Автореферат представляемой диссертации.

На правах рукописи
Злобин Дмитрий Сергеевич
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ
ОБОСНОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СУДОВ
«РЕКА-МОРЕ» ПЛАВАНИЯ
Специальность 05.22.19 – Эксплуатация водного
транспорта, судовождение
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Нижний Новгород – 2013
Работа
выполнена
в
Федеральном
бюджетном
образовательном учреждении высшего профессионального
образования «Волжская государственная академия водного
транспорта» (ФБОУ ВПО «ВГАВТ», г. Нижний Новгород).
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Уртминцев Юрий Николаевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
ФБОУ ВПО «ВГАВТ»
Ситнов Александр Николаевич
кандидат технических наук,
исполнительный директор
Ассоциация НО «Поволжская
логистическая ассоциация»
Лисин Александр Александрович
Ведущая организация: ФБОУ
ВПО
«Московская
государственная академия водного транспорта»
Защита состоится «24» декабря 2013 г. в 13:00 часов в
аудитории 231 на заседании диссертационного совета Д 223.001.01
при ФБОУ ВПО «ВГАВТ» по адресу: 603950 г. Нижний Новгород,
ул. Нестерова, д.5 А.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБОУ ВПО
«Волжской государственной академии водного транспорта»
Автореферат разослан «23» ноября 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат технических наук, доцент
2
Н.В. Сустретова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность диссертационной работы
Рынок транспортных услуг последних двух десятилетий
приобрел неустойчивый характер: вследствие колебания
макроэкономических факторов происходят постоянные изменения
конъюнктуры
рынка
перевозок,
значительно
возросла
конкуренция, особенно в период спада конъюнктуры, как между
видами транспорта, так и между перевозчиками.
В современных экономических условиях выбор вида
транспорта и схемы доставки груза определяются потребителем,
вследствие чего произошло значительное перераспределение
перевозок между видами транспорта.
Анализ использования флота «река-море» плавания в текущем
десятилетии показал, что значительная часть потенциальной
грузовой базы судов смешанного плавания (ССП) сегодня
осваивается другими видами транспорта, а сам флот, согласно
проведенным исследованиям, часто используется не по своему
прямому назначению, а на чисто морских перевозках.
На сегодняшний день отечественные перевозчики располагают
устаревшим флотом смешанного плавания, который не может
эффективно эксплуатироваться и теряет свои позиции на мировом
транспортном рынке.
В конце двадцатого века отечественной транспортной наукой
уделялось значительное внимание вопросам определения сферы
рационального использования ССП. Вместе с тем, ранее
проведенные обоснования рациональных схем доставки грузов не
учитывают особенности современного рынка транспортных услуг,
новые технико-экономические требования к судам данного класса,
изменение условий плавания на внутренних водных путях.
В новых экономических условиях изменились и критерии для
оценки эффективности альтернативных схем доставки грузов.
Соответственно, частично устарели ранее разработанные
методики и полученные рекомендации по обоснованию сферы
эффективного использования судов смешанного плавания.
Построенные в 70-80-е годы суда
«река-море» имеют
грузоподъемность от 1500 до 4500 т. Современные проекты ССП
рассчитаны преимущественно на грузоподъемность от 5000т и
3
выше, однако характеристики судов определяются эмпирически,
без объективных научных обоснований главных параметров.
Таким образом, вышесказанное подтверждает необходимость и
актуальность проведения исследований по анализу существующего
состояния флота «река-море» плавания, его роли на рынке
транспортных
услуг,
определению
рациональной
сферы
использования ССП и разработки направлений технической
политики в области развития рассматриваемого флота.
Цель и задачи работы
Целью данных научных изысканий исследований является:
разработка
научно-методических
основ
обоснования
эксплуатационно-технических параметров с судов «рекаморе» плавания.
Задачи проводимых исследований:
 анализ технологии, организации и управления перевозками
внешнеторговых грузов в современных условиях;
 совершенствование критериального показателя выбора
оптимальных транспортных схем освоения смешанных «рекаморе» перевозок;
 обоснование рациональной сферы применения судов «рекаморе» плавания;
 совершенствование методов обоснования эксплуатационнотехнических характеристик судов смешанного плавания для
современных и перспективных условий эксплуатации;
 формирование
прогнозов
и
основных
направлений
технической политики в области развития и использования
судов этого класса в современных условиях эксплуатации.
