Integral Approach to Vulnerability Assessment of Ship’s Critical Equipment and Systems

The digital transformation of the maritime industry is almost a fait accompli. Merchant ships today use computing and cyber-dependent technologies for navigation, communications, cargo operations, environmental monitoring, and many other purposes. Nowadays, entire industries and businesses are becoming increasingly dependent on data arrays, and the maritime sector is fully experiencing this transformation. A modern commercial ship is unthinkable without digital technology, and the reasons for the deep digitalization of the fleet are numerous. Emergency systems such as safety monitoring, fire detection and alarms are increasingly reliant on cyber technology. Therefore, cybersecurity is a critical component of ship and shipping safety, and cyber-attacks on maritime transport are a very likely problem. These risks will only increase with the further development of information technology. This article proposes approaches to identifying cyber threats as well as a probabilistic assessment of ship cybersecurity, which is based on an integral approach to assessing the vulnerability of shipboard critical equipment and systems. Estimated probabilities of target and non-target cybersecurity breaches of the ship, as well as their overall probability, which allows considering all chains of events leading to a certain consequence associated with potential losses. The model of probability assessment of ship cybersecurity violation and its consequences, which allows evaluation of possible losses as a result of these events, is presented and mathematically described

Basic aspects ensuring shipping safety

Widespread use of innovative technologies in all spheres of life has brought the maritime transport industry, in particular, the process of ship navigation, to a completely new qualitative level. Various navigation systems recently introduced and used only as additional devices have gradually become an obligatory element of shipboard equipment and navigation complexes of modern vessels, extending their functionality and capabilities. The human factor influence caused by automation of ship operation processes becomes a separate challenge. Risks to shipping safety and consequences of breach of safety standards for crew, vessel and cargo are far from being a full list of the problems to be solved. This paper offers an overview of general issues of ensuring the level of safety of shipping, by examining the concept of "vessel safety", considering its individual sides, features, as well as constituent aspects of the concept, systematization of the vessel safety structure to develop solutions toward improving the integral safety and optimization of decision-making in emergencies. Achievement of the general purpose of shipping safety thus means the realization of ways of reducing the influence of the human factor on several accidents and an estimation of the degree of influence of a set of factors on a ship during operation

IDENTIFYING THE PROPERTIES OF EPOXY COMPOSITES FILLED WITH THE SOLID PHASE OF WASTES FROM METAL ENTERPRISES

The article addresses the issue related to the disposal of dust from steel industry as a reinforcing filler for epoxy composites. The polymer composition of "cold welding" that has been developed and studied includes epoxy dian oligomer, amine hardener and the filler – finely dispersed waste of metals. Polyethylene polyamine was used as a hardener in order to improve heat resistance and strength characteristics. Manganese triacetate was used in order to decrease the temperature and reduce the time of curing. The possibility was established to dispose of finely dispersed metal-containing waste from metallurgical production to be used a filler for epoxy composites of cold curing. It was revealed that the optimal content of dusts from foundries in the composite is at the level of 45–60 %. At this content, there is the highest impact resistance at the level of 40–50 MPa and a softening temperature in the range of 170–190 °С. It was established that at an increase in the amount of a filler from 40 % to 70 %, the cross-linking degree increases by 88 % to 98 %, respectively. However, at the content of the filler less than 45 % or exceeding 60 %, the impact resistance of the resulting composites decreases. At the content of a filler in the composite less than 45 %, the cause of low values of impact resistance and softening temperature could be the low cross-linking degree, less than 90 %. A decrease in these properties of composites at the content of the filler exceeding 60 % could be associated with the formation of a heterogeneous structure of filler. In the compositions with the highest performance characteristics, there is an optimized content of the filler and catalyst. Using a hardener and a curing catalyst in quantities of 3–3.5 and 1.5–2 %, respectively, makes it possible to shorten curing time by up to 2 hours. In general, the resulting epoxy composites are superior in their performance to known cold-curing analogs. The dependences of impact resistance, softening temperature, and cross-linking degree on the content of waste in the composite were derived, which make it possible to calculate the optimal formulation for composites depending on the required propertie

