ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВНЬ И КАЧЕСТВО

ПЕРСПЕКТИВНЫХ МОРСКИХ И РЕЧНЫХ СУДОВ

В России и за рубежом для российских судоходных компаний ведется строительство широкой гаммы судов различного назначения.

К их числу относятся:

· Грузовые суда;

· Морские и речные танкеры, химовозы, газовозы;

· Пассажирские морские, озерные и речные суда;

· Ледоколы и ледокольные суда;

· Буксиры, буксиры-толкачи;

· Нефтегазодобывающие платформы;

· Рыболовные суда, суда-рыбозаводы, суда для переработки рыбных продуктов;

· Научно-исследовательские суда;

· Суда технического флота (земснаряды, землесосы, плавкраны и т.д.);

· Прогулочные и спортивные суда и др.

Современные суда отличаются высоким уровнем капитальных и эксплуатационных затрат, а также относятся к категории особо опасных сооружений. Чтобы исключить неоправданные капитальные и эксплуатационные затраты и минимизировать риски, связанные с использованием этих сооружений, на всех этапах их создания требуется проводить всестороннюю и детальную оценку технического уровня, качества и эффективности принимаемых решений. Это относится в равной мере как к судну в целом, так и к энергетической установке и ее главным и вспомогательным элементам в частности [Гусейнов].

Эффективность принимаемых проектный решений зависит от многих технических и технико-экономических факторов.

Поэтому при выборе методологии оценки технического уровня и качества судов важную роль играет системный технико-экономический анализ, позволяющий в условиях многовариантности инженерных решений добиваться оптимизации в выборе и реализации таких эксплуатационных свойств новой создаваемой техники, которые обеспечивает максимальную ее эффективность. При этом эксплуатационные свойства, определяющую вид и степень полезности техники отражает в своей совокупности систему показателей качества.

Каждое судно должно обладать определенными навигационными (мореходными) и эксплуатационно-экономическими качествами.

Навигационные качества определяют надежность и конструктивное совершенство судна как плавучего сооружения. Эксплуатационно-экономические качества определяют транспортные возможности судна и экономические показатели его работы. Эти качества взаимозависимы.

К навигационным качествам относят:

а) плавучесть — способность судна плавать в требуемом положении относительно поверхности воды при заданной нагрузке;

б) остойчивость — способность судна, наклоненного внешними силами и моментами, возвращаться в исходное положение равновесия после прекращения их действия;

в) непотопляемость — способность судна сохранять минимально необходимые плавучесть и остойчивость после затопления одного или нескольких отсеков корпуса;

г) плавность качки — способность судна как абсолютно твердого тела при плавании на спокойной или взволнованной воде раскачиваться с возможно меньшей частотой и амплитудой;

д) ходкость — способность судна развивать заданную скорость в определенных путевых условиях при затрате минимально необходимой мощности энергетической установки;

е) управляемость — способность судна сохранять заданное направление движения или изменять его по желанию судоводителя (при отклонении рулевых органов);

ж) прочность — способность корпуса судна в целом и отдельных его конструкций не разрушаться и не изменять своей формы в недопустимых пределах под действием внешних сил, появляющихся при эксплуатации..

К эксплуатационно-экономическим качествам судна относят:

а) грузоподъемность, определяемую массой принимаемого груза, с которым судно будет плавать при заданной высоте надводного (сухого) борта;

б) грузовместимость, определяемую объемом помещений (трюмов), отведенных для размещения груза на судне; важной эксплуатационной характеристикой является удельная грузовместимость, т.е. грузовместимость, отнесенная к грузоподъемности;

в) пассажировместимость, определяемую количеством пассажирских мест различных категорий — мягких, жестких плацкартных, для сидения;

г) скорость, которую различают как проектную, эксплуатационную и техническую; проектную скорость на глубокой и тихой воде (при отсутствии течения и волнения) определяет проектная организация; под эксплуатационной скоростью понимают скорость судна относительно тихой воды при заданной осадке в определенных путевых и гидрометеорологических условиях плавания (глубина судового хода и ветроволновой режим); техническая скорость — скорость судна относительно берега при тех же условиях, что и эксплуатационная, но с учетом течения;