Научная новизна
Научная новизна исследований заключается в следующем:
 предложен интегральный критерий оптимальности для
оценки вариантов доставки массовых внешнеторговых
грузов, который одинаково эффективно может быть
применен
как
операторами
перевозки,
так
и
судовладельцами, осуществляющие смешанную перевозку
собственным флотом;
 разработан методический подход к обоснованию
4
основных параметров судов «река-море» плавания с
учетом современных эксплуатационно-экономических
условий осуществления перевозок;
 предложена комплексная экономико-математическая
модель, позволяющая решить задачу определения
оптимальных параметров судов смешанного плавания для
любых районов и условий эксплуатации;
Основные аспекты данного диссертационного исследования
обсуждены и одобрены на научно-технических и научнометодических конференциях профессорско-преподавательского
состава ФГОУ ВПО «ВГАВТ» (2005–2011 гг.), международных
конгрессах «Великие реки» (2005–2013 гг.), на научных сессиях
молодых ученых Нижнего Новгорода (2007–2008 гг.), на научнопрактических конференциях «Прохоровские чтения» (2012г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано одиннадцать статей, в том
числе две из них в журнале «Наука Техника Транспорта» (№ 2,
2012 г.; №2, 2013г.), реферируемом ВАК.
Практическая значимость
Результаты проведенных исследований представляют интерес
для судоходных компаний, работающих на международных
перевозках, операторов внешнеторговых перевозок, проектных
организаций в сфере судостроения, а также для учебного процесса
транспортных вузов.
Разработанный в работе методологический подход может быть
использован как при текущем, так и при стратегическом
планировании своей деятельности любым участником рынка
транспортных услуг.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения,
словаря терминов и сокращений, библиографического списка,
включающего 125 наименований, тринадцать приложений на 13
страницах. Содержание работы изложено на 103 страницах
основного текста, включая 1 схему,17 рисунков и 27 таблиц.
5
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении раскрыта актуальность темы диссертации,
обозначены цели, задачи и общие направления исследований.
В первой главе на основании обзора литературы выбраны
объект и предмет исследования. Объектом исследований является
технология,
организация
и
управление
перевозками
внешнеторговых грузов в судах «река-море» плавания в
современных условиях. Предметом – сфера рационального
использования судов «река-море» транспорта на рынке
транспортных услуг и методы обоснования эксплуатационнотехнических характеристик судов смешанного плавания для
современных и перспективных условий эксплуатации.
Исследовательские работы в этой области нашли отражение в
трудах следующих ученых: В. В. Ашика, А.А. Белодворцева, Ю.Л.
Беляка, Г.Е. Брухиса, А.С. Бутова, Е.Д. Бучина, Г.И. Ваганова, Г.А.
Васильева, В.Ф. Воронина, В. И. Журилова, Е.Ф. Завитаева В.П.
Зачесова, В.Н. Захарова, В. И.Краева, В.И. Кожухаря, С.Б.
Латухиной, А.Г. Малышкина, А.Н. Мацвейко, В.П. Миронова, В.Ф.
Митина, В.В., Л. Н. Мучника, Неволина, А.А. Никитина, Л. М.
Ногида, В. М. Пашина, Ю.И. Платова, Ю.А. Почаева, О. К. Ступина,
Р.Е. Роннова, Б. А. Царева, Котова Ю.С., а также в трудах
ЦНИИЭВТ, СПБГУМ и РТ, ВГАВТ и др., однако все научные
методики и разработки сделаны для условий плановой экономики,
и на данный момент очевидна актуальность проведения
исследований, направленных на определение роли и места флота
«река-море» плавания
в
современных
эксплуатационноэкономических условиях, а также формирование технической
политики по отношению к судам данного класса.
Автором уделено внимание истории развития и современному
состоянию перевозок в судах смешанного «река-море» плавания,
проведен анализ основных параметров существующего и
перспективного флота смешанного плавания отечественных и
зарубежных перевозчиков.
Проведены
исследования
существующего
состояния
внутренних водных путей Европейской части РФ и грузовой базы
судоходных компаний РФ, осваиваемой флотом смешанного
«река-море» плавания.
6
Рассмотрены вопросы экономической эффективности работы
судов смешанного «река-море» плавания, а также структура
эксплуатационных расходов по рассматриваемому флоту.
Отмечено, что «эпоха» судов смешанного река-море плавания
началась в начале 60-х годов. К 1990 г. было построено свыше 600
судов данного класса. Суда строились на отечественных и
зарубежных судостроительных заводах большими сериями – по
двадцать и более судов. Только для сухогрузных перевозок было
создано свыше двадцати типовых проектов, отличающихся классом
Регистра, грузоподъемностью, осадкой, ледовым подкреплением,
степенью
автоматизации
и
другими
параметрами.
Грузоподъемность судов колебалась от 1,5 («Морской») до 5,5 тыс.
тонн («Волга»). Эти суда прочно заняли свою нишу на перевозках
внешнеторговых грузов. В период с 1970 по 1990 год объемы
перевозок в заграничном сообщении выросли почти в шесть раз и
достигли 34,5 млн.т. Наибольшую роль в осуществлении таких
перевозок играли пароходства: Северо-Западное, БеломороОнежское, Волжское, Волго-Донское, «Волготанкер». В этих
пароходствах доля заграничных перевозок составляла по объему 515%, но приносила 50-80% прибыли.
