Анотація до роботи:

Мальцев А.С.Теорія і практика безпечного управління судном при маневруванні – Рукопись.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.16 – Судноводіння. –Одеська національна морська академія. –Одеса, 2007.

Дисертацію присвячено розробленню теоретичних основ побудови системи гарантованої безпеки управління маневруванням і формалізованих моделей опису процесів руху і розходження. Метою дослідження була розробка методів забезпечення гарантованої безпеки управління судном при виконанні морських операцій.

Для досягнення мети було розв’язано головні завдання розробки методів і прийомів планування маневрів, розробки методів забезпечення цілеспрямованості вибору рішення при управлінні і підвищення швидкості перехідних процесів за рахунок вибору способу управління рухом судна й алгоритмів інтелектуальної діяльності судноводія. Кожна із головних задач була розділена на часткові, рішення яких дозволило розробити інтегровану кібернетичну систему безпечного управління маневруванням і алгоритмів коригування руху при зміні зовнішніх умов.

При виконанні роботи використовувались як теоретичні так і експериментальні методи дослідження. Практична цінність отриманих результатів полягає в тому, що вони підвищують безпеку виконання морських операцій, за рахунок забезпечення належної інформаційної підтримки прийняття рішень при управлінні рухом судна.

Результати досліджень можуть бути використані та впроваджені при проектуванні нових моделей ЗАРП, при розробці експертних систем прийняття рішень при розходженні суден, при виконанні наукових досліджень, при розробці нормативних документів по мореплаванню. Закономірності маневрування при надмірному наближенні можуть використовуватися на повітряних суднах і підводних човнах. Результати досліджень використовуються в морських навчальних закладах України.

У дисертаційній роботі вирішена важлива проблема в науці судноводіння – створені теоретичні основи побудови системи гарантованої безпеки управління маневруванням і формалізовані моделі опису процесів руху і розходження, принциповою відмінністю яких є створення методології планування руху, що дозволяє забезпечити навігаційну безпеку.

Відмінність отриманих результатів від раніше відомих полягає в тому, що вперше запропоновані методи планування траєкторії маневрування по координатах характерних опорних точок, характеристиках гальмування і повороткості, оцінки узгодження параметрів руху і характеристик оператора і швидкодіючих алгоритмів його інтелектуальних дій при управлінні маневруванням.

Для вирішення поставленого завдання досліджені процеси маневрування: при виконанні морських операцій в обмежених умовах і у відкритому морі; при виконанні робіт по визначенню маневрених характеристик під час натурних спостережень; у натурних умовах на глибокій воді і на математичній моделі (ММ) при визначенні характеристик повороту; на ММ на мілководді при визначенні його впливу на маневрені властивості судна; при розходженні суден на імітаційних моделях для верифікації отриманих формалізованих моделей; при русі судна в дрейфі без ходу для оцінки параметрів його руху і визначення значення аеродинамічного коефіцієнта; при тренажерній підготовці курсантів і перепідготовки судноводіїв для формування сталого навику і оцінки психофізіологічних характеристик оператора по управлінню судном при розходженні.

