Введение Траловый лов, при помощи которого в настоящее время добывается около 40 % мирового улова, сегодня играет важную роль в добыче рыбных ресурсов в рамках укрепления продовольственной безопасности России. По данным ФАО, к 2018 г. общий объем добычи рыбы достиг 96,4 млн т, что является самым высоким показателем за всю историю рыболовства. Экологическую эффективность траления можно определить как отношение величины улова к величине воздействия на окружающую среду. Воздействие рыболовного судна на окружающую среду в основном измеряется расходом топлива и количеством отходов от эксплуатации, в то время как траловые снасти могут привести к удалению и повреждению бентоса – кораллов и губок. Улучшение управляемости траловым комплексом могло бы сделать возможным прицельный лов косяков рыб, а также улучшить маневрирование вблизи препятствий и контроль формы трала для оптимизации эффективности лова. В связи с этим системы более точного управления траловым комплексом должны приводить:  к увеличению уловистости;  снижению воздействия на морское дно и сокращению взаимодействий с препятствиями;  повышению селективности промысла. Разноглубинные траловые комплексы являются сложными техническими сооружениями, управление которыми сопряжено с большими трудностями [1]. Авторами статьи в рамках научного исследования рассматривается постановка задачи разработки системы управления траловой лебедкой. Для решения этой задачи необходимо рассмотреть вопрос о том, как можно улучшить характеристики системы управления траловой лебедкой с учетом промышленных требований к энергосистеме судна, внешних факторов и концепции управления; разработать математическую модель, включающую композицию электродинамической и гидродинамической моделей лебедки. Эта модель должна оценивать как стационарное состояние, так и силы натяжения в ваерах, переходные процессы, временную зависимость нагрузок на двигатель лебедки от сил натяжения, С развитием технологий искусственного интеллекта все большую популярность приобре-тают системы управления, основанные на модели предсказательного моделирования. На их основе в ходе решения поставленной задачи эффективного управления траловым ловом будет предложена новая концепция управления траловой лебедкой с учетом требований к энергопотреблению, надежности и эффективности, основанная на сочетании математической и предсказательной модели [2]. Из-за противоречивых требований к производительности, стабильности и энергоэффективности тралового лова концепция управления должна быть улучшена посредством численной оптимизации, основанной на моделировании временной области траловой системы с учетом промышленных ограничений на энергоснабжение траловых лебедок. Система управления, основанная на модели предсказательного моделирования, должна решать сложные задачи и ограничения, в том числе задачи автоматизации наведения трала на скопление гидробионтов [3]. Чтобы проанализировать автоматизированные системы управления разноглубинным тра-лом (АСУ РТ) [4], мы должны исследовать математические модели управления движением в различных режимах работы разноглубинного трала [4–25]. Движение траловых систем зависит напрямую от промысловых механизмов, которые установлены на палубе рыбопромыслового судна. Чем выше детализация технической системы «судно – разноглубинный трал», тем точнее АСУ РТ (рис. 1). Рис. 1. Разноглубинный траловый комплекс (судно – разноглубинный трал) Материалы исследования В данной статье рассмотрены уравнения электрического и механического приводов тра-ловых лебедок для управления формоизменяемой конструкцией разноглубинного трала. Необ-ходимо охарактеризовать силовое взаимодействие объекта и среды величинами, которые не имели бы зависимости от абсолютных размеров объекта, скорости его движения или скоро-сти, плотности среды, вязкости жидкости и других размерных величин [26–30]. Рассмотрим электропривод и механический привод ваерной лебедки. Ваерная лебедка ПНР WTJ12,5 W290Z1 (номер проекта 4-4015/000) – это электрическая лебедка с червячным редуктором, автоматическими ваероукладчиками и ограничением натяже-ния ваеров при тралении. Ваерная лебедка ПНР WTJ12,5 W290Z1 установлена на судах типа БМРТ проекта В-408 и БАТ проектов 1396 и 1508. Габариты ваерной лебедки 3790 × 6327 × 1950 мм (длина × ширина × высота). Количество барабанов – 1 ваерный. Канатоемкость бараба-на Lб при диаметре ваера dв = 28 мм составляет 4 000 м, а при диаметре ваера dв = 31 мм – 3 200 м. На рис. 2 изображена ваерная лебедка. а б Рис. 2. Ваерная лебедка ПНР WTJ12,5 W290Z1: а – вид сверху: 1 – привод ваероукладчика; 2 – червячный