Условия экономической эффективности скоростного судна
Объективная оценка экономической эффективности эксплуатации судна при различных схемах экономической деятельности компаний – операторов перевозок опирается на использование определенных критериев. В качестве таких критериев, например, для скоростных судов используются их интегрированные расходные характеристики, включающие удельный расход топлива главных двигателей, их мощность, полную массу судна, скорость, а также характеристики их полезной нагрузки.
Композитный катамаран "Грифон" отправился в свой первый коммерческий рейс / "Средне-Невский судостроительный завод"
Известно, что наибольшую долю в совокупной структуре прямых расходов на эксплуатацию скоростного пассажирского судна составляют расходы на топливо. Поэтому при анализе эффективности эксплуатации любых типов скоростных пассажирских судов целесообразно выполнить сравнительный анализ их интегрированных расходных характеристик.
Наибольший интерес для анализа эксплуатационных и экономических качеств скоростного пассажирского судна представляют следующие характеристики:
Коэффициент утилизации по дедвейту (полезной нагрузке) в виде:
(1)
Энерговооруженность в виде:
(2)
Расход топлива на перемещение 1 т дедвейта (полезной нагрузки) на 1 км пути в виде:
(3)
Расход топлива на перемещение 1 пассажира на 1 км пути в виде:
(4)
где D - полная масса, т; N - мощность главных двигателей, кВт; DW – дедвейт (полезная нагрузка), т; q - удельный расход топлива двигателей на номинальном режиме, кг/кВт час; v – эксплуатационная скорость, км/час n - пассажировместимость, чел.
Известно, что рост скоростей движения и повышение уровня комфорта какого-либо вида пассажирского транспорта, в том числе, скоростного внутреннего водного транспорта, существенно повышает его конкурентоспособность за счет повышения его привлекательности в глазах потенциальных пассажиров. При этом увеличение пассажировместимости и/или полезной нагрузки скоростных пассажирских судов при фиксированной скорости, как правило, сопровождается снижением себестоимости перевозок и повышением их рентабельности.
Что касается роста скорости движения судна, то он связан с дополнительными затратами на топливо. Эти дополнительные затраты при фиксированной пассажировместимости, как правило, влекут за собой снижение рентабельности перевозок с одновременным повышением транспортных тарифов. Одновременное повышение пассажировместимости пропорциональное росту затрат на топливо при повышении скорости зачастую невозможно по техническим причинам из-за опережающего роста мощности судовой энергетической установки и связанных с ней расходных характеристик.
Представим экономический результат работы целого множества скоростных судов компании – оператора перевозок в виде:
(5)
где Дi– доходная составляющая работы i-го скоростного судна; Рi – доходная составляющая работы i-го скоростного судна; П – экономический результат работы судна.
Доходная составляющая работы судна образуется за счет приобретения пассажирами проездных документов по тарифам, непосредственно связанным с дальностью перевозки. Кроме того, доходы от работы скоростного судна прямо пропорционально связаны с количеством перевезенных пассажиров. Тогда доходная составляющая для всех скоростных судов судоходной компании, осуществляющих пассажирские перевозки, может быть представлена в виде:
(6)
где тариф j-ой перевозки,
количество пассажиров в j-ой перевозке рейсе, j– индекс перевозки.
Расходная составляющая судна включает ряд компонентов, как связанных с его эксплуатационными характеристиками и особенностями его технического устройства, так и не связанных. При этом из множества экономических анализов работы судоходных компаний, опубликованных в открытых источниках, известно, что в суммарных расходах судоходных компаний расходы на топливо составляют 50-60%. Тогда расходная составляющая для всех скоростных судов судоходной компании, осуществляющих пассажирские перевозки, может быть представлена в виде:
(7)
где Qтопл – общее количество топлива, приобретенное и истраченное судоходной компанией в навигацию на все скоростные суда всех типов, осуществляющие пассажирские перевозки; Zтопл – средняя цена топлива в навигацию;
коэффициент пропорциональности, позволяющий учесть
затраты на эксплуатацию не связанные с топливом.
Общее количество топлива, приобретенное и истраченное судоходной компанией в навигацию на все скоростные суда всех типов, осуществляющие пассажирские перевозки
(8)
где
количество судов i-того типа, i – индекс типа судна,
(множество натуральных чисел),
расход топлива i-того судна за навигацию.
Анализируя выражения (6-8) можно заметить, что экономические результаты работы скоростных пассажирских судов судоходной компании (или бассейна) зависят от пассажиропотока (общего количества пассажиров, перевезенных на определенные расстояния) и затраченного на эти перевозки топлива.