На підставі виконаних автором теоретичних і експериментальних досліджень із проблем безпечного управління судном при маневруванні вперше отримані наступні наукові результати: установлено взаємозв'язок кута повороту, точок його початку, закінчення і перетину курсів, якого достатньо для планування траєкторії безпечного маневрування; показано як якість маневрування забезпечують процеси пригальмовування, отримання повороту і параметр часу затримки початку маневрування судна, які визначають класифікаційні ознаки характеристик об’єкту управління, методологію їх визначення, розрахунку і представлення даних, перелік недостатніх відомостей і прогнозування траєкторії гальмування і повороткості для часткових режимів ходу та перекладання руля; установлено, що безпечний режим руху лінійно залежить від дальності впевненого виявлення перемінних обмежень (інших суден) і визначається масогабаритними характеристиками керуємого судна; для морських операцій: постановки на якір, швартування у відкритому морі, при заходах в порт і під час розходження суден застосовано інверсний метод планування процесу маневрування, який відрізняється побудовою траєкторії з точки закінчення маневру до початкової точки початку руху з урахуванням інерційних властивостей; безпечне розходження оцінюється вектором відносного руху суден та маневром попередження зіткнення з урахуванням жорстких і перемінних обмежень по каталогу типових ситуацій і маневрів системи підтримки прийняття рішень; навігаційна безпека маневрування забезпечується детермінованими діями оператора гармонізованими з факторами руху, оцінка якої визначається векторним критерієм узгодженості; способи керування судном по маршруту руху: курсовий, курсовий з обсерваціями, курсовий з урахуванням зовнішнього впливу чи курсовий комбінований визначають кількість і якість навігаційної інформації і залежать від обмежень акваторії для маневрування, інтенсивності зовнішнього впливу і навігаційних умов плавання; наявність запасу управляючих ресурсів і постійна оцінка оператором стану судна шляхом порівняння аеро і гідродинамічних сил прикладених до корпусу і наявних засобів управління для їх компенсації забезпечують збереження керованості протягом маневрування; швидкодія роботи системи управління при маневруванні забезпечується оптимізацією операторської діяльності по логічним детермінованим алгоритмам.

Удосконалені: методика врахування запасу води під кілем на маневрування шляхом спрощеного методу обліку впливу мілководдя на параметри циркуляції і гальмування, згідно якого маневрені характеристики мілководдя визначаються по їх значенню на глибокій воді і запасу води під кілем; метод побудови траєкторії маневрування при швартуваннях у морі, відрізняючийся її прогнозуванням із точки закінчення сумісного руху до вихідної точки початку руху кожного з них з урахуванням їх інерційних властивостей і зовнішнього впливу; метод побудови траєкторії маневрування при швартуваннях в порту, відрізняючийся її прогнозуванням з точки закінчення руху у причалу до вихідної точки початку руху з урахуванням інерційних властивостей і зовнішнього впливу; методика оцінки закономірностей відносного руху і прийняття рішення по маневруванню, як основу системи підтримки прийняття рішень для коригування траєкторії руху судна; модель рішення задачі розходження при криволінійних траєкторіях суден шляхом оцінки відстані наближення в залежності від частоти вимірювання параметрів відносного руху.

Отримані наукові результати представляють собою рішення наукової проблеми створення теоретичних основ судноводіння і розробки адаптивних систем безпечного управління маневруванням. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що вони використовуються при виконанні наукових досліджень, в учбовому процесі в морських навчальних закладах і на їх підставі можливо і необхідно розробляти нормативні документи України по організації безпечного судноводіння.

При виконані роботи поставлена мета досягнута, але не на всі питання отримана відповідь. Потребує подальшого дослідження питання узгодженості параметрів руху і характеристик оператора при маневруванні, отримання коефіцієнтів узгодженості для різних навігаційних приладів. Необхідна розробка технічних приладів для реалізації алгоритмів системи підтримки прийняття рішень.

Публікації автора:

1. Мальцев А.С. Безопасность мореплавания на промысловых судах. – Одесса.: Маяк, 1988. -72с.

2. Мальцев А.С. Управление движением судна. - Одесса: Весть, 1995.-235 с.

3. Мальцев А.С. Маневрирование судов при расхождении. -Одесса.: ОМТЦ, 2004. -212 с.

4. Кондрашихин В.Т., Бердинских Б.В., Мальцев А.С., Козырь Л.А. Справочник судоводителя по навигационной безопасности мореплавания. – Одесса: Маяк, 1990. – 167 с. Пошукувачем запропонована концепція, участь в написанні і наукове редагування.

5. Мальцев А.С. Обобщенная формализованная схема швартовки судна в море. //"Рыбное хозяйство". /Экспресс -инф. - М.: В/О"ЦНИРХ", 1986. Вып. 9.-С. 11-13.

6. Мальцев А.С. Выбор типоразмера кранца и места его установки при швартовке в море.//"Рыбное хозяйство"./Экспресс-инф. -М.:В/О "ЦНИРХ" 1986. Вып. 9-С.13-15.

