rmrsНаучно-технический сборник Российского морского регистра судоходстваResearch Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping2223-7097Российский морской регистр судоходстваCQXSLErmrs-123Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ МОРЕПЛАВАНИЯ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫMARITIME SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTIONСтруктурный анализ системы обеспечения автономной проводки и швартовки судов через графы состоянийStructural analysis of the system of autonomous ship navigation and mooring through state graphsСмоленцевС. В.SmolentsevS. V.

Д-р техн. наук, профессор

198035, Санкт-Петербург, Двинская ул., 5/7

DSc, Professor

198035, St. Petersburg, Dvinskaya ul. 5/7 

SmolencevSV@gumrf.ruБрыляковА. В.BryliakovA. V.

Мл. науч. сотр.

353924, Новороссийск, пр. Ленина, 93

Researcher

353924, Novorossiysk, pr. Lenina, 93 

brylyakov99@inbox.ruСенченкоВ. Г.SenchenkoV. G.

Канд. техн. наук, профессор

353924, Новороссийск, пр. Ленина, 93

PhD, Professor

353924, Novorossiysk, pr. Lenina, 93 

victor.senchenko@mail.ruБуцанецА. А.ButsanetsA. A.

Канд. техн. наук

198035, Санкт-Петербург, Двинская ул., 5/7

191186, Санкт-Петербург, Миллионная ул., 7А

PhD

198035 Russia, St. Petersburg, Dvinskaya ul. 5/7

191186 Russia, St. Petersburg, Millionnaya ul., 7A

butsanetsaa@gumrf.ruГосударственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. МакароваРоссияAdmiral Makarov State University of Maritime and Inland ShippingRussian FederationГосударственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. УшаковаРоссияAdmiral Ushakov State Maritime UniversityRussian FederationГосударственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова; Российский морской регистр судоходстваРоссияAdmiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping; Russian Maritime Register of ShippingRussian Federation202525072025079413Copyright © Смоленцев С.В., Брыляков А.В., Сенченко В.Г., Буцанец А.А., 20252025Смоленцев С.В., Брыляков А.В., Сенченко В.Г., Буцанец А.А.Smolentsev S.V., Bryliakov A.V., Senchenko V.G., Butsanets A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sbornik.rs-class.org/jour/article/view/123

В данной работе рассматриваются модели состояний системы обеспечения автономной проводки и швартовки судов и ее ключевого компонента — буксира-автомата. Исследование направлено на анализ функционирования системы обеспечения автономной проводки и швартовки судов, определение возможных режимов работы и условий переходов между состояниями, а также выявление факторов, влияющих на эффективность выполнения операций в акватории порта. Для формализации логики работы системы и ее компонентов используются графы состояний, описывающие возможные состояния, переходы между ними и внешние воздействия. Особое внимание уделяется интеграции автономных буксиров-автоматов, систем автономной швартовки и других автоматизированных решений в рамках единой системы. Разработанные модели служат инструментом для глубокого понимания внутренних процессов системы, а также позволяют выявить узкие места и потенциальные риски, что создает основу для дальнейшего совершенствования технологий автономного судовождения. Результаты работы соответствуют современным международным трендам и национальной стратегии Российской Федерации в области модернизации морской отрасли.

This paper considers the state models of the system of autonomous guiding and mooring of ships and its key component — tugboat-automate. Theresearch aims at analyzing the functioning of the system of autonomous ship navigation and mooring, determining possible modes of operation andconditions of transitions between states, as well as identifying factors affecting the efficiency of operations in the port water area. To formalize thelogic of operation of the system and its components, state graphs describing possible states, transitions between them and external influences areused. Special attention is paid to the integration of autonomous tugboats, autonomous mooring systems and other automated solutions within asingle system. The developed models serve as a tool for deep understanding of the internal processes of the system, as well as identify bottlenecksand potential risks, which creates a basis for further improvement of autonomous ship navigation technologies. The results of the work correspondto the current international trends and the national strategy of the Russian Federation in the field of maritime industry modernization.