В 90-е годы, в связи с известными проблемами экономики
переходного периода, строительство судов данного класса
практически не производилось. В последнее десятилетие крупные
судоходные
компании
(Северо-Западное
пароходство,
ВолгаФлотТанкер) возобновили строительство судов ССП. При
этом компании заказывают суда грузоподъемностью (6-7 тыс.т) и с
осадкой, значительно превышающей проходные глубины
внутренних водных путей, что приводит к недоиспользованию
грузоподъемности на речных участках (60-70%) и существенному
смешению зоны эффективного использования судов в сторону
морских маршрутов.
В итоге проведенного анализа и выявленных проблем в области
использования флота «река-море» плавания, а также его научнометодического обеспечения, автором сформулированы основные
этапы проведения научных изысканий:
1. Исследование и совершенствование методов обоснования
рациональной сферы применения судов «река-море»
7
2.
3.
4.
плавания в современных эксплуатационно-экономических
условиях.
Обоснование сегментов рынка транспортных услуг, в
которых схемы доставки грузов в судах смешанного рекаморе плавания обладают высокой конкурентоспособностью
по отношению к альтернативным схемам перевозок.
Разработка
методов обоснования
эксплуатационнотехнических характеристик судов смешанного плавания для
современных и перспективных условий эксплуатации, в
границах полученных «зон конкурентоспособности».
Проведение экспериментальных расчетов для конкретных
сегментов рынка перевозок внешнеторговых грузов.
Во второй главе
проведен
анализ
организационнотехнологических схем доставки внешнеторговых грузов,
исследована сфера экономически рационального использования
судов ССП, а также рассмотрены вопросы правового
регулирования перевозок данного типа.
Для
проведения
экономических
обоснований
были
рассмотрены следующие принципиальные схемы и варианты
доставки грузов, представленные в таблице 1.
Схемы доставки грузов
Схема доставки
Безперевалочная
Перевалочная
Вариант
доставки груза
ССП
речной+
морской
транспорт
ж/д + морской
транспорт
Частичноперевалочная
СПП + догрузка
8
Таблица 1
Характеристика варианта
Перевозка грузов в судах смешанного
плавания на всем пути следования
Перевозка грузов в речных судах по
ВВП с перевалкой в морские суда в
устьевом порту и последующей
перевозкой морем
Перевозка грузов в смешанном
железнодорожно-водном сообщении с
перевалкой в морских портах
Перевозка в ССП на всем пути
следования. При этом на части пути
суда идут с недогрузом (речной
участок), далее производится их
догрузка в устьевом порту до полной
осадки
В первом приближении, стоимостную оценку альтернативных
схем доставки грузов можно провести на основе средних
статистических данных по различным видам транспорта.
Согласно информации Федеральной службы государственной
статистики (Росстат) основные показатели работы различных видов
транспорта за 2009г. характеризуются следующими значениями
(табл.2):
Таблица 2
Прибыль
млрд.
руб.
Средняя
доходная
ставка
руб/т*км
Себ-сть
перев.
руб/т*км
28,1
3,4
0,53
0,47
544
26,9
-0,5
0,27
0,28
2 631
783
91,1
0,42
0,37
1 682
Грузооборот
млрд. т*км
Объем
перевозок
млн. тонн
Доход
млрд.
руб.
Речной
52,7
96,9
Морской
98,4
37,4
Ж/Д транспорт
1 865
1 109
Вид транспорта
Средняя
дальность
перевозки,
км
Для получения объективных сравнительных значений
экономических характеристик перевозок в диссертационной работе
статистические данные приводятся к сопоставимым условиям, то
есть к равной средней дальности и одинаковой структуре
грузопотоков.
В таблице 3 представлен фрагмент результата расчета затрат на
освоение смешанной «река-море» перевозки различными видами
транспорта, а также с учетом затрат на перевалку груза для
различной средней дальности перевозки и при разных
соотношениях длины речного участка пути к общему расстоянию
перевозки, где λр – коэффициент учитывающий соотношение
речного участка пути к общему расстоянию перевозки.
Таблица 3
Средняя
дальность
перевозки
км
Стоимость доставки груза, руб./т.км
λр = 0,75
ж/д
+
мор.
λр= 0,5
реч.+мор. ССП
ж/д
+
мор.
λр= 0,25
реч.+мор. ССП
ж/д +
мор.
реч.+мор. ССП
200
2,048
2,105
1,39
2,129
2,053
1,39
1,870
1,889
1,39
500
1,003
1,074
0,97
1,077
1,052
0,97
0,911
0,935
0,97
1 000
0,622
0,696
0,78
0,691
0,691
0,78
0,577
0,601
0,78
1 500
0,483
0,556
0,71
0,550
0,560
0,71
0,460
0,484
0,71
2 000
0,409
0,481
0,68
0,474
0,490
0,68
0,399
0,423
0,68
2 500
0,362
0,433
0,66
0,426
0,446
0,66
0,361
0,385
0,66
9
На рис. 1 представлена графическая интерпретация затрат на
перевозку (в руб./ткм) для альтернативных схем доставки.