7. Мальцев А.С. Формализация процесса швартовки в дрейфе. В кн."Безопасность мореплавания и ведения промысла". - Л.: Транспорт, 1987. Вып. 86. - С. 41-46.

8. Мальцев А.С. Куликов Г.Г. Графический метод расчета элементов поворота судна при плавании в стесненных условиях. //Морской транспорт. Серия "Судовождение и связь". / Экспресс-информация. - М.: В/О " МТИР", 1987. Вып. 4(199). - С. 11-15.Пошукувачем запроновано метод.

9. Мальцев А.С., Дыба В.Г. Гаврилов В.Н. Обработка, хранение, и выдача навигационной информации на суда с использованием ЭВМ. //Морской транспорт. Серия "Судовождение и связь". /Экспресс-инф.- М.: "МТИР", 1987. Вып. 2(197).-С. 11-15. Пошукувачем запропонована концепція.

10. Мальцев АС. Контроль качества работы судоводителей в море. В кн. "Безопасность мореплавания и ведения промысла". - Л.: Транспорт, 1987. Вып. 83.- С. 22 - 25.

11. Мальцев А.С. Сравнительная оценка способов представления инерционно— тормозных характеристик. В кн. "Безопасность мореплавания и ведения промысла". — Л.: Транспорт, 1987. Вып. 84, - С. 30-33.

12. Михайлянц М.А., Мальцев А.С., Гаврилов В.Н. Навигационную информацию на плечи ЭВМ. //Морской флот. — 1987. № 11. —С. 29-30. Пошукувачем запропонована концепція і алгоритми обробки.

13. Мальцев А.С., Малушин В.И. Расчет ветроволновых потерь скорости судна. //Морской транспорт. Серия "Безопасность мореплавания"./Экспресс-инф. - М.: В/О "МТИР" 1988.Вып. 2(208). - С. 17-19. Пошукувачем запропонована концепція і виконана структурна ідентифікація моделі.

14. Мальцев А.С. Учет течения при плавании в стесненных водах. /Методы и технические средства безопасности мореплавания. /Сб. научн. тр. ЛВИМУ. - М.: В/О "МТИР",1988.- С. 31-34.

15. Мальцев А.С. Учет маневренных характеристик для обеспечения безопасности плавания. //Судостроение и судоремонт. /Сб. научн. трудов ОИИМФ. - М.: В/О "МТИР", 1989. - С. 29-31.

16. Мальцев А.С. Расчеты экстренного маневрирования. /Сб. научн. трудов Института проблем Управления А.Н.СССР. Вып_. 16. -М. 1989. - С. 32-33.

17. Мальцев А.С., Куликов Г.Г., Тимофеев Н.А.. Выбор безопасной скорости по условиям плавания. //Морской транспорт. Серия "Судовождение, связь и безопасность мореплавания". /Экспресс- инф. - М.: В/О "МТИР", 1990. Вып. 12(241). - С. 1-7. Пошукувачем розроблено метод.

18. Мальцев АС., Тимофеев И.А. Учет маневренных характеристик — основа безопасной швартовки в море. В кн. "Безопасность мореплавания и ведения промысла". — Л.: Транспорт, 1991. Вып. 3(100). - С. 39-46. Пошукувачем розроблено інверсний метод планування морських операцій.

19. Мальцев А.С. _, Мальцев Э.А. Решение задачи расхождения на маломерных судах. В кн. "Безопасность мореплавания и ведения промысла". – М.: Транспорт, 1991 Вып. 4(101). - С. 26-32. Пошукувачем розроблено метод окомірної оцінки ситуації на екрані РЛС.

20. Мальцев А.С. Интабли Мухаммед, Тимофеев И.А. Эксплуатационные маневренные характеристики морских судов. — В кн. "Методы прогнозирования и способы повышения мореходных качеств судов и средств освоения океана". (ХХХУ Крылов. чтения, 1991). - Л.: Судостроение, 1991. - С. 42 - 43. Пошукувачом розроблена концепція забезпечення судна відомостями про його маневрені характеристики.