портовые водыавтономное судовождениедистанционное управлениеграф состояний системыharbor watersautonomous ship navigationremote controlsystem state graphВ данной статье представлена часть научно-исследовательской работы по теме «Разработка концепции использования буксиров-автоматов (автономных судов) в морских портах»». Заказчик — Министерство транспорта Российской Федерации, исполнитель — ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова», государственный контракт от 01.07.2024 № 1142414.ReferencesПлан мероприятий («Дорожная карта») «МариНет» Национальной технологической инициативы. [Электронный ресурс] URL: https://nti2035.ru/markets/docs/DK_marinet.pdf (дата обращения 26.11.2024).Plan meropriyatii («Dorozhnaya karta») «MariNet» Natsionalnoi tekhnologicheskoi initsiativy [Plan of action (Roadmap) “MariNet” of the National Technological Initiative]. URL: https://nti2035.ru/markets/docs/DK_marinet.pdf (accessed 26.11.2024).Пинский А.С. Е-Навигация и безэкипажное судовождение / А.С. Пинский // Транспорт Российской Федерации. – 2016. – № 4 (65). – С. 50 – 54. –EDN WMAHYT.Pinskii A.S. E-Navigatsiya i bezekipazhnoe sudovozhdenie [E-navigation and unmanned navigation]. Transport Rossiiskoi Federatsii [Transport of the Russian Federation]. 2016. No. 4 (65). P. 50 – 54. EDN WMAHYT.Патент на полезную модель № 222507 U1 Российская Федерация, МПК B63B 3/00. Корпус судна-буксира: № 2023128879: заявл. 07.11.2023: опубл. 29.12.2023 / В.Г. Сенченко, А.Б. Крючков, В.В. Заслонов; заявитель ФГБОУ ВО «Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова». – EDN TJCDAW.Utility Model Patent No. 222507 U1 Russian Federation, IPC B63B 3/00. The hull of the tugboat: No. 2023128879: application 07.11.2023: published 29.12.2023 / Senchenko V.G., Kryuchkov A.B., Zaslonov V.V.; applicant FGBOU VO Admiral F.F. Ushakov State Maritime University. EDN TJCDAW.Биденко С.И. О концептуальном облике буксира-автомата для работы в буксирном ордере или «стае» / С.И. Биденко, В.Г. Сенченко, А.Б. Васильев // Неделя науки Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. – 2021. – № 1-1. – DOI 10.52899/978-5-88303-611-7_170. – EDN MQZWRV.Bidenko S.I., Senchenko V.G., Vasil'ev A.B. O kontseptual'nom oblike buksira-avtomata dlya raboty v buksirnom ordere ili "stae" [On the conceptual appearance of an automatic tugboat for operation in a tow warrant or "flock"]. Nedelya nauki Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo morskogo tekhnicheskogo universiteta. [Science Week of St. Petersburg State Marine Technical University]. 2021. No. 1-1. DOI 10.52899/978-5-88303-611-7_170. EDN MQZWRV.Патент № 2808875 C1 Российская Федерация, МПК B63B 21/00. Швартовный захватный модуль (варианты): № 2023109206: заявл. 11.04.2023: опубл. 05.12.2023 / В.Г. Сенченко, А.Б. Крючков, В.В. Заслонов, Д.А. Крючков; заявитель ФГБОУ ВО «Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова». – EDN OJRYES.Patent No. 2808875 C1 Russian Federation, MPK B63B 21/00 No. 2023109206. Mooring gripping module (variants): application 11.04.2023: published 05.12.2023 / V.G. Senchenko, A.B. Kryuchkov, V.V. Zaslonov, D.A. Kryuchkov; applicant FGBOU VO Admiral F. F. Ushakov State Maritime University. EDN OJRYES.Приказ Минтранса России от 30.11.2017 № 503 «Об утверждении Обязательных постановлений в морском порту Новороссийск».Order of the Ministry of Transport of the Russian Federation dated November 30, 2017 N 503 "On approval of Mandatory regulations in the seaport of Novorossiysk".Алексеев Г.М. Особые случаи морской практики: уч. пос. / Г.М. Алексеев. – М.: Морской транспорт, 1959. – 338 с.Alekseev G.M. Osobye sluchai morskoi praktiki [Special cases of maritime practice: study guide]. Moscow: Morskoi transport, 1959. 338 p.Golovina A. On the issue of the legal status of persons exercising control of a maritime autonomous surface vessel / A. Golovina // SHS Web of Conferences. – 2022. – Vol. 134. – P. 00114. – DOI 10.1051/shsconf/202213400114. – EDN WPEUCZ.Golovina A. On the issue of the legal status of persons exercising control of a maritime autonomous surface vessel. SHS Web of Conferences. 