редуктор; 3 – муфта; 4 – стопор; 5 – электродвигатель; 6 – винт ваероукладчика; 7 – каретка; 8 – барабан; 9 – тормозное устройство; б – вид сбоку Ваерная лебедка ПНР WTJ12,5 W290Z1 потребляет постоянный ток напряжением 305 В. Тип привода электрический, мощность привода 290 кВт, управление ваерной лебедкой дистан-ционное. Перегрузочная способность – 1,6. Для управления ваерной лебедкой применяется ти-ристорный преобразователь. Генератор постоянного тока с помощью реостатов регулирует ско-рость вращения вала двигателя ваерной лебедки. В режиме торможения он является генерато-ром. Тяговое усилие на среднем витке ваерной лебедки составляет 122,5 кН. Скорость выборки ваеров составляет 1,87 м/с, скорость травления ваеров – 3,6 м/с. Рассмотрим системы уравнений работы электродвигателя постоянного тока, натяжения в ваере, а также намотки ваера на барабан лебедки. Одним из основных электромеханических преобразователей энергии в регулируемом электрическом приводе является двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) [31–35]. При составлении математической модели ДПТ НВ примем следующие допущения. Считаем, что реакция якоря полностью скомпенсирована (в реальном ДПТ всегда есть компенсационная обмотка либо добавочные полюса), поток возбуждения постоянен, а активное сопротивление якорной цепи не изменяется во время работы двигателя. Уравнение состояния преобразователя не рассматриваем в нашем случае [36, 37]. Динамика вращения барабана лебедки с наматываемым ваером и движения ваера математически задается следующими дифференциальными уравнениями: (1) (2) при начальных условиях где ω – угловая скорость вала; ψ – угол поворота вала; t – время процесса моделирования; D – диаметр барабана; nс – количество намотанных на барабан слоев ваера; hс – шаг слоя намотки; S1 – натяжение в ваере в точке касания барабана; J1 – момент (приведенный) инерции механизма лебедки с ваером, тралом и уловом; i – передаточное отношение редуктора лебедки; C – коэффициент электродвижущей силы и момента ДПТ НВ, имеющий размерность потока магнитной индукции [Нм/А] = [Вс]; I – ток якорной цепи; v – линейная скорость выборки трала; L1 – длина невыбранной части ваера; L0 – общая длина ваера. Запишем дифференциальное уравнение электрического равновесия якорной цепи двига-теля, связывающее силу тока в обмотках якоря с угловой скоростью вращения вала барабана лебедки [29]: (3) при начальных условиях I(0) = 0, где Ld – суммарная индуктивность якорной цепи; R – суммарное активное сопротивление последовательно включенных обмотки якоря и добавочных полюсов в горячем состоянии (при t = 75 оC); U – напряжение, приложенное к обмоткам якоря. Коэффициент электродвижущей силы C вычисляется по формуле (4) где Ф – магнитный поток в зазоре двигателя; c0 – конструктивная постоянная двигателя: (5) где p – количество полюсов электродвигателя; N – число проводников в обмотке якоря; a – число параллельных ветвей обмотки якоря. Угловая скорость вала и линейная скорость выборки трала связаны следующим уравнением: (6) При вращении барабана лебедки приведенный момент инерции механизма лебедки с вае-ром, тралом и уловом вычисляется по формуле (7) где J – момент инерции механизма лебедки (приведенный); m1 – масса улова; m0 – масса трало-вой системы; mп – присоединенная масса траловой системы с уловом: (8) где ρ – плотность воды; ρ0 – усредненная плотность трала с уловом. В формуле (8) предполагается, что присоединенная масса трала с уловом равна массе воды в объеме всех элементов трала с уловом. Натяжение ваера в точке касания барабана, вызванное гидродинамической силой, дей-ствующей на движущееся орудие с уловом со стороны воды, рассчитывается по формуле (9) где Rа – агрегатное гидродинамическое сопротивление траловой системы. Количество намотанных на барабан слоев ваера и шаг слоя hс зависят от ширины барабана lб и шага намотки th: (10) (11) где dв – диаметр ваера. В соответствии с формулами (1)–(11) возможно выполнить математическое моделирова-ние работы электрической траловой лебедки, тем самым решив задачу управления ее скорост-ными и силовыми характеристиками. Заключение Теория управления разноглубинным тралом является основой для разработки автоматизи-рованных систем управления траловыми комплексами – как разноглубинными, так и донными. Для решения задач управления траловой системой, одной из которых является задача управле-ния траловой лебедкой, была предложена математическая модель взаимодействия траловой ле-бедки с рыболовным тралом. Для более эффективного управления всей системой «судно – трал» предложено применение предсказательного моделирования.