В то же время, учитывая, что рост тарифов ограничен условиями конкурентоспособности, то есть условие (6) ограничено сверху, условие оптимизации перевозок может быть представлено в виде:
(9)
На условие минимизации критерия в виде суммарного расхода топлива скоростных судов налагается ряд ограничений, связанных с условиями эксплуатации скоростных судов и эксплуатационными качествами отдельных типов судов. Эти ограничения могут быть представлены следующим образом:
условие ограничения предельной осадки i-го скоростного судна по габаритам водных путей:
(10)
условие ограничения предельной осадки i-го скоростного судна по габаритам подходов к местам посадки и высадки пассажиров:
(11)
условие ограничения предельных габаритных размеров i-го скоростного судна по габаритам водных путей (радиус закругления фарватера и др.):
(12)
(13)
условие ограничения предельной полной массы i-го скоростного судна по габаритным размерам судна:
условие ограничения предельной пассажировместимости i-го скоростного судна по вместимости судна:
(16)
условие ограничения предельной скорости движения i-го скоростного судна по габаритам водных путей (радиус закругления, габариты фарватера, его глубина и др.):
(17)
условие ограничения минимальной и максимальной скорости движения i-го скоростного судна по особенностям режима движения (глиссирование, движение на воздушной подушке, на подводных крыльях и др.):
(18)
условие ограничения минимальной дальности действия i-го скоростного судна по запасам топлива, скорости, удельным расходным характеристикам и мощности главных двигателей, а также максимальной протяженности линии:
(19)
условие ограничения предельной высоты волны расчетного режима движения i-го скоростного судна, определяемого классом судна РРР, по условиям эксплуатации:
(20)
условие ограничения предельной высоты волны режима плавания i-го скоростного судна, определяемого классом судна РРР, по условиям эксплуатации:
(21)
где Tэкси Тст - габаритная осадка скоростного судна, соответственно, при
движении и на стоянке; Lгаб Bгаб - габаритная длина и ширина скоростного судна; Hкорп - высота корпуса и надстройки скоростного судна; W- вместимость коростного судна; n - пассажировместимость скоростного судна; v- скорость скоростного судна; q - удельный расход топлива ГД скоростного судна; N- мощность ГД скоростного судна; Pтопл - запас топлива скоростного судна; l - дальность действия скоростного судна; W -вместимость скоростного судна;
- допустимая высота волны движения в расчетном режиме по
классу РРР скоростного судна;
- допустимая высота волны движения в режиме плавания по
классу РРР скоростного судна.
Перечисленные ограничения, в большой степени определяют эксплуатационные качества скоростных судов, допускаемых к эксплуатации в рассматриваемом бассейне. Применение этих ограничений к конкретным линиям позволяет дополнительно уточнить и конкретизировать типы судов, допускаемых к эксплуатации по этим линиям.
Условие оптимизации перевозок (9) может рассматриваться для двух вариантов:
перевозки осуществляются скоростными судами, эксплуатационные характеристики которых не могут быть существенно изменены;
перевозки будут осуществляться новыми скоростными судами, эксплуатационные характеристики которых могут быть существенно изменены в процессе проектирования и постройки.
В первом случае условие оптимизации перевозок будет выглядеть следующим образом:
(22)
в связи с тем, что неизменяемые расходные характеристики судов при условии оптимизации Q1, Q2, …Qi могут рассматриваться, как постоянные коэффициенты при переменных величинах x1, x2,…xi .
Таким образом, условие оптимизации скоростных пассажирских перевозок скоростными судами, эксплуатационные характеристики которых не могут быть существенно изменены, сводится к минимизации их количества при заданных ограничениях.
В случае если эксплуатационные характеристики скоростных судов могут существенно изменяться на стадии проектирования, условие оптимизации перевозок примет вид:
(23)
Это связано с тем, что расходные характеристики скоростного судна Q1, Q2, …Qi в выражении (9) являются физической величиной, которая не может быть отрицательной. Как следствие, с учетом (8) справедливо следующее условие оптимизации:
(24)
Таким образом, условие оптимизации скоростных пассажирских перевозок скоростными судами, эксплуатационные характеристики которых могут быть изменены при проектировании и постройке, сводится к минимизации их расходных характеристик при заданных ограничениях.
Из условия (24) следует условие минимизации расхода топлива на перемещение 1 т дедвейта (полезной нагрузки) на 1 км пути в виде:
(25)
а также условие минимизации расхода топлива на перемещение 1 пассажира на 1 км пути в виде:
(26)
Условия (25) и (26) определяют условия минимизации мощности главных двигателей N, а также условия максимума коэффициента утилизации по полезной нагрузке η, а также пассажировместимости nпри фиксированных значениях скорости, определяемых особенностями эксплуатационного комплекса.
В связи с тем, что размерный ряд двигателей для скоростных судов, как правило, ограничен, наиболее широкие возможности по повышению эффективности эксплуатации скоростных судов связаны с повышением их коэффициента утилизации по полезной нагрузке η.