д) автономность плавания, или время работы судна без пополнения запасов топлива, смазочных материалов, провизии, воды; требуемую автономность устанавливают в зависимости от района плавания, протяженности грузовых и пассажирских линий, размещения баз снабжения;

е) соответствие требованиям эксплуатации, определяемое обеспеченностью судна приборами и устройствами для ручного или автоматического управления им в заданных условиях плавания, приспособленностью судна к погрузке и выгрузке средствами портов и пристаней или судовыми грузовыми устройствами, а также возможностью применения индустриальных методов ремонта судна и его оборудования;

ж) обитаемость судна, или возможность жизнедеятельности человека при плавании на нем, определяемую уровнем шума и вибрации в помещениях, ускорениями при качке, чистотой, влажностью и температурой воздуха в помещениях; количеством и качеством питьевой и мытьевой воды; размерами и освещенностью помещений; нормами технической эстетики, санитарно-гигиеническими нормами и т.д.;

з) строительную стоимость судна, зависящую от стоимости примененных материалов, технологичности его конструкций; уровня технической оснащенности и организации производства судостроительного предприятия и серийности постройки судов;

и) эксплуатационные расходы на содержание судна, размеры которых зависят от численности команды (расходы на заработную плату), типа, мощности и технического состояния энергетической установки и судна в целом (расходы на топливо, ремонт), строительной стоимости (амортизационные отчисления) и от других расходов на содержание судна [Лесюков В.А. Теория и устройство судов внутреннего плавания. -М.: Транспорт, 1982. - 303 с. ].

Для оценки уровня качества новой техники и управления процессом его формирования с использованием методов технико-экономического анализа необходимо, прежде всего, правильно выбрать и количественно определить такие показатели, которые наиболее полно характеризуют новую технику с точки зрения ее функционального назначения [Гусейнов].

Так, например, для транспортных судов используют массогабаритные характеристики, технологичность конструкции, автономность и др.

Перечисленные параметры отражают частные и промежуточные результаты и не обеспечивает поиск оптимальных решений по транспортным судам и их подсистемам, в том числе по судовой энергетической установке.

Таким образом, первым этапом проводимого технико-экономического анализа конструктивных и эксплуатационных свойств создаваемого судна, должно быть обоснование основных показателей их технического уровня и качества.

Как показано М.Р. Гусейновым, полным показателем эффективности создаваемых транспортных судов является математическое ожидание коммерческого эффекта от их эксплуатации, подсчитанное с учетом возможных рисков на протяжении всего жизненного цикла судна.

Частными могут быть:

· показатели, отражающие технические возможности судов по основному назначению и определяющие область их применения;

· производительность в единицу времени при максимальном использовании технических возможностей;

· надежность и долговечность;

· экономические показатели и т.п.

Эксплуатационные показатели качества представляют многофакторную зависимость технических параметров и характеристик объекта от его функциональных объектов, и отражают полезность техники.

При этом показатели качества проявляются только в процессе эксплуатации судна. Поэтому не отдельные субъективно выделенные конструктивно-технические параметры должны определять качество судна в целом и его подсистем, а приведенная к глобальному критерию система показателей качества, которые характеризуют приведенной к единому критерию верхнего уровня системой показателей качества, степень их соответствия основному назначению судна.

К числу важнейших производственно-технологических показателей относятся трудоемкость, материалоемкость и, как обобщенный показатель – себестоимость производства.

Эксплуатационные показатели, заложенные в новую технику при ее создании, должны обеспечивать определенный экономический эффект при эксплуатации. Поэтому количественные значения эксплуатационных показателей новой техники и производственно-технологических стоимостных показателей должны определить качество конкретного объекта, а их соотношение – экономическую эффективность новой техники в процессе эксплуатации.

Провозная способностью транспортных судов может быть определена:

где m₀ – масса перевозимого груза, т;

V– средняя скорость судна в рейсе, узлов;

t– ходовое время за год, ч.

Считая, что скорость судна при транспортировке грузов пропорциональна максимальной скорости судна V_max, получим

где k₁– постоянный коэффициент, учитывающий связь с V c V_max и ходовым время t.