S, руб/ткм
2.27
ССП
1.77
1.27
реч флот +
мор.флот
0.77
ж/д +
мор.флот
0.27
0
400
800
1,200 1,600 2,000 2,400
lср., км
Рис.1 Графический поиск «зон оптимальности»
В диссертации для различных схем доставки получены
эмпирические зависимости значений средней стоимости освоения
перевозки в зависимости от средней дальности перевозки и
соотношения речного участка пути к общему расстоянию рейса
Примеры полученных формул представлено в таблице 4.
Таблица 4
зависимость себестоимости от
средней дальности перевозки
вариант освоения перевозки
при λр = 0,5 (λр=lp./lобщ.)
ж/д + перевалка+мор.тр-т
𝑆общ = 69,646 ∗ (𝑙ср )^(−0,657)
реч.тр-т + перевалка + мор.тр-т
𝑆общ = 47,513 ∗ (𝑙ср )^(−0,604)
ССП
𝑆общ = 6,3754 ∗ (𝑙ср )^(−0,296)
Исследования сравнительной экономической эффективности
альтернативных схем доставки грузов, проведенные на основании
статистических данных, показали, что в современных условиях
рациональной сферой использования судов «река-море» плавания
являются перевозки, со средней дальностью в пределах 1000 км.
10
Более точная оценка сравнительной эффективности вариантов
доставки
грузов
между
конкретными
пунктами
или
географическими районами достаточно объективно может
проводиться по показателю полной себестоимости перевозки. При
этом целесообразно использовать комплексный интегральный
критерий, который, может быть представлен в следующем виде:
Этр  Эп  в  Эхр  Эим  Эгр  Эупр  min (1)
где Этр – совокупные затраты на перевозку по всем видам
транспорта, задействованные в перевозке груза, включая затраты
по обслуживанию подвижного состава в транспортных узлах и в
пути;
Эп-в – затраты на перегрузочные операции (погрузка, выгрузка,
догрузка и перевалка груза в начально-конечных пунктах и в пути);
Эхр – затраты, связанные с хранением груза в транспортных
узлах;
Эим – потери от иммобилизации оборотных средств в грузе за
время его доставки;
Эгр – затраты, связанные с потерей потребительской стоимости
груза за время перевозки;
Эупр – управленческие затраты.
С позиции грузоотправителя или транспортного оператора
первые три составляющих затрат (Этр, Эп-в, Эхр) могут быть
определены численно через действующие на перевозках тарифы, с
народохозяйственной точки зрения – через себестоимость
отдельных видов транспортных услуг.
Четвертую составляющую можно рассчитать следующим
образом:
Эим = G Цгр tд  , (2) – в абсолютном выражении,
или Эгр1 = Цгр tд , (3) – в удельном,
где G – расчетный объем партии груза, определяемый
нормативной загрузкой подвижного состава максимальной
грузоподъемности в цепи доставки груза;
Цгр – цена единицы груза,
 - суточная ставка банковского процента (в общем случае
прибыльность
лучшего
из
альтернативных
вариантов
использования оборотных средств);
11
tд – время доставки груза по рассматриваемой схеме,
определяемое как:
tд = tд1+ tд2 ,
где tд1 – время нахождения груза в рамках технологических
процессов работы транспортных средств;
tд2 - время нахождения груза в рамках технологических
процессов работы транспортных узлов, исключая операции по
загрузке-разгрузке транспортных средств. Сюда относятся затраты
времени на хранение груза, а также на проведение коммерческих и
таможенных операций с ним.
Издержки, связанные с потерей потребительской стоимости
продукта в процессе его доставки, можно представить в виде двух
слагаемых:
Эгр  Э гркч  Э гркл , (4)
где в удельном исчислении:
Эгркч = Цгр (1 -  /100), (5)
Эгркл = Цгр (1 -  /100) , (6)
гр
где Э кч , Эгркл – снижение потребительской стоимости
продукта за счет потери качества и количества соответственно;
 - процент снижения потребительской стоимости
продукта за счет ухудшения его качества (определяется
экспертным путем);
 - процент количественной убыли продукта, принимается
на основании отраслевых норм естественной убыли груза с учетом
числа перевалок.
Затраты по управлению перевозками зависят от числа
участвующих в их осуществлении организаций, от размера
транспортных партий груза, от расходов на транспортную
экспедицию и агентирование. Способы количественной оценки
этих затрат нуждаются в проведении дополнительных
исследований.
На основе выше представленного интегрального критерия
автором проведены исследования по выявлению экономически
целесообразных границ (зон) рационального использования судов
«река-море».
В качестве варьируемых параметров, характеризующих условия
работы флота, используются:
12
 общая дальность перевозки, в т.ч. протяженность речных и
морских участков;
 гарантированная глубина судового хода на внутренних водных
путях;
 стоимостные и транспортные характеристики грузов;
 условия обработки транспортных средств (судов и вагонов) в
портах перевалки (нормы перегрузочных работ и их
стоимость).
