Одной из важнейших задач разработки проекта нового судна является блок эксплуатационных и экономических аспектов его применения. Экономическая и эксплуатационная эффективность судна в большой степени обеспечивается за счет применения при создании судна передовых проектных решений.
На территории России существует достаточно большое количество мест, где эффективно применение для круглогодичных и сезонных перевозок амфибийных катеров на воздушной подушке (АКВП). В качестве наиболее известных пассажирских транспортных маршрутов, на которых используются АКВП, можно привести такие линии, как Благовещенск – Хэйхэ (КНР), Салехард – Лабытнанги, Нижний Новгород – Бор, Самара – Рождествено и ряд других.
В то же время, массовое применение АКВП для пассажирских перевозок сдерживается отсутствием новых эффективных проектов судов этого типа. Важной проблемой проектирования пассажирских АКВП является отсутствие отработанных методик для выполнения эксплуатационных и экономических расчетов эффективности судов данного типа на предполагаемых линиях. Ниже приведена методика проектного анализа эксплуатационных и экономических аспектов использования амфибийных катеров на воздушной подушке для круглогодичных и сезонных пассажирских перевозок.
Проблема выбора критерия эффективности судна, как элемента некоторой экономической системы, исследовалась в работах В.М. Пашина, А.В. Бронникова, И.Г. Захарова и ряда других авторов. Академик В.М. Пашин указывает, что проектирование судна и его оптимизация становятся невозможными в отрыве от систем более высокого уровня, являющихся для отдельно взятого судна своеобразной внешней средой. Поэтому проектант самостоятельно либо с помощью заказчика обосновывает целесообразность создания данного конкретного судна либо комплекса совместно работающих судов и определяет или уточняет исходные характеристики для непосредственной разработки проекта. [3] Основой критерия выбора служат экономические показатели, определяющие доходную и расходную части эксплуатационных характеристик судна.
К группе экономических показателей, определяющих доход от эксплуатации пассажирского АКВП, обязательно должно быть отнесено количество перевезенных пассажиров, а при предполагаемом использовании АКВП еще и в качестве разъездного судна – дополнительно количество выполненных рейсов.
Экономические параметры, определяющие расходы на эксплуатацию – в виде общей суммы затрат на эксплуатацию и установленных законом отчислений оплачиваемых судовладельцем:
- расходы на топливо;
- расходы на экипаж;
- налоги и сборы, зависящие от характеристик (вместимость, мощность, длина) судна;
- отчисления, зависящие от строительной стоимости судна.
Экономическая эффективность гражданских АКВП оценивается по следующим критериям:
- критерий общей эффективности;
- критерий сравнительной экономической эффективности.
Критерием общей эффективности является отношение годовой прибыли к капитальным вложениям (в современной терминологии – инвестициям):
Где Pэ– экономический эффект в виде годового объема выполняемой судном работы под которым понимается годовой доход от эксплуатации судна;
S - эксплуатационные расходы;
K - капитальные вложения (инвестиции).
Еще одним критерием общей эффективности может являться срок окупаемости капитальных вложений, или, используя современную терминологию, инвестиционная привлекательность:
Критерием сравнительной экономической эффективности является абсолютная величина совокупных затрат в виде:
Где Eнорм – кредитный процент или при бюджетном финансировании нормативный коэффициент капитальных вложений;
Для транспортных судов критерий сравнительной экономической эффективности может быть представлен в виде относительных приведенных затрат:
Где Q – провозная способность в денежном выражении [1].
В соответствии с принципами, предложенными в работе [3], устанавливаются, так называемые зоны рационального использования АКВП. Потребность в АКВП определяется на основе совместного рассмотрения всех направлений перевозок. В качестве критерия служат суммарные приведенные затраты, которые минимизируются при условии:
- выполнения объемов перевозок по всем направлениям;
- обязательного использования всех существующих судов.
Задача проектного обоснования экономических характеристик АКВП включает следующие этапы:
1.Определение района плавания, ветро-волнового режима, режима ледостава, торошения, сроков светлого времени, сроков навигации и предельных ограничений.
2.Определение и обоснование типа и режима (режимов) движения АКВП (плавание – полет, степень аэростатической разгрузки) путем анализа характеристик района плавания и судов-претендентов по определенной схеме при определенных критериях.
3.Определение граничных условий для главных размерений и других характеристик судна.
4.Расчет укрупненной нагрузки масс судна.
5.Расчет характеристик энерговооруженности, мощности и скорости.
6.Определение технологических аспектов постройки, расчет укрупненной строительной стоимости судна и конкурентных ограничений.
7.Расчет укрупненных эксплуатационных расходов.
8.Расчет приведенных затрат.
9.Расчет характеристик судна, определяющих доходную составляющую.
10.Расчет минимального уровня рентабельности эксплуатации судна.
11.Определение критериев оптимизации.
12.Решение задачи уточнения характеристик судна.
В соответствии с принципами, изложенными в работе [3] разработана математическая модель задачи уточнения характеристик АКВП для пассажирских перевозок:
где xjs – количество АКВП с характеристиками zs для j – линии;
ci(xjs) - годовые эксплуатационные расходы одного АКВП с характеристиками zs на j –линии, исключая расходы, зависящие от стоимости судна;
k(zs)- стоимость одного серийного АКВП с характеристиками zs
функция серийности;
rs=r(zs) - затраты на подготовку производства и освоение серийной постройки АКВП;
Ai - годовой пассажиропоток на линии;
ai(zs) - годовая провозная способность судна с характеристиками на линии рассчитываемая с учетом реальных особенностей данной линии;
li(zs) - годовой доход на одно АКВП с учетом суточных колебаний загрузки;
B - контрольный уровень дохода по всем линиям;
K - объем инвестиций
- общий диапазон допустимых характеристик АКВП;
- k - диапазон допустимых характеристик АКВП, при которых допустимое число судов ограничено сверху;
- множество диапазонов;
- ограничение допустимого числа АКВП с характеристиками zs принадлежащими k –диапазону;
Ен - нормативный коэффициент эффективности инвестиций;
e - коэффициент учета эксплуатационных расходов, зависящих от стоимости судна.