2022. Vol. 134. P. 00114. DOI 10.1051/shsconf/202213400114. EDN WPEUCZ.Патент № 2809129 C1 Российская Федерация, МПК B63H 25/04, G05D 1/08, G08G 3/00. Способ проводки, швартовки и отшвартовки морского грузового судна в автономном режиме и способ работы цифровой инструментальной платформы управления движением группы автономных судов-буксиров в портовой акватории: № 2023102499: заявл. 03.02.2023: опубл. 07.12.2023 / В.Г. Сенченко, М.А. Лопатин, Д.Е. Студеникин; заявитель ФГБОУ ВО «Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова». – EDN IEUNZK.Patent No. 2809129 C1 Russian Federation, IPC B63H 25/04, G05D 1/08, G08G 3/00. The method of wiring, mooring and unmooring a marine cargo vessel in autonomous mode and the method of operation of the digital instrument platform for controlling the movement of a group of autonomous tugboats in the port area: No. 2023102499: application 02/03/2023: published 12/07/2023 / V.G. Senchenko, M.A. Lopatin, D.E. Studenikin; applicant FGBOU VO Admiral F.F. Ushakov State Maritime University. EDN IEUNZK.Епихин А.И. Проблемы внедрения безэкипажных судов на основе статистических исследований аварийных ситуаций и потерь судов / А.И. Епихин, М.А. Модина // Морские интеллектуальные технологии. – 2021. № 3-1 (53). – С. 77 – 82. – DOI 10.37220/MIT.2021.53.3.010.Epikhin A.I., Modina M.A. Problems of introducing unmanned vessels on the basis of statistical studies of emergencies and ship losses. Marine intellectual technologies. 2021. No. 3-1 (53). P. 77 – 82. DOI 10.37220/MIT.2021.53.3.010. (In Russ.)Студеникин Д.Е. Динамическое формирование коридора безопасности при планировании маршрута движения судна / Д.Е. Студеникин, С.И. Кондратьев, Е.В. Хекерт, М.А. Модина // Морские интеллектуальные технологии. – 2021. – № 2-4 (52). – С. 128 – 131. – DOI 10.37220/MIT.2021.52.2.081.Studenikin D.E., Kondratiev S.I., Heckert E.V., Modina M.A. Dynamic formation of a safety corridor during preliminary vessel route planning. Marine intellectual technologies. 2021. No. 2-4 (52). P. 128 – 131. DOI 10.37220/MIT.2021.52.2.081. (In Russ.)Лопатина В.В. Методика проведения измерений геометрических перемещений подвижного объекта / В.В. Лопатина, В.Г. Сенченко // Морские интеллектуальные технологии. – 2020. – № 4-4 (50). – С. 62 – 66. – DOI 10.37220/MIT.2020.50.4.098.Lopatina V.V., Senchenko V.G. Methodic of measuring of geometric displacements of a moving object. Marine intellectual technologies. 2020. No. 4-4 (50). P. 62 – 66. DOI 10.37220/MIT.2020.50.4.098. (In Russ.)Заслонов В.В. Определение параметров группы азимутальных буксиров-автоматов при выполнении буксировочных работ / В.В. Заслонов, С.С. Жук, Я.В. Бурылин // Морские интеллектуальные технологии. – 2024. – № 4-1 (66). – С. 214 – 224. – DOI 10.37220/MIT.2024.66.4.025. – EDN EZZHBK.Zaslonov V.V., Zhuk S.S., Burylin Ya.V. Determination of parameters of a group of azimuthal automatic tugboats during towing operations. Marine intellectual technologies. 2024. No. 4-1 (66). P. 214 – 224. DOI 10.37220/MIT.2024.66.4.025. EDN EZZHBK. (In Russ.)Hensen H. Tug use in port. A practical guide. 2nd ed. / H. Hensen. – Port Rotterdam: Nautical Institute, 2003. — 192 p.Hensen H. Tug use in port. A practical guide. 2nd ed. Port Rotterdam: Nautical Institute, 2003. 192 p.Заслонов В.В. Метод группового движения морских подвижных объектов / В.В. Заслонов, С.Н. Стуконог // Эксплуатация морского транспорта. – 2024. – № 2 (111). – С. 76 — 84. — DOI 10.34046/aumsuomt111/13. — EDN OVAQNS.Zaslonov V.V., Stukonog S.N. The method of group movement of marine mobile objects. Ekspluatatsiya morskogo transporta [Operation of marine transport]. 2024. No. 2 (111). P. 76 – 84. DOI 10.34046/aumsuomt111/13. EDN OVAQNS. (In Russ.)