Проведенные расчеты показали, что существуют «зоны
конкурентоспособности», в которых затраты на освоение
внешнеторговых перевозок в судах «река-море» плавания ниже,
сопоставимы или незначительно превосходят аналогичные
показатели по другим видам транспорта, что позволяет говорить о
способности судов данного класса составить конкуренцию другим
видам сообщения.
В целях реализации потенциальной конкурентоспособности и
расширения границ «зон оптимальности» сферы использования
флота «река-море» плавания необходимы меры по повышению
технологической и экономической эффективности работы
рассматриваемого флота. В частности, способами расширения «зон
оптимальности» и рациональной сферы применения судов «рекаморе» плавания являются: использование судов этого типа на
схеме с догрузкой (паузкой) в устьевом порту, перевозка грузов
иностранных фрахтователей в зимний период эксплуатации;
оптимизация параметров судов ССП с учетом условий работы.
В третьей главе рассматривается вопрос о перспективах
развития судов «река-море» плавания, которое должно, по мнению
автора, стратегически опираться на новое судостроение и научные
методы обоснования эксплуатационно-технических параметров
судов.
На сегодняшний день основные эксплуатационно-технические
параметры судна - грузоподъемность и расчетная (полная) осадка
определяются, как правило, эмпирически, на ощупь, т.к. не
существует методического аппарата, адекватного современным
условиям использования рассматриваемого типа флота.
13
Для обоснования основных параметров перспективного флота
автором предложен метод, в основе которого лежит сочетание двух
подходов – опытно-статистического и расчетно-аналитического.
Первый подход основан на анализе существующей в практике
судостроения
взаимосвязи
основных
эксплуатационноэкономических параметров судна – грузоподъемности, главных
размерений, водоизмещения, мощности двигателей, строительной
стоимости, стоимости суточного содержания и др.
Анализ
проводился по широкой выборке существующего флота река-море
плавания, причем как для «старых», так и «новых» проектов. В
рамках этого подхода используется метод аппроксимации, который
позволяет определить параметры судна – строительную стоимость,
мощность силовой установки, коэффициенты общей полноты,
соотношения главных размерений судна, дедвейт и водоизмещение
– в виде функциональной зависимости от его грузоподъемности и
расчетной осадки.
Расчетно-аналитический подход реализуется через постановку
и решение экономико-математической модели обоснования
эксплуатационно-технических параметров судна, с учетом
ограничений, выработанных теорией и практикой проектирования
судов, а также ограничений, накладываемых габаритами судового
хода, гидротехнических сооружений и правилами шлюзования. Для
описания параметров модели, в частности, используются
зависимости, полученные опытно-статистическим методом.
Суть задачи состоит в том, чтобы найти параметры судна грузоподъемность и расчетную (полную) осадку, обеспечивающие
максимальную экономическую эффективность перевозок.
1.
Исходными данными для решения задачи являются:
Параметры, характеризующие общее назначение судна:
Y – вид грузов (навалочные, генеральные, наливные и т.д.);
Кр – Класс Регистра судна;
J – архитектурный тип судна.
Обозначим совокупность перечисленных параметров через {Е}.
Условия эксплуатации флота:
h – гарантированная глубина на речном участке пути (в рамках
типового маршрута движения судна), см;
2.
14
Lшл , Вшл – соответственно полезная длина и ширина камеры
лимитирующего шлюза на речном участке пути, м;
Lпер – расчетная длина маршрута перевозок (средний пробег за
оборот), км;
λ р – доля речного участка пути в общем маршруте перевозок;
Всс – средняя судо-суточная норма обработки судов в портах,
т/сут.;
Р – расчетный период эксплуатации судна (включая время
работы в море в зимний период), сут.;
τм – доля времени в составе годового эксплуатационного
периода, приходящаяся на работу судна чисто в морских условиях
(как правило, в зимний период);
Обозначим совокупность параметров, характеризующих
условия эксплуатации флота, через {А}.
Технологические параметры, установленные нормативными
требованиями в области безопасности судоходства:
Δh – нормируемый правилами плавания запас воды под днищем
судна, см;
ΔL, ΔВ – нормируемые правилами шлюзования запасы по
длине и ширине камеры шлюза, м.
3.
4.
5.
6.
Предельные значения параметров судна, установленные
теорией и опытом проектирования судов смешанного рекаморе плавания:
δmin, δmаx – коэффициент общей полноты водоизмещения;
(L/В)min , (L/В)max, (B/T)min , (B/T)max – соотношения параметров
судна, обеспечивающие условия ходкости;
(L/Нб)min , (L/Нб)max и (В/Нб)min , (В/Нб)max – соотношения
параметров судна, обеспечивающие условия общей прочности.
Расчетная скорость движения судна на спокойной глубокой
воде – V, км/ч;
Стоимость экономических ресурсов, потребляемых судном. К
ресурсам относятся металл корпуса судна, металл
энергетических установок, материалы судовых систем и
механизмов, электрооборудование и электроника, топливо,
труд и другие виды ресурсов. Обозначим через сi – удельную
стоимость i–го вида ресурса, а совокупность стоимостей всех
ресурсов – через {C}.
