Проектирование судов

К характеристикам грузопотоков, прежде всего, относятся: количество и структура подлежащих перевозке грузов, виды плавания, направления, дальность и сезонность перевозок, партионность грузов.

Затем определяют продолжительность навигационного периода на всех направлениях и условия поставок товаров, что необходимо знать для оценки сезонности перевозок. Уточняются количество и размер партий гр

узов, предъявляемых к перевозкам, и их основные транспортные характеристики, в первую очередь, удельный погрузочный объем.

Таким образом, анализ перспективных грузопотоков позволяет наметить следующие технико-эксплуатационные характеристики будущих судов, способных выполнить запланированные перевозки грузов:

1. назначение судов и степень их специализации – по номенклатуре грузов;

2. грузоподъемность – исходя из партионности грузов (т. е. по количеству грузов, подлежащих к отправке одной партией, в адрес одного получателя);

3. удельную грузовместимость и архитектурно-конструктивный тип – по транспортным характеристикам грузов;

4. класс Регистра – по району плавания.

Кроме того, определяются и такие существенные для эксплуатационно-экономических расчетов исходные данные, как степень загрузки судов в прямом и обратном направлении и необходимое количество судов каждого типа.

Изучение природно-навигационных условий на направлениях предстоящей работы новых судов необходимо для выявления требований, предъявляемых к их мореходным качествам, а также возможных ограничений, налагаемых на размерения этих судов. При этом определяют вероятные штормовые условия: преобладающие силу и направление ветров, параметры волнения, частоту и продолжительность штормов и ураганов. Выявляют ограничения глубин в прибрежных водах, на подходах к портам и на их акваториях, а также в проливах и каналах. Принимается во внимание габариты шлюзов в каналах. Выявляют колебания глубин в результате приливно-отливных явлений, что существенно для судов докового типа и судов с горизонтальной грузообработкой, а для судов, эксплуатирующихся на внутренних водных путях, изучают характеристики судоходных фарватеров. Особому анализу подлежат условия эксплуатации судов в высоких широтах: уточняют характер ледовых условий, период навигации при самостоятельном плавании и при их плавании за ледоколами.

Характеристики торговых портов включают описание их технический оснащенности, определяющей условия стоянки, грузообработки и обслуживания судов. К ним относятся данные о протяженности, специализации и оснащенности перегрузочным оборудованием причалов, а также о состоянии и размерах акваторий, возможности выполнения перегрузочных операций на рейдах и т.д.

Для обоснования решения вопроса о назначении целесообразной дальности плавания рассматриваемых судов необходимы детальные сведения о размещении и мощности бункеровочных баз, марок и стоимости топлива.

Принимаются во внимание и данные о возможности докования и проведения ремонта судов в районах их эксплуатации.

Необходимость оптимизационных исследований при обосновании развития флота вытекает из очевидных положений о том, что для максимального удешевления строящихся судов, предназначенных для выполнения заданного объема перевозок, желательно сокращение количества их типоразмеров (в пределе – один типоразмер), а для наиболее полного удовлетворения требованиям перевозок – возможно большее количество типоразмеров (в пределе – судно конкретного типоразмера для каждого рейса). Определяющим критерием является максимальная экономическая эффективность всей оптимизируемой транспортной системы, способной выполнить требуемый объем перевозок в планируемом периоде времени.

Оптимизация структуры флота (включающая определение оптимальных характеристик и количества новых судов) возможна в двух постановках:

1. Выбор необходимого числа судов различных типов осуществляется из заданного множества всех судов, принимаемых к рассмотрению (так называемых судов-претендентов). Данное множество судов-претендентов формируется на начальной стадии решения задачи таким образом, чтобы в нем был представлен весь диапазон возможных значений оптимизируемых характеристик судов. Такая оптимизационная модель называется вариантной.

2. В число оптимизируемых параметров включаются характеристики и количество судов без предварительного формирования множества судов-претендентов. Такая модель называется непрерывной.

Достоинства моделей вариантного типа заключаются в удобной для обработки форме и автоматической сбалансированности заданной работы (например, объема перевозок) и имеющихся ресурсов. Недостатки вариантной модели заключаются в ограниченности выбора исходных характеристик из предварительно заданных значений. Например, если суда-претенденты имеют дедвейт 10, 25, 50 … тыс. т и, таким образом, в число оптимальных могут войти только указанные значения дедвейта.

Непрерывные модели более гибки в этом отношении, так как оптимальные характеристики определяются непосредственно в ходе решения задачи. Однако использование данной модели затруднено из-за большого числа искомых величин. Уменьшение числа переменных приведет к неверным решениям, что исключает возможность объективной оптимизации.

Чтобы в наибольшей степени использовать достоинства обеих моделей, целесообразно решать оптимизационную задачу в два этапа. На первом, используя вариантную модель, определить принципиальное направление пополнения флота (определить типы новых судов) и сбалансировать заданные объемы перевозок и имеющиеся ресурсы. Так как данная модель учитывает уже имеющиеся суда, в результате решения можно установить объемы грузоперевозок приходящиеся на суда пополнения, которые необходимо построить в планируемый период. На втором этапе для установленного объема и направлений перевозок решается задача определения характеристик новых судов с учетом уточненных эксплуатационных условий. Для этого целесообразно использовать непрерывные модели.

Первый этап. Оптимизация состава флота

При решении задачи первого этапа необходимо распределить заданный объем перевозимых грузов между существующими судами, с учетом их типов, а также установить долю от общего объема перевозок приходящуюся на суда пополнения при выполнении следующих условий и ограничений:

- выполнение планируемого объема грузоперевозок;

- ограниченности средств и ресурсов на пополнение флота;

- возможность использования имеющихся судов;

- обеспечение дохода не ниже определенного уровня;

- обеспечение требуемой частоты перевозок;

- ограничение грузоподъемности судна наибольшей партией груза и допустимой осадкой на конкретной линии;

Формализуют эту задачу следующим образом.

Рассматривается совокупность транспортных судов хij с грузоподъемностью Рi, и скоростью υi, которые должны обеспечить планируемый объем перевозок Qj, на каждой j-й линии.

Все рассматриваемые варианты судов обозначают индексами i = 1, 2, …, n, причем индексы i = 1, ., l относятся к построенным судам, индексы i = 1+1, …, k – к судам, которые будут строиться по ранее разработанным проектам, и индексы i = k + 1, ., n – к проектируемым судам. В свою очередь линии подразделяются следующим образом: линии с индексами j = 1, …, р относятся к каботажным, линии с индексами j = р + 1, …, s – к экспортно-импортным и линии с индексами j = s + 1, ., m – к линиям, на которых грузы перевозятся между иностранными портами.

 Скачать реферат