнения буксировочных работ. Опираясь на параметры буксируемого судна и внешних факторов в работе описан этап определения общих необходимых тяговых усилий. Следующим этапом с учетом количества буксиров-автоматов описан алгоритм определения параметров ВРК, в зависимости скорости движения и факторов, предопределяющих общее тяговое усилие. В качестве примера взяты суда 3-х типов (балкер, контейнеровоз, танкер) 20000 тонн водоизмещения. Опираясь на полученные значения, согласно алгоритму, произведен эксперимент-имитация для изучения поведения группы из азимутальных буксиров-автоматов и буксируемого балкера к 23 причалу, подобранного по описанию в расчетной части работы. Эксперимент показал достаточную динамическую возможность системы и достаточный запас динамических ресурсов управляющего комплекса при соблюдении требований, указанных в выводе, опираясь на расчетную часть настоящей работы. Таким образом, разработана методика определения параметров группы буксиров-автоматов и их количества, в зависимости от условий для учета расхода энергии, расчета времени операции (логистики) и др.
This study presents a method for algorithmizing the process of determining the number of automatic tugboats and the necessary parameters for performing towing operations. Based on the parameters of the towed vessel and external factors, the work describes the stage of determining the total required traction forces. The next step, depending on the number of automatic tugboats, describes an algorithm for determining the parameters of the VRK depending on the speed of movement and factors that determine the total tractive effort. As an example, vessels of 3 types (bulk carrier, container ship, tanker) of 20,000 displacements are taken. Based on the obtained values according to the algorithm, a simulation experiment was performed to study the behavior of a group of azimuthal automatic tugboats and a towed bulk carrier to berth 23, selected according to the description in the calculation part of the work. The experiment showed a sufficient dynamic capability of the control system and a sufficient reserve of dynamic resources of the control complex, subject to the following requirements specified in the conclusion. Thus, a method has been developed for determining the parameters of a group of automatic tugboats and their number, depending on the conditions for accounting for energy consumption, calculating the operation time (logistics), etc.
Оценка частоты узкополосного сигнала по дискретному спектру Фурье входной последовательности в приемных системах корабельных радиолокационных станций
Authors: Самаров Е.К. , Евграфова И.В. 
Published: December 2024

Для доплеровских и импульсно-доплеровских систем корабельных радиолокационных станций с цифровой обработкой сигнала получена аппроксимация оценки максимального правдоподобия частоты узкополосного сигнала по дискретному спектру Фурье входной последовательности. Приведены результаты моделирования алгоритма оценки частоты, показавшие эффективность и несмещенность предлагаемой оценки. Показано, что при отношении сигнал-шум более 12 дБ традиционная оценка по максимальному модулю коэффициента дискретного преобразования Фурье входной последовательности может быть значительно улучшена, однако при отношении сигнал-шум менее 12 дБ использовать предлагаемую оценку нецелесообразно в связи с резким увеличением ее дисперсии.
For Doppler and pulse-Doppler systems of shipboard radar stations with digital signal processing, an approximation of the maximum likelihood estimates of the narrowband signal frequency using the discrete Fourier spectrum of the input sequence is obtained. The results of modeling the frequency estimation algorithm are presented, which showed the effectiveness and unbiased nature of the proposed estimate. It is shown that with a signal-to-noise ratio of more than 12 dB, the traditional estimate for the maximum modulus of the discrete Fourier transform coefficient of the input sequence can be significantly improved, however, with a signal-to-noise ratio of less than 12 dB, it is impractical to use the proposed estimate due to a sharp increase in its variance.
Сигнал с нелинейной частотной модуляцией для обнаружения малоподвижных малоразмерных целей
Authors: Шостак С.В. , Бенгард А.В. 
Published: December 2024