15
Рассматриваемую задачу концептуально можно представить в
виде следующей оптимизационной модели:
1.
Искомые параметры: Q и Т,
где Q – грузоподъемность судна, т;
T
– осадка
судна
при
грузоподъемности, см.
2.
Функция цели:
полном
использовании
Z = ƒz(Q,Т,{Е},{А},{С}) → min (7)
Ограничения, накладываемые теорией и опытом
проектирования судов:
δmin ≤ δ(Q, Т, {Е}) ≤ δmаx
(L/В)min ≤ L(Q, Т, {Е})/В(Q, Т, {Е}) ≤ (L/В)max
(L/Нб)min ≤ L(Q, Т, {Е})/Нб(Q, Т, {Е}) ≤ (L/Нб)max
(В/Нб)min ≤ В(Q, Т, {Е})/Нб(Q, Т, {Е}) ≤ (В/Нб)max
(B/T)min ≤ B(Q, Т, {Е})/T ≤ (B/T)max
4.
Ограничения,
накладываемые
условиями
эксплуатации:
В(Q, Т, {Е}) ≤ Вшл.-ΔВ; L(Q, Т, {Е}) ≤ Lшл.-ΔL;
T ≤ (hг-Δh)*Kт; Тб(Q, Т, {Е}) ≤ (hг-Δh).
5.
Ограничения, накладываемые исследователем с учетом
теории и опыта эксплуатации ССП:
Q ≥ Qmin (рекомендуется принимать Qmin =1500–2000 т);
T ≥ Tmin (рекомендуется принимать Tmin = 2,8–3,0 м)
3.
Здесь L, B, Нб, W, Т0, Тб, δ – соответственно конструктивные
характеристики судна: длина, ширина,
высота борта,
водоизмещение порожнем, осадки порожнем и в балласте,
коэффициент полноты водоизмещения как функции от
грузоподъемности, полной осадки и параметров общего
назначения судна;
Z - затраты на единицу транспортной продукции (или другой
экономический критериальный показатель),
Кт – коэффициент, учитывающий предельный уровень
превышение расчетной регистровой осадки груженого судна над
эксплуатационно-возможной по условиям плавания; рекомендуется
принимать равным среднему соотношению осадки в полном грузу
и осадки в балласте для крупно-тоннажных судов река-море
16
плавания, т.е. Кт = Tсрр/Тсрб (количество груза на борту должно
обеспечивать необходимую мореходность судна).
Решение модели для конкретных условий эксплуатации судна
позволит найти оптимальные его параметры, обеспечивающие
достижение максимального экономического результата.
В рамках выполненных автором исследований сравнение
экономической эффективности судов с разными параметрами
проводится по показателю средней себестоимости перевозки одной
тонны груза.
Для
практического
использования
разработанной
оптимизационной модели требуется провести предварительные
исследования, включающие в себя следующие этапы:
1. Определение
функциональных
зависимостей
конструктивных параметров судна от его грузоподъемности
и осадки в полном грузу, т.е. определение вида функций:
L = ƒl(Q,Т,{Е}); B = ƒb(Q,Т,{Е});
Hб = ƒh(Q,Т,{Е});
W0 = ƒw(Q,Т,{Е}); T0 = ƒT(Q,Т,{Е});
δ = ƒδ(Q,Т,{Е}); Тб = ƒб(Q,Т,{Е})
Данные зависимости определяются методом регрессионного
анализа на основе исследования параметров современных судов
река-море плавания (спроектированных и построенных в
последние десятилетия).
2. Определение зависимости стоимости судов от их
грузоподъемности и осадки в полном грузу, т.е. определение
вида функций:
Кс = ƒк(Q,Т,{Е},{С}) (9)
Для определения этой зависимости были проведены расчеты
строительной стоимости современных судов с использованием
метода распределения масс и учетом стоимости отдельных видов
ресурсов, использующихся при постройке судна. Проведение таких
расчетов позволяет получить сопоставимые строительные
стоимости судов с разными характеристиками. Аппроксимация
полученных результатов делает возможным найти аналитическую
формулу для расчета строительной стоимости для каждой видовой
группы судов.
17
Искомая зависимость для судов класса II-СП имеет вид:
Кс = 𝟎, 𝟎𝟖𝟒𝟏 ∗ 𝑸𝟎,𝟔𝟐𝟑𝟓
− 𝟒𝟔, 𝟓𝟏𝟏 , (10)
р
Графическая
интерпретация
зависимости
строительной
стоимости от дедвейта судна представлены на рис.2.
Кс=F(Qp)
16.50
14.00
11.50
9.00
6.50
1,400
Qр, т
2,200
3,000
3,800
4,600
5,400
Рис. 2 График зависимости строительной стоимости от
грузоподъемности судна
3. Определение суточной стоимости содержания судна в ходу и
на стоянке в зависимости от грузоподъемности и осадки в
полном грузу.
