«ОПТИМИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПРОЕКТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БУКСИРОВ-СПАСАТЕЛЕЙ ДЛЯ ВЬЕТНАМА ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р. Е. АЛЕКСЕЕВА»

На правах рукописи

МАЙ ВАН КУАН

ОПТИМИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПРОЕКТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

БУКСИРОВ-СПАСАТЕЛЕЙ ДЛЯ ВЬЕТНАМА

Специальность 05.08.03 – “Проектирование и конструкция судов” Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель профессор, д. т. н. Грамузов Е. М.

Нижний Новгород 2014 г.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АС аварийное судно БС буксир-спасатель ГД главный двигатель КПД - коэффициент полезного действия ПЭ показатель эффективности СБ спасательное буксир СС спасательное судно СФ спасательный флот ТЭО технико-экономическое обоснование ЦТ центр тяжести ЭУ энергетическая установка GT Gross Tonnage

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СПАСАТЕЛЬНЫЕ СУДА И ИХ РОЛЬ В ОБЕСПЕЧЕНИИ

БЕЗОПАСНОСТИ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА

1.1 Краткая историческая справка. Классификация спасательных судов. Основные требования к спасательным судам

1.1.1 Краткая историческая справка

1.1.2 Классификация спасательных судов

1.1.3 Основные требования к спасательным судам

1.2 Развитие мирового транспортного флота. Аварийность на море

1.2.1 Развитие мирового транспортного флота

1.2.2 Аварийность на море

1.2.3 Организация службы спасения на море

1.3 Тенденция строительства спасательных судов во Вьетнаме

1.4 Общая постановка задачи исследования

1.5 Резюме

2. ЗАДАЧА ОПТИМИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СПАСАТЕЛЬНЫХ СУДОВ И ПОПОЛНЕНИЯ СПАСАТЕЛЬНОГО ФЛОТА

ВЬЕТНАМА

2.1 Анализ аварийности во Вьетнаме. Формулировка задачи для спасательного флота. Расчет элементов рейса

2.2 Определение основных элементов базового варианта судна

2.2.1 Расчет мощности энергетической установки

2.2.2 Расчет водоизмещения порожнем спасательного судна

2.2.3 Расчет численности экипажа спасательного судна

2.2.4 Определение периода эксплуатации и время рейса

2.3 Расчет строительной стоимости серийно освоенных судов

2.4 Определение среднесерийной стоимости спасательного судна

2.5 Расчет эксплуатационных расходов спасательного судна

2.6 Расчет приведенных расходов спасательного флота

2.7 Математическая модель задачи пополнения спасательного флота Вьетнама. 2.7.1 Формулировка задачи

2.7.2 Расчет элементов

2.7.3 Оценка достоверности полученных результатов задачи

2.8 Резюме

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СПАСАТЕЛЬНОГО СУДНА ВЬЕТНАМА……….... 3.1 Составление уравнений проектирования спасательного судна

3.1.1 Уравнение плавучести

3.1.2 Уравнение нагрузки

3.1.3 Уравнение ходкости проектируемого судна

3.1.4 Уравнение остойчивости спасательного судна

3.1.5 Уравнение вместимости спасательного судна

3.2 Дополнительные уравнения, условия и ограничения с учетом других мореходных качеств судна

3.2.1 Требование запаса плавучести

3.2.2 Начальная метацентрическая высота

Ограничения значений параметров диаграммы статической 3.2. остойчивости

3.2.4 Критерий остойчивости при рывке буксирного троса в процессе проведения морских буксировок

3.3 Выбор показателя для оценки эффективности спасательного судна............ 3.4 Математическая модель оптимизации проектных характеристик спасательного судна

3.5 Оценка достоверности задачи

3.6 Резюме

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СПАСАТЕЛЬНЫХ СУДОВ

4.1 Разработка алгоритм определения основных характеристик спасательных судов для Вьетнама

4.2 Практические рекомендации для проектирования спасательных судов для Вьетнама

4.2.1 Определение требуемого количества спасательных судов в составе спасательного флота

4.2.2 Определение характеристик судна

4.2.3 Определение строительной стоимости освоенного судна

4.2.4 Определение экономических показателей одного судна

4.2.5 Определение экономических показателей флота

4.2.6 Определение приведенных затрат

4.2.7 Определение главных размерений спасательных судов

4.2.8 Оценка достоверности задачи

4.3 Резюме

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение А. Характеристики морских аварий во Вьетнаме в последние годы