На результат оптимизации этот коэффициент не влияет.

Для определения потребной мощности энергоустановки Ne на ранних стадиях проектирования может быть использована адмиральская формула, кВт:

где - адмиралтейский коэффициент.

В работе [] показано, что оптимальная масса перевозимого груза и оптимальное значение провозной способности прямо пропорциональны заданному водоизмещению и сумме относительных масс полезного груза и энергетической установки.

Как правило, максимум КПД установки и минимум удельного расхода топлива соответствуют соответствует скорости, называемой экономической, а нагрузка главных двигателей соответствует 0,8…1,0 от номинальной [2].

Судно, двигаясь с этой скоростью, пройдет наибольший путь при заданном запасе топлива. Поскольку обратно пропорционален дальности плавания, последняя может быть увеличена при ходе с уменьшенными скоростями.

Характер и относительная продолжительность режимов работы судовых энергетических установок (СЭУ) определяют различную автономность судна при одних и тех же запасах топлива.

Важной характеристикой судовых энергетических установок является автономность судна, под которой понимается суммарная продолжительность ходовых и стояночных режимов работы, обеспечиваемая запасами топлива, масла и технической воды.

Технический уровень судна как инженерного сооружения заданного назначения в установленных условиях эксплуатации, в значимой мере определяют эксплуатационные ходкость, энерговооруженность, материалоемкость, грузоподъемность и грузовместимость, приспособленность грузовым операциям, проходимость и надежность.

Перечисленные эксплуатационно-технические свойства характеризуются целым рядом частных показателей:

· удельными грузоподъемностью и грузовместимостью;

· коэффициентами утилизации, лючности, неравномерности размещения трюмов;

· удельным сопротивлением,

· пропульсивным КПД и др.

Наравне с самостоятельным значением этих показателей вставляет практический интерес и определенное их сочетание в виде единого эксплуатационно-технического показателя, характеризующего технический уровень судна.

Перечисленная группа показателей отдельных свойств судна определяется в безразмерном виде, так как только безразмерные характеристики обладают свойствами независимости от измеряемых величин.

Каждая из таких безразмерных характеристик является критерием подобия, который при постоянных значениях может приобретать любые значения без влияния на другие стороны явления. Это позволяет не только характеризовать свойства судна или предварительно назначить их, но и оценивать многие особенности явления независимо от его масштаба.

Например, широко используется показатель транспортной эффективности L₀:

где G – грузоподъемность,т;

v - скорость, км/ч;

SNe – мощность энергетической установки судна, кВт.

Для пассажирских судов он принимает вид:

где П- пассжировместимость.

В таблицах 2.1 и 2.2 приведены технические характеристики ряда грузовых и пассажирских судов.

Таблица 2.1 - Технические характеристики грузовых судов

Характеристики судна	Тип судна и № проекта
	Сухогрузный теплоход			Теплоход-площадка	Двухкорпусный теплоход-площадка	Танкер
	1565	1557	912А	559Г	Р-19	1577	1754Б
Класс по Регистру	О	И-СП	Р	О	О	М	Р
Грузоподъемность, т	5 000	2 700	350	1200	1000	5 000	1500
Главные размеренна корпуса:
длина L, м	135,0	110,5	61,5	79,8	93,0	128,6	86,1
ширина В, м	16,5	13,0	9,0	15,0	6,02x2+3,6	16,5	12,5
высота борта Н, м	5,5	5,5	2,2	2,8	4,4	5,5	3,2
осадка в грузу Т, м	3,53	3,50	1,26	1,71	2,96	3,58	2,30
Коэффициенты полноты:
водоизмещения S	0,851	0,818	0,817	0,797	0,528	0,845	0,870
ватерлинии (КВЛ) а	0,935	0,891	0,887	0,871	0,761	0,902	0,920
мидель- шпангоута р	0,996	0,997	0,994	0,997	0,858	0,998	0,998
Полезный объем трюмов,	6 200	4 300	733	634*	910*.	6560	2100
Масса корпуса с оборудованием, т	1376	1 189	174	355	544	1370	372,0
Масса машинного оборудования, т	103	78	18,4	47	118	120	69,0
Мощность SN_e , кВт	2x662	2x485	2x165	2x294	2x662	2x735	2x294
Частота вращения гребного винта п_в, с-1	6,25	5,5	7,5	8,3	6,25	6,25	8,3
Число и диаметр гребных винтов Db, м	2x1,8	2x1,6	2x1,0	2x1,4	2x1,6	2x1,55	2x1,2
Скорость в грузу v, км/ч	20,0	19,8	18,5	16,9	27	20,0	17,5
Автономность, сут	15	10	10	6	10	7,0	14
Число мест для команды	20	20	7	12	9	22	11
Коэффициент утилизации водоизмещения	0,740	0,660	0,610	0,735	0,565	0,750	0,700
Адмиралтейский коэффициент С	2150	2 150	1306	1143	2 163	2 054	1510
Транспортная эффективность L₀,т-км/(кВт-ч)	75,5	55,1	19,6	34,3	20,4	70,7	44,9