Задача обнаружения малоразмерных подводных целей напрямую связана с разработкой сигналов, позволяющих обнаруживать эти цели с высокой разрешающей способностью по дальности. Для обнаружения таких целей используется с помощью сложных широкополосных сигналов, обработка которых применяется с помощью согласованной фильтрации. В статье обосновываетсянеобходимость снижения уровня боковых максимумов в спектре модулированного сигнала и увеличения разрешающей способности сигналадля обнаружения малоподвижных малоразмерных целей. Рассмотрены основные преимущества и недостатки применения сигнала с частотной модуляцией. В качестве образца используется сигнал с линейной частотной модуляцией. Подробно описана структура формулы, с помощью которой синтезируется сигнал с нелинейной частотной модуляцией. Описаны отличия спектров синтезированных сигналов с линейной и нелинейной частотной модуляцией. Также исследовано влияние эффекта Доплера на качество обнаружения искомой цели. Исследован график функции неопределенности сигнала с нелинейной частотной модуляцией. Результаты исследований подтверждены с помощью математического моделирования в среде программирования MATLAB.
The task of small underwater targets detection is directly related to the development of signals that allow detecting these targets with high range resolution. To detect such targets, complex broadband signals are used, the processing of which is applied using matched filtering. The article substantiates the need to reduce the level of side maxima in the spectrum of the modulated signal and increase the signal resolution for detecting low-moving small targets. The main advantages and disadvantages of using a signal with frequency modulation are considered. A signal with linear frequency modulation is used as a sample. The structure of the formula used to synthesize a signal with nonlinear frequency modulation is described in detail. The differences in the spectra of synthesized signals with linear and nonlinear frequency modulation are described. The influence of the Doppler effect on the quality of detection of the desired target is also studied. The graph of the uncertainty function of a signal with nonlinear frequency modulation is studied. The research results are confirmed using mathematical modeling in the MATLAB programming environment.
Выполнение инспекции подводных трубопроводов с помощью АНПА на базе информации от бортовой стереофотокамеры
Authors: Бобков В.А. , Морозов М.А. , Инзарцев А.В. , Панин А.В. , Елисеенко Г.Д. 
Published: December 2024

Актуальной практической задачей является инспекция состояния подводных транспортных коммуникаций (трубопроводов) с применением автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА). Методика выполнения инспекции требует высокой точности локализации АНПА при перемещении вдоль трубопровода. Одним из возможных решений этой проблемы является распознавание трубопровода с использованием оптических изображений от бортовой моно/стереокамеры АНПА. Применяемый в работе метод основывается на распознавании видимых границ трубопровода на 2D снимках с последующим восстановлением пространственных параметров сцены, включая положение и ориентацию объекта в системе координат АНПА. Эксперименты по оценке эффективности разработанных методов проводились на виртуальных сценах с использованием стереоизображений, а также на реальных данных, получаемых моноскопической камерой при движении АНПА вдоль трубопровода. Отлаживалась также модель поведения АНПА во время инспекции (обнаружение трубопровода и движение вдоль него, поведение АНПА при проблемах с распознаванием объекта). Полученные результаты по оценке точности вычисляемой локализации трубопровода, а также по использованию этих данных для управления АНПА показали, что предложенные методы обработки изображений могут обеспечить требуемую при инспекции навигационную точность АНПА.
An urgent practical task is to inspect the condition of underwater transport communications (pipelines) using autonomous unmanned underwater vehicles (AUVs). The inspection methodology requires high accuracy of AUV localization relative to the pipeline. One possible solution to this problem is to recognize the pipeline using optical images from the AUV's onboard mono/stereo camera. The method used in the work is based on the recognition of visible pipeline boundaries in 2D images with subsequent restoration of the spatial parameters of the scene, including the position and orientation of the object in the AUV coordinate system. Experiments to evaluate the effectiveness of the developed methods were carried out on virtual scenes using stereo images, as well as on real data obtained by a monoscopic camera as the AUV moved along the pipeline. The model of AUV behavior during an inspection was also fine-tuned (detection of a pipeline and movement along it, behavior of AUVs in case of problems with object recognition). The results obtained on assessing the accuracy of the calculated pipeline localization, as well as on the use of this data for AUV control, showed that the proposed image processing methods can provide the AUV navigation accuracy required during inspection.