Приложение Б. Схемы поиска целей на море

Приложение В. Поиск решения

Приложение Г. Расчет определения основных характеристик спасательных судов и пополнения спасательного флота Вьетнама

Приложение Д. Расчет определения основных элементов спасательного судна для Вьетнама

Приложение Е. Основные характеристики спасательных судов

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Вьетнам – государство, находящее на берегу ЮжноКитайского моря, имеющее 3260 километров береговой линии моря и большую морскую зону площадью около миллиона квадратных километров. Поэтому Вьетнам имеет большой потенциал для развития морской экономики, в том числе морской транспорт так как Вьетнам находится на оживленном морском пути, соединяющем Европу с Азией. Согласно морской стратегии Вьетнамского правительства, до 2020 г. Вьетнам станет «сильной морской страной». И так водный транспорт играет значительную роль в экономической системе Вьетнама.

В последние годы был отмечен факт о том, что увеличивается количество морских катастроф, проходящих на морской зоне Вьетнама. Это связывается с ростом водного транспорта с одной стороны, а с другой – с тем, что Вьетнам находится в зоне, подверженной действию штормов. Аварийные происшествия на море принесли колоссальный урон. Поэтому обеспечение морской безопасности является актуальной проблемой для Вьетнама.

Во Вьетнаме, в 1996 году был основан государственный комитет по поиску и спасению пострадавших. Комитет отвечает за руководство и организацию осуществления поиска – спасения людей и транспортных средств, попавших на аварию в воздухе, на море и на прилегающих к нему зонах ответственности Вьетнама и других стран. В данный момент во Вьетнаме существует 4 центра по поиску и спасению пострадавших на море, расположенных в г. Хайфон, г. Дананг, г. Вунгтау и на островах Спратли. Вьетнамские спасательные суда в последнее время провели ряд спасательных операций. Но в целом можно сказать, что спасательный флот Вьетнама не соответствует современным требованиям как по количеству так и дальности, скорости, современности оборудований. Таким образом, вопрос о проектировании и постройке спасательных судов, оборудованных современной техникой и обладающих хорошими мореходными качествами, является одной из главных задач для судостроительной промышленности Вьетнама.

Таким образом поставленной в диссертации задачей становится пополнение спасательного флота и определение оптимальных основных характеристик спасательных судов для Вьетнама на основе изучения аварийности на морской обслуживаемой зоне флота.

Цель работы. Целью диссертационного исследования является снижение последствий аварий на море за счет оптимизации основных проектных характеристик спасательных судов и пополнения спасательного флота для Вьетнама. Для достижения цели работы решались следующие задачи:

1. Исследование ситуации аварийности на морской зоне Вьетнама, анализ характеристик морских катастроф, проходящих в последнее время. Определение задач для спасательного флота и требований к проектируемым спасательным судам;

2. Определение зависимостей характеристик спасательных судов и расчет их потребности с учетом решаемых задач;

3. Установление связи элементов спасательных судов со специфическими требованиями, предъявляемыми к ним с их массами, объемами и эффективностью;

4. Разработка методики, алгоритма решения оптимизационной задачи определения основных характеристик спасательных судов и пополнения спасательного флота на начальных стадиях проектирования;

5. Проверка устойчивости задачи в зависимости от переменных характеристик спасательных судов;

6. Разработка практических рекомендаций для проектирования спасательных судов для Вьетнама.

Объектом исследования являются спасательные суда и спасательные буксиры, предназначенные для оказания помощи аварийным судам.

Предметом исследования является определение состава спасательного флота и определение основных характеристик спасательных судов.

Теоретической основой диссертационных исследований являются работы в области теории проектирования и оптимизации судов: Ашика В.В, Бронникова А.В., Гайковича А.И., Зуева В.А., Ногида Л.M., Пашина В.М., Ракова А.И., и др.; исследования по проблемам проектирования спасательных судов, морских буксиров и эксплуатации спасательных судов, изложенные в работах Богданова Б.В., Гуровича А.Н., Слуцкого А.В., Родионова А.А., Сидорченко В. Ф., Наугольнова В. И., Бунеева В. М. и др.; работы Краева В.И., Бронникова А.В., Астахова В.Е., Постнова Л. С. и др. в области экономической теории.