Управление автономным подруливающим устройством / Я.В. Бурылин, А.Н. Попов, С.И. Кондратьев, Боран-Кешишьян А.Л. и др. // Морские интеллектуальные технологии. – 2024. – № 4-2 (66). – С. 114 – 120. – DOI 10.37220/MIT.2024.66A.066. – EDN WYKCMI.Burylin Ya.V., Popov A.N., Kondratiev S.I., Boran-Keshishyan A.L. et al. Autonomous thruster control. Marine intellectual technologies. 2024. No. 4-2 (66). P. 114 – 120. DOI 10.37220/MIT.2024.66A.066. EDN WYKCMI. (In Russ.)Бурылин Я.В. Идентификация нелинейной модели движения судна и адаптивное управление по траектории: дисс. … канд. техн. наук / Я.В. Бурылин; ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова. Новороссийск, 2018. – 132 с. – EDN IJTRJA.Burylin Ya.V. Identifikatsiya nelineinoi modeli dvizheniya sudna i adaptivnoe upravlenie po traektorii [Identification of a nonlinear model of ship movement and adaptive trajectory control: PhD thesis] / Admiral F.F. Ushakov State Maritime University. Novorossiysk, 2018. 132 p. EDN IJTRJA.Burylin I.V. Interface for indication and remote control of an unmanned vessel in automatic and manual modes / I.V. Burylin // Journal of Physics: Conference Series: International Conference on Actual Issues of Mechanical Engineering, AIME 2021. – Vol. 2061 (1). – P. 012074. – DOI 10.1088/1742-6596/2061/1/012074. – EDN FWSZAF.Burylin I.V. Interface for indication and remote control of an unmanned vessel in automatic and manual modes. Journal of Physics: Conference Series: International Conference on Actual Issues of Mechanical Engineering, AIME 2021. Vol. 2061 (1). P. 012074. DOI 10.1088/1742-6596/2061/1/012074. EDN FWSZAF.Головина А.А. Законодательное закрепление уровней автономности морских автономных надводных судов / А. А. Головина // Вестник государственного морского университета имени адмирала Ф.Ф. Ушакова. – 2024. – № 4 (49). – С. 59 – 63. – EDN YQJUTU.Golovina A.A. Zakonodatel'noe zakreplenie urovnei avtonomnosti morskikh avtonomnykh nadvodnykh sudov [Legislative consolidation of the levels of autonomy of marine autonomous surface vessels]. Vestnik gosudarstvennogo morskogo universiteta imeni admirala F.F. Ushakova [Bulletin of the Admiral F.F. Ushakov State Maritime University]. 2024. No. 4 (49). P. 59 – 63. EDN YQJUTU.Айзинов С.Д. Принципы оценки функциональных свойств систем автономного судовождения / С.Д. Айзинов, А.А. Буцанец, С.В. Смоленцев, В.Г. Сенченко и др. // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. – 2024. – № 74. – С. 83 – 96. – EDN HNHFAA.Aysinov S.D., Butsanets A.A., Smolentsev S.V., Senchenko V.G. et al. Principles for assessing the functional properties of systems for autonomous shipping. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2024. No. 74. P. 83 – 96. EDN HNHFAA. (In Russ.)Karetnikov V. Simulation of maneuvering trials of an unmanned or autonomous surface ship on a navigation simulator / V. Karetnikov, E. Ol'khovik, A. Butsanets, A. Ivanova // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2021. – Vol. 130 LNCE. – P. 146-156. – DOI 10.1007/978-981-33-6208-6_15. – EDN JJVLQH.Karetnikov V., Ol'khovik E., Butsanets A., Ivanova A. Simulation of maneuvering trials of an unmanned or autonomous surface ship on a navigation simulator. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Vol. 130 LNCE. P. 146 – 156. DOI 10.1007/978-981-33-6208-6_15. EDN JJVLQH.Karetnikov V. Development of methods for maneuvering trials of autonomous ships in test water area / V. Karetnikov, E. Ol'khovik, A. Butsanets, A. Ivanova // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2021. – Vol. 130 LNCE. – P. 503 – 508. – DOI 10.1007/978-981-33-6208-6_5. – EDN PHCRQD.Karetnikov V., Ol'khovik E., Butsanets A., Ivanova A. Development of methods for maneuvering trials of autonomous ships in test water. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Vol. 130 LNCE. P. 503 – 508. DOI 10.1007/978-981-33-6208-6_5. EDN PHCRQD.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.