Расчеты проводятся на основании известной методики
постатейного определения эксплуатационных расходов по судну:
Эфл= Эт + Эам + Эфзп + Эрем +Экол.пит + Эм + Экоф + Эпроч + Эупр (11)
В расчетах учитываются следующие статьи расходов:
Эт – расходы на топливо и энергию;
Эам – амортизация основных фондов;
Эфзп – затраты на оплату труда;
Эрем – затраты на ремонт;
Экол.пит.– питание членов экипажа;
Эм – затраты на смазочные и другие материалы;
Экоф – платежи за комплексное и хозяйственное
обслуживание судов и услуги сторонних предприятий;
18
Эпроч. – прочие расходы;
Эупр. – управленческие расходы.
При определении расходов на топливо предварительно, на
основе регрессионных формул, определяется потребная мощность
энергетических установок, обеспечивающая расчетную скорость
судна V:
N = ƒn(Q,Т,V,{Е}) (12)
4. Определение параметров судна, служащих для начисления
портовых и путевых судовых сборов.
В число этих параметров сегодня входят валовая регистровая
вместимость судна – ВРВ, рег.т (применяется при начислении
судовых сборов в морских условиях) и условный объем судна Vусл,
м.куб. (применяется для начисления судовых сборов на внутренних
путях России). Эти параметры определяются аналогично
вышеперечисленным в виде функций:
ВРВ = ƒврв(Q,Т,{Е}) (13) ;
Vусл = L(Q,Т,{Е})*B(Q,Т,{Е})*Hб(Q,Т,{Е}) (14)
Вследствие того, что большинство представленных
в
экономико-математической модели зависимостей носят сложный
кусочно-нелинейный
характер,
точное
решение
модели
представляется вряд ли возможным. Поэтому рекомендуется
использовать вариантный метод. Варьируемыми параметрами для
конкретной видовой группы судов являются:
 параметры, характеризующие условия эксплуатации флота;
 грузоподъемность (или дедвейт) судна;
 расчетная (полная) осадка судна.
По
результатам
расчетов
определены
оптимальные
грузоподъемности «перспективных» судов «река-море» плавания
для различных гарантированных глубин и различных соотношений
речного и общего расстояния участков пути и различных
гарантированных глубин внутренних водных путей.
Зависимость себестоимости перевозок от грузоподъемности
судов для разных значений гарантированной глубины судового
хода, с учетом круглогодичной эксплуатации флота данного типа и
работы в зимний период в морских условиях, представлена в
графическом виде на рис. 3.
19
S, руб./ткм
0.4
0.39
0.38
0.37
0.36
0.35
0.34
0.33
0.32
0.31
0.3
2800
Нг=3,2
Нг=3,6
Нг=4,0
Нг=4,4
3400
4000
4600
5200
5800
6400
Q, тыс. т
7000
Рис. 3 График зависимости себестоимости перевозки от
грузоподъемности судна
Результаты проведенных автором исследований, позволяют
получить четкие и обоснованные рекомендации по оптимальным
значениям основных эксплуатационно-технических параметров
судов «река-море» плавания с учетом условий их работы.
Исследования, в частности, показали, что заказываемые
судоходными компаниями суда грузоподъемность 6 и более тыс.т
выходят за пределы зоны оптимальности.
Qр, т
5500
5450
5400
λ=0,75
5350
λ=0,5
5300
λ=0,25
5250
5200
5150
3.1
3.3
3.5
3.7
3.9
4.1
4.3
hг, м
4.5
Рис. 4. График зависимости оптимальной грузоподъемности
судна от гарантированной глубины судового хода
20
В четвертой главе проведены экспериментальные расчеты на
примере наиболее востребованных в Европейской части РФ судов
«река-море» плавания, которые соответствуют классу
II-СП
Российского Морского Регистра.
Экспериментальные расчеты по «перспективным» проектам
ССП в сравнении с существующими проектами типа «Русич»
пр.00101, «Сормовский» пр.488АМ/3, «Нева-Лидер» пр.RSD49,
пр.19500 представлены в таблице 5.
Таблица 5
Qр, т
Себестоимость, в руб./ткм,
при осадке в м
Проект
судна
Тр,
м
То,
м
Dw, т
(море)
(море)
hг=3,2
hг=3,6
hг=4,0
hг=4,4
«Сормовский»
пр.488/АМ3
4,26
1,39
3 848
3 500
0,49
0,40
0,34
0,31
«Русич»
пр.оо101
4,34
1,46
5 190
4 925
0,52
0,42
0,36
0,33
«Новый
проект»
4,23
1,15
5 688
5 306
0,46
0,34
0,33
0,31
«Нева-Лидер»
(пр.RSD 49)
4,7
1,51
7 154
6 838
0,53
0,42
0,36
0,32
«Красное
сормово»
пр.19500
4,75
1,55
7 640
7 340
0,53
0,43
0,36
0,33
Результаты экспериментальных расчетов по определению
оптимальных параметров судов «река-море» подтверждают
теоретические основы проведенных автором исследований.