Рис. 1 Рассматриваемые типы АКВП
В рамках проектного анализа эксплуатационных и экономических аспектов амфибийных катеров на воздушной подушке должны быть рассмотрены следующие вопросы:
- предложены и обоснованы типы пассажирских АКВП, рассматриваемые в качестве судов - претендентов для выполнения маршрутных перевозок, включая их компоновочные аспекты;
- обоснованы технические качества АКВП, рассматриваемых в качестве судов – претендентов, в виде их главных размерений, полной массы, характеристик энерговооруженности, мощности и вместимости;
- обоснован выбор амфибийных качеств АКВП, рассматриваемых в качестве судов - претендентов, включая конструкцию гибкого ограждения воздушной подушки (ГО) и характеристики управляемости, исходя из навигационных условий предполагаемого района эксплуатации;
- обоснован выбор по степени предпочтительности характеристик мощности, скорости и вместимости АКВП, рассматриваемых в качестве судов - претендентов, с точки зрения экономической эффективности пассажирских перевозок;
- выполнен сравнительный анализ различных вариантов конструкции АКВП, рассматриваемых в качестве судов - претендентов, отличающихся характеристиками мощности, скорости и вместимости, а также амфибийными качествами по критерию экономической эффективности и выбран оптимальный вариант;
- обоснованы эксплуатационные качества АКВП, рассматриваемых в качестве судов – претендентов, в виде характеристик ходкости, маневренности и мореходности, а также их расходных характеристик, при этом определено потребное количество судов для организации пассажирских перевозок на рассматриваемых линиях;
- обоснованы технологические и экономические вопросы постройки АКВП, рассматриваемых в качестве судов - претендентов, определена строительная стоимость головного судна, а также всех судов установочной серии;
- обоснованы маневренные характеристики АКВП, рассматриваемых в качестве судов – претендентов, и рассмотрено их взаимодействие с плавучими причальными сооружениями при посадке и высадке пассажиров для варианта эксплуатации при наличии открытой воды и невозможности выхода на берег;
- выполнены расчеты провозной способности АКВП, рассматриваемых в качестве судов - претендентов и обоснование их экономической эффективности на предполагаемых линиях;
- получены другие эксплуатационные и экономические показатели работы АКВП, рассматриваемых в качестве судов - претендентов, вплоть до структуры эксплуатационных расходов, а также цен билетов на различных линиях, определяющей порог окупаемости и цен билетов для льготных категорий пассажиров.
В рамках обоснования типа АКВП целесообразно выполнять сравнительный анализ их интегрированных расходных характеристик, включающих удельный расход топлива главных двигателей, их мощность, полную массу судна, его скорость и характеристики его полезной нагрузки.
Ниже, в качестве примера, приведены элементы сравнительного анализа АКВП с двухъярусным гибким ограждением и АКВП с надувными скегами.
В качестве судов-претендентов рассматривались АКВП следующих проектов:
АКВП с двухъярусным гибким ограждением пр.18800 "Гепард";
АКВП с двухъярусным гибким ограждением пр.18802 "Пума";
АКВП с двухъярусным гибким ограждением "Арго";
АКВП с двухъярусным гибким ограждением "Леопард";
АКВП с надувными скегами "Хивус-6";
АКВП с надувными скегами "Хивус-10".
Первичными контролируемыми параметрами при экономическом анализе стали:
расход топлива на 1 км пути (см. рис. 2);
расход топлива на перемещение 1 пассажира на 1 км пути (см. рис. 4);
расход топлива на перемещение 1 т полной массы на 1 км пути (см. рис. 3).
Произведен расчет различных экономических характеристик эксплуатации рассматриваемых АКВП по 27 пассажирским линиям. При этом учитывались расходы на топливо, оплату персонала, амортизацию катеров, а также на ремонт различных элементов катеров, в том числе, на ремонт ГО воздушной подушки. В результате расчета получен ряд зависимостей. [2, 4] На рис. 5 приведены результаты расчета для АКВП "Хивус-10" в графической форме. Результаты расчета в аналитической форме представлены в виде формулы:
С= 6,6396L0,8446
Где С – себестоимость перевозки одного пассажира, руб.;
L – протяженность линии, км.
Таким образом, реализация модели оптимизации АКВП при проектировании позволяет обеспечить заданные эксплуатационные качества судна, а также конкурентоспособность проекта и рентабельность судостроительного производства. Модель оптимизации при проектировании АКВП наряду с выбором критериев эффективности, определением областей допустимых значений, определяемых налагаемыми проектными ограничениями, в обязательном порядке должна содержать, также, эксплуатационные и экономические показатели, обосновывающие выбор проектных характеристик.
Литература:
1.Ашик В.В. Проектирование судов. Л., Судостроение, 1985, - 486 с.
2.Лоран П.-Ж. Аппроксимация и оптимизация. – М.: Мир, 1975. – 498 с.
3.Пашин В.М. Оптимизация судов. Л., Судостроение, 1983, - 286 с.
4.Суворов А.И. Информационная технология экспериментальных и научных исследований в судостроении. Проблемные разработки программного обеспечения новой информационной технологии: Сб. науч. тр. - Калинин, 1990, Вып. 3. - С. 118-126.
Францев М.Э. (АО "Нептун-Судомонтаж") канд. техн. наук
контакт тел. 89037173125
gepard629@yandex.ru
|