21. Мальцев АС, Тимофеев И.А., Куликов Г.Г. Поворот судна в стесненных водах. //Морской транспорт. Серия "Судовождение, связь и безопасность мореплавания". /Экспресс-инф. - М.:В/О "МТИР", 1991. Вып. 6(253).-С. 1-10. Пошукувачем розроблено метод планування повороту.

22. Мальцев А.С. Полюс поворота и управления судном //Современные проблемы судостроения и судоремонта: Сб. научн. трудов ОИИМФ. - М.: В/О "МТИР", 1991. - С. 41-46. Пошукувачем розроблена формалізована модель оцінки положення полюса повороту.

23. Мальцев А.С., Мальцев Э.А. Способ оценки опасности столкновения судов. //Судостроение и судоремонт: Сб. научн. трудов ОИИМФ. - М.: В/О "МТИР", 1992. - С. 129-133. Пошукувачем розроблено спосіб.

24. Мальцев А.С., Тимофеев И.А. Характеристики сдерживания поворота судна. //Судостроение и судоремонт: Сб. научн. трудов ОИИМФ. - М.: В/О "МТИР", 1992. - С. 133-139. Пошукувач автор ідеї, запропоновано маневр «несиметричний зігзаг», виконано експеримент, обробка результатів, розробка моделей і формуліровка висновків.

25. Мальцев А.С. Интабли Мухаммед. Проблемы и перспективы лоцманской проводки. /Экспресс —инф. Сер. "Судовождение, связь и безопасность мореплавания". Вып. 7(290). - М.: В/О "МТИР", 1993. - С. 1-5. Автор ідеї розподілу обовязків і відповідальності між лоцманом і капітаном.

26. Мальцев А.С., Интабли Мухаммед. Договор о лоцманской проводке. /Экспресс— инф. Сер. "Судовождение, связь и безопасность мореплавания". Вып. 9(292).- М.: В/О "МТИР", 1993. - С.1-5. Пошукувач автор ідеї оформлювання договору про лоцманську проводку до початку її виконання.

27. Мальцев А.С., Шараф Мохамед. Составляющие количественного критерия оценки надежности навигации. /Экспресс -инф. Сер. "Судовождение, связь и безопасность мореплавания". Вып.6(313).-М.: "МТИР",1995.-С. 1-9. Пошукувач автор ідеї.

28. Мальцев А.С., Шараф Мохамед. Экстренное торможение в стесненных условиях с использованием перекладки руля. /Экспресс— инф. Сер. "Судовождение, связь и безопасность мореплавания". Вып. 7(314). - М.: В/О "МТИР", 1995. - С. 1 -12. Пошукувач автор ідеї.

29. А.С. №1604046 СССР. Устройство для предотвращения столкновения судов. /А.С. Мальцев, В.И. Коваленко. — Заявл. 11.05.88: Зарегистр. 1.06.1990. Пошукувач автор ідеї і формули винаходу.

30. Мальцев А.С. Информация капитану о маневренных свойствах судна.// Морской транспорт. Серия «Судовождение, связь и безопасность мореплавания».–М.: В/О «МТИР», 1996. Вып.12(331).-С. 1-12.

31. Мальцев А.С. Системы ближней навигации. – Одесса.: Судоходство,1998. Приложение №2. – С. 28-29.

32. Мальцев А.С., Таир Касимов. Вероятностная оценка опасного сближения судов.// Морской транспорт. Серия «Судовождение, связь и безопасность мореплавания». –М.: В/О «МТИР», 1998. Вып. 10 (353).-С.1-7. Пошукувач автор ідеї.

33. Мальцев А.С., Синяев В.А., Таир Касимов. Анализ методов оценки точности параметров расхождения судов. .// Морской транспорт. Серия «Судовождение, связь и безопасность мореплавания». – М.: В/О «МТИР», 1999. Вып. 4 (359). – С.1-7. Пошукувач автор ідеї.

34. Мальцев А.С. Система управления движением судна.//Судовождение. /Сб.научн. трудов ОГМА,. Вып.3. –Одесса, Латстар,2001. -С. 158-162.