Методы исследований и решений. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели в исследованиях технико-экономических показателей использованы методы математической статистики, методы системного анализа, методы математического моделирования, методы математического программирования на основе компонента «Solver» в пакете «Excel»и др., требуемые для исследования вышеперечисленных характеристик и применяемые в судостроении и в других областях создания сложной техники.

При создании математической модели проектирования спасательных судов использованы основные методики и аппарат теории проектирования судов с учетом дополнений, разработанных в настоящем исследовании.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

1. Алгоритм обоснования состава спасательного флота и определения основных характеристик спасательных судов для Вьетнама;

2. Методика определения показателей эффективности спасательного флота и спасательного судна;

3. Математическая модель оптимизации основных характеристик спасательных судов и пополнения спасательного флота для Вьетнама;

4. Анализ адекватности и чувствительности разработанных моделей спасательных судов;

Научная новизна полученных результатов. В результате проведенных исследований были получены следующие новые результаты:

1. Выполнен анализ аварийности на морской зоне Вьетнама, формулировка задач для спасательного флота Вьетнама;

2. Разработаны зависимости для определения основных характеристик спасательных судов;

3. Разработана методика ТЭО основных характеристик спасательных судов, разработан показатель эффективности спасательного флота и спасательного судна;

4. Разработана математическая модель пополнения спасательного флота и оптимизации основных характеристик спасательных судов для Вьетнама;

5. Разработаны алгоритм решения оптимизационной задачи пополнения спасательного флота и определения основных характеристик спасательных судов для Вьетнама на начальных стадиях их проектирования.

Практическая значимость полученных результатов. Практическое значение результатов диссертационной работы состоит в разработке математической модели пополнения спасательного флота и оптимизации основных характеристик спасательных судов для Вьетнама, и также алгоритма и программы решения данной задачи на начальных стадиях проектирования судна. Предложена так же практическая рекомендация для проектирования спасательных судов во Вьетнаме.

Результаты расчетов могут быть использованы в проектно-конструкторских и научно-исследовательских организациях Вьетнама для обоснования выбора проектных характеристик спасательных судов и выбора наиболее эффективных вариантов пополнения спасательного флота Вьетнама.

Достоверность полученных результатов подтверждается совпадением результатов расчетов с характеристиками существующих спасательных буксиров при использовании разработанной информационной базы; выполненными статистическими исследованиями с оценкой погрешности результата и выполненными проверочными расчетами; выполнением тестовых вычислений.

Внедрение. Результаты работы использованы в учебном процессе в Нижегородском государственном техническом университете им. Р. Е. Алексеева.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 работы в журналах по списку ВАК.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» (Нижний Новгород: НГТУ, 2013 г.), на XI международной научной конференции «Инновации в науке и образовании – 2013» (Калининград: КГТУ 2013), на XIX нижегородской сессии молодых ученых, технические науки (Арзамас, 19 марта 2014 г.) и на V межвузовской научнопрактической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта» (Санкт-Петербург: ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературных источников и 6 приложений. Диссертации содержит 178 страниц основного материала, 74 рисунок, 61 таблиц, список литературных источников из 105 наименований. Объем приложений – 106 страниц.

1. СПАСАТЕЛЬНЫЕ СУДА И ИХ РОЛЬ В ОБЕСПЕЧЕНИИ

БЕЗОПАСНОСТИ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА

1.1 Краткая историческая справка. Классификация спасательных судов.

Спасательными называют суда специальной постройки, предназначенные для оказания помощи в море аварийным судам и кораблям. Как известно, первые спасательные суда были созданы в 60-70–ых годах XIX века [34,51,84].

В XIX в. спасательные работы проводили переоборудованные корабли, устаревшие для боевого использования. Только с конца XIX в. спасанием на море стали заниматься частные предприниматели, постепенно объединявшиеся в промышленные компании и ассоциации. В Брюссельской конвенции 1910 г.

заложили основа международного права об оказании помощи на море–спасании человеческой жизни и помощи аварийным судам [34,51].

В XX веке судостроение быстро прогрессирует; одновременно резко возрастает количество судов на морях, растет военный флот. Несмотря на то, что на морских судах появились более совершенные навигационные приборы и системы, усилился контроль за состоянием нагрузки, относительное число аварий не снижается.

Морские инспекции, статистические морские органы, страховые общества проводили многие исследования и анализы аварий, катастроф, пожаров. По результатам таких работ частично вводятся и совершенствуются правила проектирования и постройки судов и правила их эксплуатации. Однако совершенствование судов и судового оборудования не исключает необходимости создания специальных средств оказания помощи судам, терпящим бедствие [34].