Виявлення закономірностей формування властивостей керамічних стінових матеріалів з використанням відходів газовидобування (бурових шламів)

This paper addresses the prospects of recycling waste from oil and gas extraction in order to manufacture building materials. The principal possibility has been established to apply the examined samples of drilling sludge as the basic raw material and a mineral additive in the compositions of masses to produce wall ceramics with the required consumer properties.The main technological parameters for obtaining wall ceramics using the samples of gas extraction waste have been investigated. The formulations for ceramic masses have been developed applying fusible medium-sintered loam and drilling sludge in the amount of 20–80 % by weight. The properties of the obtained ceramic samples containing clay and high-carbonate drilling sludges have been analyzed. It has been found that increasing the amount of drilling sludge in the samples by 20 % to 80 % leads to a decrease in the density, strength, and an increase in the water absorption of the samples, which affects the quality of ceramics and the possibility of its practical use. We have established the regularities of change in the properties of the wall materials samples depending on the amount of the examined drilling sludge.The optimal number of drilling sludge samples for the manufacture of wall ceramics with the norm-compliant properties has been determined. It has been found that it is possible to use clay drilling sludge (20‒80 %) in the composition with fusible loam in order to obtain frost-resistant ceramic materials whose water absorption is at the level of 12 %, of grade M 125‒M 175. Adding high carbonate sludge to fusible loam in the amount of 20 % makes it possible to receive frost-resistant ceramic materials of grade M 75, in the amount of 40 % ‒ of grade M 100Рассмотрены перспективы утилизации отходов нафтогазодобычи в производстве строительных материалов. Установлена принципиальная возможность применения исследованных образцов буровых шламов как основного сырья и минеральной добавки в составах масс для получения стенной керамики с необходимыми потребительскими свойствами.Исследованы основные технологические параметры получения стенной керамики с использованием образцов отходов газодобычи. Разработаны составы керамических масс с использованием лекгоплавкого среднеспекающегося суглинка и буровых шламов в количестве 20-80 масс. %. Проанализированы свойства полученных керамических образцов с использованием глинистых и высококарбонатных буровых шламов. Обнаружено, что увеличение содержания буровых шламов в образцах от 20 % до 80 % приводит к уменьшению плотности, прочности и повышению водопоглощения образцов, что влияет на качества керамики и возможности ее практического использования. Установлены закономерности изменения свойств образцов стеновых материалов от количества исследованного бурового шлама.Определены оптимальные количества образцов буровых шламов для изготовления стенной керамики с нормативными свойствами. Установлено, что с использованием глинистого бурового шлама (20–80 %) в композиции с легкоплавким суглинком можно получать морозоустойчивые керамические материалы с водопоглощением на уровне 12 % и маркой М 125–М 175. Добавка высококарбонатного шлама к легкоплавкому суглинку в количестве 20 % дает возможность получить морозоустойчивые керамические материалы с маркой М 75, а в количестве 40 % – материалы марки М 100Розглянуто перспективи утилізації відходів нафтогазовидобутку у виробництві будівельних матеріалів. Встановлена принципова можливість застосування досліджених зразків бурових шламів як основної сировини і мінеральної добавки у складах мас для отримання стінової кераміки з необхідними споживчими властивостями.Досліджено основні технологічні параметри отримання стінової кераміки з використанням зразків відходів газовидобування. Розроблені склади керамічних мас з використанням легкоплавкого середньоспікливого суглинку і бурових шламів в кількості 20–80 мас. %. Проаналізовані властивості отриманих керамічних зразків з використанням глинистих та висококарбонатних бурових шламів. Виявлено, що збільшення вмісту бурових шламів в зразках від 20 % до 80 % призводить до зменшення густини, міцності та підвищенню водопоглинення зразків, що впливає на якість кераміки та можливості її практичного використання. Встановлені закономірності зміни властивостей зразків стінових матеріалів від кількості дослідженого бурового шламу.Визначені оптимальні кількості зразків бурових шламів для виготовлення стінової кераміки з нормативними властивостями. Встановлено, що з використанням глинистого бурового шламу (20-80 %) в композиції з легкоплавким суглинком можна отримувати морозостійкі керамічні матеріали з водопоглинанням на рівні 12 % і маркою М 125-М 175. Добавка висококарбонатного шламу до легкоплавкого суглинку в кількості 20 % дає змогу отримати морозостійкі керамічні матеріали з маркою М 75, а в кількості 40 % - матеріали марки М 10