В результате экспериментальных расчетов автором получены
основные технико-экономические параметры «перспективного»
судна «река-море», по своим экономическим характеристикам
превосходящего современные и перспективные проекты судов
смешанного плавания, разрабатываемых конструкторскими бюро
России и зарубежья для аналогичных условий плавания.
Таким образом, разработанная автором методика позволяет
проводить научное обоснование основных эксплуатационнотехнических характеристик судов «река-море» плавания для любых
заданных условий.
21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результатами выполненных диссертантом исследований
являются следующие научные достижения:
 проведены исследования технологии, организации и
управления
перевозками
внешнеторговых
грузов
в
современных условиях;
 проведен анализ современного состояния перевозок
внешнеторговых грузов в судах «река-море» плавания,
определены тенденции и проблемы развития;
 предложен
критериальный
показатель
для
оценки
альтернативных схем доставки внешнеторговых грузов;
 проведено обоснование рациональной сферы применения
судов «река-море» плавания;
 разработаны методика и экономико-математическая модель
обоснования
эксплуатационно-технических характеристик
судов
смешанного
плавания
для
современных
и
перспективных условий эксплуатации;
 проведены экспериментальные расчеты, подтверждающие
возможность практического применения разработанной
автором методики.
Проведенные исследования делают возможным решение задачи
по обоснованию основных направлений технической политики в
области проектирования и строительства судов «река-море»
плавания и получения объективных рекомендаций для развития
судов этого класса.
Результаты исследований успешно могут быть использованы
как при текущем, так и при стратегическом планировании своей
деятельности любым участником рынка транспортных услуг и
применимы для различных условий работы.
РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ
ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Основные результаты исследований опубликованы в
следующих работах автора:
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Злобин Д.С. , Уртминцев Ю.Н. Обоснование оптимальных
22
параметров судов «река-море» плавания в современных
условиях эксплуатации / Д.С. Злобин, Ю.Н.Уртминцев// Наука
и Техника Транспорта. – 2012. – № 2. – с. 40–46. URL:
www.ntt.rgotups.ru/2013_2.
2. Злобин Д.С. , Уртминцев Ю.Н. К вопросу стратегии развития
смешанных «река-море» перевозок / Д.С. Злобин,
Ю.Н.Уртминцев// Наука и Техника Транспорта. – 2013. – № 2.
– с. 8–16. URL: www.ntt.rgotups.ru/2012_2.
Прочие публикации
1. Злобин, Д.С. Перспективы освоения внешнеторговых
грузопотоков смешанно «река-море» сообщении / Д.С. Злобин //
Транспортный комплекс России: современное состояние и
перспективы развития – 2011: тез. докл. на Прохоровских чтениях Н.Новгород, ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2012. – Вып. 8. – С.243-246
2. Злобин,
Д.С.
Технико-экономическое
обоснование
проектирования и строительства судов «река-море» плавания / Д.С.
Злобин // Транспортный комплекс России: современное состояние
и перспективы развития – 2011: тез. докл. на Прохоровских
чтениях - Н.Новгород, ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2012. – Вып. 8. –
С.246-249
3. Злобин, Д.С. К вопросу о перспективах развития судов
«река-море» плавания в современных условиях эксплуатации /
Ю.Н. Уртминцев, Д.С. Злобин // Великие реки – 2011: тез. докл. на
межд. фор. – Н.Новгород, 2011
4. Злобин, Д.С. Об одном подходе к обоснованию
эксплуатационо-технических параметров судов «река-море»
плавания / Ю.Н. Уртминцев, Д.С. Злобин // Великие реки – 2010:
тез. докл. на межд. фор. – Н.Новгород, 2010
5. Злобин, Д.С. Позиционирование судоходной компании на
рынке как оператора международных и внутренних перевозок. –
Н.Новгород,
Тезисы.
Научно-методическая
конференция
«Транспорт – XXI ВЕК», ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2007
6. Злобин, Д.С. Перспективы развития «река-море» плавания
/ Д.С. Злобин // международный учебно-промышленный форум
«Великие реки – 2007», Н.Новгород, 2007.-С.191-192
23
7. Злобин, Д.С. Оценка влияния Российского международного
реестра судов на эффективность работы судов «река-море»
плавания / Д.С. Злобин // Труды /Волж. гос. акад. водн. тр-та. Н.Новгород, 2006. – Вып. 17. – С.38-42
8. Злобин, Д.С. Правовое регулирование определяет
перспективы развития флота России/ Д.С. Злобин // Транспортное
право. - Москва, 2006. – Вып.3. – С.6-9
9. Злобин, Д.С. Перспективы развития судов «река-море»
плавания / Д.С. Злобин // Великие реки – 2006: тез. докл. на межд.
фор. – Н.Новгород, 2006
24