Таблица 2.2 Технические характеристики пассажирских судов.

Характеристика судна	Номер проекта
Характеристика судна	Проект КУ-056	Проект 935	Проект Р104	Проект 939	Проект 342	Проект 946
Класс Речного Регистра	М	О	Э*О	О	О	Л
Пассажировместимость, в помещениях (всего), чел.	250	260	150/314	326/665	124	63
Мощность SNe , кВт	3x662	2x165	2x735	2x184	2x662	2x662
Скорость v, км/ч	25,5	23,0	41	21,5	67	45
Главные размерения:
длина L, и	108,5	43,0	41,0	40,0	34,0	20,4
ширина В, м	15,30	6,00	7,78(2x2,3)	12,7 (2х4,8)	6,0	3,65
высота борта Н, м	4,80	2,50	2,60	2,75	4,25	1,20
осадка Т, м	2,80	1,55	0,93	1,42	2,30	0,40
Коэффициенты полноты:
водоизмещения 8	0,628	0,484	0,520	0,528	0,290	0,735
ватерлинии (КВЛ) а	0,820	0,752	—	0,750	—	—
мидель-шпангоута 3	0,910	0,800	—	0,835	0,530	0,925
Адмиралтейский коэффициент С	1645	1224	985	1170	(10)	(5,6)
Масса корпуса с оборудованием, т	2650	138	—	198	27,0	10,2
Масса машинного отделения, т	260	22,1	—	22,0	7,5	3,5
Автономность, ч	192	72	8	24	9,5	24
Транспортная эффективность L_п, пасс-км/(кВт-ч)	3,2	18,1	8,8	21,2	6,4	4,5

Исходя из этих позиций, можно описать явление, характеризующее все перечисленные выше эксплуатационно-технические свойства судна, влияющие на его технический уровень.

В качестве одного из возможных показателей технического уровня L, объединяющего ряд важнейших эксплуатационно-технических свойств, можно использовать выражение, которое позволяет вычислить величину работы, совершаемой единицей мощности энергетической установки судна за время эксплуатации t_эк при установленном сроке его службы T_c:

В представленном выражении e - коэффициент использования грузоподъемности Р, — транспортный момент, - энергоемкость судна.

Это выражение можно представить в безразмерном виде как отношение провозной способности, отнесенной к энергоемкости и сроку службы Т_ссудна:

где — коэффициент использования ходового времени за период эксплуатации, а также в виде

— характеристика надежности и степени практического использования судна за срок его службы.

где - коэффициент надежности – отношение времени фактической эксплуатации судна к общему времени эксплуатации и ремонта.

- отношение прочего времени помимо эксплуатации и ремонта к времени ремонта.

При использовании данных показателей должна быть обеспечена сопоставимость сравниваемых объектов и прежде всего по типу и назначению суда в рамках определенного тоннажа, по степени быстроходности и принципу движения.

До установления научно обоснованного способа определении срока службы судна отношение можно не учитывать, принимая его равным единице.

Выражение для h₁ может иметь любой вид в зависимости от формы представления транспортного момента и многочисленных частных показателей.