Виявлення закономірностей формування властивостей керамічних стінових матеріалів з використанням відходів газовидобування (бурових шламів)

This paper addresses the prospects of recycling waste from oil and gas extraction in order to manufacture building materials. The principal possibility has been established to apply the examined samples of drilling sludge as the basic raw material and a mineral additive in the compositions of masses to produce wall ceramics with the required consumer properties.The main technological parameters for obtaining wall ceramics using the samples of gas extraction waste have been investigated. The formulations for ceramic masses have been developed applying fusible medium-sintered loam and drilling sludge in the amount of 20–80 % by weight. The properties of the obtained ceramic samples containing clay and high-carbonate drilling sludges have been analyzed. It has been found that increasing the amount of drilling sludge in the samples by 20 % to 80 % leads to a decrease in the density, strength, and an increase in the water absorption of the samples, which affects the quality of ceramics and the possibility of its practical use. We have established the regularities of change in the properties of the wall materials samples depending on the amount of the examined drilling sludge.The optimal number of drilling sludge samples for the manufacture of wall ceramics with the norm-compliant properties has been determined. It has been found that it is possible to use clay drilling sludge (20‒80 %) in the composition with fusible loam in order to obtain frost-resistant ceramic materials whose water absorption is at the level of 12 %, of grade M 125‒M 175. Adding high carbonate sludge to fusible loam in the amount of 20 % makes it possible to receive frost-resistant ceramic materials of grade M 75, in the amount of 40 % ‒ of grade M 100Рассмотрены перспективы утилизации отходов нафтогазодобычи в производстве строительных материалов. Установлена принципиальная возможность применения исследованных образцов буровых шламов как основного сырья и минеральной добавки в составах масс для получения стенной керамики с необходимыми потребительскими свойствами.Исследованы основные технологические параметры получения стенной керамики с использованием образцов отходов газодобычи. Разработаны составы керамических масс с использованием лекгоплавкого среднеспекающегося суглинка и буровых шламов в количестве 20-80 масс. %. Проанализированы свойства полученных керамических образцов с использованием глинистых и высококарбонатных буровых шламов. Обнаружено, что увеличение содержания буровых шламов в образцах от 20 % до 80 % приводит к уменьшению плотности, прочности и повышению водопоглощения образцов, что влияет на качества керамики и возможности ее практического использования. Установлены закономерности изменения свойств образцов стеновых материалов от количества исследованного бурового шлама.Определены оптимальные количества образцов буровых шламов для изготовления стенной керамики с нормативными свойствами. Установлено, что с использованием глинистого бурового шлама (20–80 %) в композиции с легкоплавким суглинком можно получать морозоустойчивые керамические материалы с водопоглощением на уровне 12 % и маркой М 125–М 175. Добавка высококарбонатного шлама к легкоплавкому суглинку в количестве 20 % дает возможность получить морозоустойчивые керамические материалы с маркой М 75, а в количестве 40 % – материалы марки М 100Розглянуто перспективи утилізації відходів нафтогазовидобутку у виробництві будівельних матеріалів. Встановлена принципова можливість застосування досліджених зразків бурових шламів як основної сировини і мінеральної добавки у складах мас для отримання стінової кераміки з необхідними споживчими властивостями.Досліджено основні технологічні параметри отримання стінової кераміки з використанням зразків відходів газовидобування. Розроблені склади керамічних мас з використанням легкоплавкого середньоспікливого суглинку і бурових шламів в кількості 20–80 мас. %. Проаналізовані властивості отриманих керамічних зразків з використанням глинистих та висококарбонатних бурових шламів. Виявлено, що збільшення вмісту бурових шламів в зразках від 20 % до 80 % призводить до зменшення густини, міцності та підвищенню водопоглинення зразків, що впливає на якість кераміки та можливості її практичного використання. Встановлені закономірності зміни властивостей зразків стінових матеріалів від кількості дослідженого бурового шламу.Визначені оптимальні кількості зразків бурових шламів для виготовлення стінової кераміки з нормативними властивостями. Встановлено, що з використанням глинистого бурового шламу (20-80 %) в композиції з легкоплавким суглинком можна отримувати морозостійкі керамічні матеріали з водопоглинанням на рівні 12 % і маркою М 125-М 175. Добавка висококарбонатного шламу до легкоплавкого суглинку в кількості 20 % дає змогу отримати морозостійкі керамічні матеріали з маркою М 75, а в кількості 40 % - матеріали марки М 10