35. Мальцев А.С., Стариков И.М. Психологические аспекты маневра последнего момента..//Судовождение. /Сб. научн. трудов ОГМА,. Вып.4. –Одесса, Латстар,2002. -С 64-82. Пошукувач автор ідеї, методів розрахунку часу і відстані найкоротшого наближення і алгоритмів діяльності оператора.

36. Яркин П.И., Мальцев А.С., Калиниченко Е.В, Определение характеристик разгона и подтормаживания судна.// Вестник ОНМУ №13./Сб. научн. трудов ОНМУ. –Одесса, 2004. –С 63-71. Пошукувач автор ідеї.

37. Мальцев А.С., Назаров А.Г. Математическая модель нестационарного движения малого парусного судна.//Судовождение: Сб. научн. трудов/ ОНМА,. Вып.6. –Одесса: Феникс,2003. –С. 80-85. Пошукувач автор ідеї.

38. Мальцев А.С., Май Ба Линь. Выбор оптимального курса для расхождения судов при криволинейном движении // Судовождение:Сб. научн. трудов/ ОНМА,. Вып.7. –Одесса: Феникс,2004. –С. 47-57. Пошукувач автор ідеї, участь в моделюванні і формулюванні висновків.

39. Мальцев А.С, Романов Г.С., Гончаров Е.И., Вильский Г.Б. Подготовка лоцманов к управлению маневрами судна .//Судовождение :Сб. научн. трудов/ ОНМА,. Вып.8. –Одесса: Феникс,2004. –С. 63-76. Пошукувачем розроблена концепція підготовки лоцмана для проводки судна.

40. Мaltsev A.S. The ways of Enhancing the safety of Navigation// Collection of IAMU scientific works. //Rock port, USA.2002. Seс. II A –p. 16-26.

41. Мальцев А.С. Учет статистики по аварийности при проектировании систем управления движением судна. //Сб. тезисов докладов. Международная конференция «Безопасность мореплавания и ее обеспечение при проектировании и постройке судов». Николаев УГМТУ, 2004. –С. 20-22

42. Мальцев А.С., Май Ба Линь. Декларативный патент Украины №62275 А на изобретение „Устройство для предупреждения столкновения судов”. Приоритет от 20.02.2003 г. Пошукувач автор ідеї і концепції розвязання задачі розходження в берегових ЗНО.

43. Бездольный В.В., Романов Г.С., Гончаров Е.И., Вильский Г.Б., Мальцев А.С. Декларативный патент Украины №3522 на полезную модель «Способ тренажерной подготовки лоцманов». Приоритет от 02.04.2004 г. Пошукувач автор ідеї і концепції формування стійкого навику..

44. Бездольный В.В., Романов Г.С., Гончаров Е.И., Вильский Г.Б., Мальцев А.С. Декларативный патент Украины №5127 «Система управления движением су- дов». Приоритет от 07.07.2004 г. Пошукувач автор ідеї і концепції розвязання задачі в БРЛС.

45. Мальцев А.С. Моделирование процесса маневрирования судна векторными дифференциальными уравнениями..//Судовождение:Сб. научн. трудов/ ОНМА,. Вып.9. –Одесса: Феникс,2005. –С. 62-68.

46. Мальцев А.С. Маневрирование подвижных объектов при чрезмерном сближении.//Судовождение :Сб. научн. трудов/ ОНМА,. Вып.10. –Одесса: Феникс,2005. –С. 76-86 .

47. Мальцев А.С. Интеллектуальные гибридные системы поддержки принятия решений при расхождении судов.//Судовождение :Сб. научн. трудов/ ОНМА,. Вып.11. –Одесса: ИздатИнформ,2006. –С. 74-86 .

48. Maltsev A.S. Five steps to assure navigational safety.//Collection of IAMU scientific works. –Dalian.: Maritime University Press. -2006. - P. 170-179.

49. Мальцев А.С., Голикова В.В. Динамика психофизиологических функций у курсантов и судоводителей при решении задач судовождения на радиолокационном тренажере. .//Актуальные проблемы транспортной медицины:Сб. научн. трудов/ УкрНИИ медицины транспорта.. Вып.1(7). –Одесса: 2007. –С. 20-26 . Керівництво дослідженнями, обговорення результатів, формуліровка висновків.