Профессором. д.т.н., П.А. Малым получен комплексный показатель качества судна, представляющий собой произведение критерия технического уровня судна на ряд дополнительных показателей, характеризующих его важнейшие технические характеристики:

— пропульсивный КПД винта?;

— КПД редукторной передачи;

— КПД валопровода;

— коэффициент полезного использования скорости хода судна;

—коэффициент энергоемкости судна, равный отношению суммарной мощности главных двигателей к энергоемкости судна;

— коэффициент полезного использования вместимости корпуса, равный отношению вместимости трюмов (нетто) к вместимости корпуса судна ;

— коэффициент вместимости корпуса судна, равный отношению вместимости корпуса к объемному водоизмещению судна ;

—удельное сопротивление судна;

g —удельный вес воды;

m— удельная грузовместимость судна.

При учете неравномерности распределения кубатуры трюмов по длине судна и вертикальной проницаемости это выражение, частности, примет вид:

где — коэффициент утилизации водоизмещения по грузоподъемности;

— коэффициент вертикальной (люковой) проницаемости отдельного трюма;

— коэффициент неравномерности распределения кубатуры по трюмам;

— отношение вместимости трюмов в районе люков к объемному водоизмещению судна.

При выражении транспортного момента через дедвейт и весовое водоизмещение судна коэффициент технического уровни может быть представлен соответственно []:

или

В связи с тем, что доля судовых эксплуатационных затрат, приходящихся на топливо в их общем объеме, достигает 40-60 % целесообразно преобразовать выражение ( ) отнеся величину провозной способности судна не к его энергоемкости, а к величине энергии, полученной при сжигании топлива, равной произведению теплоты сгорания на его расход в течение анализируемого периода (продолжительность рейса, навигации или срок службы судна).

В связи с тем, что расход топлива, главным образом, зависит от экономичности главных двигателей, а величину затрат топлива других его потребителей (вспомогательных двигателей и котлов) можно учесть с помощью коэффициента, как долю расхода топлива главных двигателей, выражение ( ) можно представить следующим образом:

Выразим произведение через эффективный КПД главного двигателя:

Тогда получим

Известно, что мощность, потребляемая гребным винтом, связана с мощностью главного двигателя следующим выражением:

Тогда выражения критерия технического уровня судна можно представить в следующем виде:

При этом на долю главных двигателей, входящих в пропульсивный комплекс, приходится наибольшая часть потерь химической энергии топлива.

В результате комплексный показатель качества судна можно представить в следующем виде:

Очевидно, что эффективность технической эксплуатации судна, прежде всего, определяется себестоимость перевозок.

Себестоимость перевозок обычно определяется в виде суммы удельных затрат (эксплуатационных расходов Эр, отнесенных к количеству перевозимого груза или к объему транспортной работы судна Ql_гр).

Эксплуатационные расходы, как известно, зависят от затрат на топливо и моторное масло, судо-суточных затрат на команду в период эксплуатации и зимнего отстоя, амортизационных отчислений и дополнительных затрат.

Затраты на топливо и смазку можно определить через удельные расходы топлива и смазки,отнесенные к единице энергоемкости судна на ходу и на стоянке, а затраты на команду можно выразить как произведение удельных расходов, приходящиеся на одного члена команды (в период эксплуатации и зимнего отстоя судна), умноженных на численность команды.

Численность команды зависит от грузоподъемности, энергоемкости и степени автоматизации судна.

Тогда эксплуатационные расходы можно представить в виде:

где — эксплуатационные расходы, отнесенные к энергоемкости судна и продолжительности эксплуатационного периода .

Тогда себестоимость перевозок будет равна:

Отсюда следует, что себестоимость перевозок обратно пропорциональна коэффициенту технического уровня судна L.

Сравнительное значение показателя, т. е. отношение значения данного показателя рассматриваемого судна к значению этого же показателя базисного судна, принятого за основу сравнения, позволяет оценить целесообразность использования рассматриваемого судна для перевозки соответствующих грузов на той или иной линии.

При выполнении расчетно-графической работы студент должен в соответствии с темой ВКР выбрать ряд теплоходов одного типа и близкого водоизмещения и рассчитать по их характеристикам критерии технического уровня и комплексные показатели для последующего формирования энергетической установки наиболее перспективного судна.

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 304; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!