Виявлення властивостей епоксидних композитів при наповненні твердою фазою відходів металевих підприємств

The article addresses the issue related to the disposal of dust from steel industry as a reinforcing filler for epoxy composites. The polymer composition of "cold welding" that has been developed and studied includes epoxy dian oligomer, amine hardener and the filler – finely dispersed waste of metals. Polyethylene polyamine was used as a hardener in order to improve heat resistance and strength characteristics. Manganese triacetate was used in order to decrease the temperature and reduce the time of curing. The possibility was established to dispose of finely dispersed metal-containing waste from metallurgical production to be used a filler for epoxy composites of cold curing. It was revealed that the optimal content of dusts from foundries in the composite is at the level of 45–60 %. At this content, there is the highest impact resistance at the level of 40–50 MPa and a softening temperature in the range of 170–190 °С. It was established that at an increase in the amount of a filler from 40 % to 70 %, the cross-linking degree increases by 88 % to 98 %, respectively. However, at the content of the filler less than 45 % or exceeding 60 %, the impact resistance of the resulting composites decreases. At the content of a filler in the composite less than 45 %, the cause of low values of impact resistance and softening temperature could be the low cross-linking degree, less than 90 %. A decrease in these properties of composites at the content of the filler exceeding 60 % could be associated with the formation of a heterogeneous structure of filler. In the compositions with the highest performance characteristics, there is an optimized content of the filler and catalyst. Using a hardener and a curing catalyst in quantities of 3–3.5 and 1.5–2 %, respectively, makes it possible to shorten curing time by up to 2 hours. In general, the resulting epoxy composites are superior in their performance to known cold-curing analogs. The dependences of impact resistance, softening temperature, and cross-linking degree on the content of waste in the composite were derived, which make it possible to calculate the optimal formulation for composites depending on the required properties.Стаття присвячена проблемi утилiзацiї пилу металургiйної промисловостi як армуючого наповнювача епоксидних композитiв. Розроблена i дослiджена полiмерна композицiя "холодної зварки", що включає епоксидний дiановий олiгомер, амiнний затверджувач i наповнювач – дрiбнодисперснi вiдходи металiв. З метою пiдвищення теплостiйкостi i мiцнiстних характеристик в якостi затверджувача використовувався полiетиленполамiн. Для зниження температури i скорочення часу затвердiння в якостi прискорювача використовувався триацетат марганцю. Встановлена можливiсть утилiзацiї дрiбнодисперсних металовмiсних вiдходiв металургiйних виробництв в якостi наповнювача епоксидних композитiв холодного затвердiння. Виявлено, що оптимальний вмiст пилу ливарних виробництв в композитi знаходиться на рiвнi 45–60 %. При цьому вмiстi спостерiгається найвища ударна мiцнiсть на рiвнi 40–50 МПа i температура розм'якшення в iнтервалi 170–190 oС. Встановлено, що iз збiльшенням кiлькостi наповнювача вiд 40 % до 70 % ступiнь зшивання зростає вiд 88 % до 98 % вiдповiдно. Проте, при вмiстi наповнювача менше 45 % або бiльше 60 % знижується ударна мiцнiсть одержаних композитiв. Застосування затверджувача i прискорювача затвердiння в кiлькостях 3–3,5 i 1,5–2 % вiдповiдно дозволяє знизити час затвердiння до 2 годин. При вмiстi наповнювача в композитi менше 45 % причиною низьких значень ударної мiцностi i температури розм'якшення може бути низький ступiнь зшивання менше 90 %. Зниження вказаних властивостей композитiв при вмiстi наповнювача бiльше 60 % може бути пов'язано з утворенням неоднорiдної структури наповнювача. У композицiях з найвищими експлуатацiйними характеристиками спостерiгається оптимiзований вмiст наповнювача i прискорювача. В цiлому, одержанi епоксиднi композити за своїми експлуатацiйними характеристиками перевершують вiдомi аналоги холодного затвердiння. Встановленi залежностi ударної мiцностi, температури розм'якшення i ступеня зшивання вiд вмiсту вiдходiв в композитi, що дозволяють розраховувати оптимальний склад композитiв залежно вiд необхiдних властивостей

Establishing the Regularities in Forming the Properties of Ceramic Wall Materials Containing Waste From Gas Extraction (Drilling Sludge)

This paper addresses the prospects of recycling waste from oil and gas extraction in order to manufacture building materials. The principal possibility has been established to apply the examined samples of drilling sludge as the basic raw material and a mineral additive in the compositions of masses to produce wall ceramics with the required consumer properties.The main technological parameters for obtaining wall ceramics using the samples of gas extraction waste have been investigated. The formulations for ceramic masses have been developed applying fusible medium-sintered loam and drilling sludge in the amount of 20–80 % by weight. The properties of the obtained ceramic samples containing clay and high-carbonate drilling sludges have been analyzed. It has been found that increasing the amount of drilling sludge in the samples by 20 % to 80 % leads to a decrease in the density, strength, and an increase in the water absorption of the samples, which affects the quality of ceramics and the possibility of its practical use. We have established the regularities of change in the properties of the wall materials samples depending on the amount of the examined drilling sludge.The optimal number of drilling sludge samples for the manufacture of wall ceramics with the norm-compliant properties has been determined. It has been found that it is possible to use clay drilling sludge (20‒80 %) in the composition with fusible loam in order to obtain frost-resistant ceramic materials whose water absorption is at the level of 12 %, of grade M 125‒M 175. Adding high carbonate sludge to fusible loam in the amount of 20 % makes it possible to receive frost-resistant ceramic materials of grade M 75, in the amount of 40 % ‒ of grade M 10

Identifying the Properties of Epoxy Composites Filled with the Solid Phase of Wastes From Metal Enterprises

The article addresses the issue related to the disposal of dust from steel industry as a reinforcing filler for epoxy composites. The polymer composition of "cold welding" that has been developed and studied includes epoxy dian oligomer, amine hardener and the filler – finely dispersed waste of metals. Polyethylene polyamine was used as a hardener in order to improve heat resistance and strength characteristics. Manganese triacetate was used in order to decrease the temperature and reduce the time of curing.The possibility was established to dispose of finely dispersed metal-containing waste from metallurgical production to be used a filler for epoxy composites of cold curing. It was revealed that the optimal content of dusts from foundries in the composite is at the level of 45–60 %. At this content, there is the highest impact resistance at the level of 40–50 MPa and a softening temperature in the range of 170–190 °С. It was established that at an increase in the amount of a filler from 40 % to 70 %, the cross-linking degree increases by 88 % to 98 %, respectively. However, at the content of the filler less than 45 % or exceeding 60 %, the impact resistance of the resulting composites decreases. At the content of a filler in the composite less than 45 %, the cause of low values of impact resistance and softening temperature could be the low cross-linking degree, less than 90 %. A decrease in these properties of composites at the content of the filler exceeding 60 % could be associated with the formation of a heterogeneous structure of filler. In the compositions with the highest performance characteristics, there is an optimized content of the filler and catalyst. Using a hardener and a curing catalyst in quantities of 3–3.5 and 1.5–2 %, respectively, makes it possible to shorten curing time by up to 2 hours. In general, the resulting epoxy composites are superior in their performance to known cold-curing analogs.The dependences of impact resistance, softening temperature, and cross-linking degree on the content of waste in the composite were derived, which make it possible to calculate the optimal formulation for composites depending on the required propertie