В XXI веке морские страны продолжают строительство спасательного флота и постройку СС, обладающих более хорошими мореходными качествами и оборудованных современной техникой. Спасательные суда могут оказать помощь аварийным судам в непогодных условиях и далеко от берега моря.

В связи с развитием флотов и расширением работ по использованию ресурсов океана задачи аварийно–спасательного обеспечения существенно усложнились. Создание спасательных судов, способных проводить все типы спасательных работ, стало затруднительным и даже не рациональным. Поэтому в последнее время строятся суда–спасатели с различными функциями. По обслуживаемой зоне, автономности и поставленным задачам спасательные суда можно разделить на две категории [34,84]:

1) специализированные спасательные суда;

2) комбинированные спасательные суда.

В первую категорию входят универсальные спасательные суда неограниченного района плавания, спасательные катера и боты береговых спасательных станций.

Универсальные спасательные суда имеют энергетические установки более 3000 л. с, обладают высокими скоростями хода, длительной автономностью и повышенной мореходностью. Они могут провести любую спасательную операцию:

оказать помощь аварийным судам и спасти находящих на их борту людей. Данные суда могут с успехом выполнять и буксировочные операции, однако эта функция для них не является первостепенной.

Комбинированные спасательные суда составляют спасательные буксиры и буксиры со спасательным оборудованием.

Спасательные буксиры предназначаются для морских спасательных операций и постоянных буксировок крупных плавучих сооружений. Данные суда имеют мощность энергетической установки в диапазоне 1600—2500 л. с, и обладают скоростью хода меньше универсальных спасательных судов. И так их тяговые характеристики по удельным показателям значительно выше.

Буксиры со спасательным оборудованием, морские или прибрежного плавания, предназначены в основном для проведения буксирных операций. Для таких судов, главная цель при проектировании — получение высоких тяговых показателей. На этих судах снабжаются некоторые спасательные оборудования, позволяющие им участвовать в проведении спасательных операций. Суда данного типа имеют мощность энергетических установок меньше 1500 л. с, однако имеются в ограниченном количестве и суда большей мощности.

Такое деление судов условно и оправдано лишь желанием подчеркнуть их основные функции или особенности [1,51,84].

1.1.3 Основные требования к спасательным судам Спасательные суда имеют 2 основные задачи: подготовительные и оперативные. Так как спасательное судно должно быть постоянно готово к выходу в море, на нем организуется круглосуточное дежурство. Все механизмы судна, обеспечивающие его ход, содержатся в таком состоянии, чтобы их можно было быстро привести в действие. На судне предусматривают мощную радиостанцию, способную принять сигналы бедствия [34].

Оказание помощи аварийным судам зависит от того, насколько быстро судно-спасатель сможет оказать помощь аварийному судну. Поэтому спасательное судно должно обладать достаточно высокой скоростью хода, быть оборудовано совершенными электронавигационными приборами, позволяющими обеспечить точность навигационного счисления пути, иметь надежные средства для поиска аварийного судна [51]. Эти задачи решается установкой на спасательных судах гирокомпасов, гирорулевых, эхолотов, электролагов, радиопеленгаторов, дальномеров, радио–и гидролокаторов и других приборов.

При оказании помощи аварийному судну спасатель должен подойти к нему, подать спасательные средства и высадить на него аварийную партию. Подход к аварийному судну в штормовых условиях является опасной и сложной работой, поэтому спасательное судно должно обладать хорошими маневренными качествами и иметь отбойные устройства (кранцы, привальные брусья и т. п.) надежной и удобной конструкции с тем, чтобы не повредить свое и спасаемое судно. Для передачи на аварийное судно спасательных средств, спасательное судно должно быть оборудовано грузоподъемными средствами с большим вылетом и достаточной грузоподъемностью, шлангами и кабелями соответствующей длины для подачи пара, воды, электроэнергии и. т. д. Далеко не всегда аварийная партия может перейти непосредственно с борта спасателя на борт судна, потерпевшего аварию. Поэтому спасательное судно нужно снабдить быстро и безопасно спускаемыми моторными шлюпками, а также переносными спасательными средствами (насосами, огнетушителями, пеногенераторами), которые доставляются вместе с аварийной партией на спасаемое судно.

Часто спасатель выполняет буксировочные операции. Буксировка аварийного судна в базу при отсутствии волнения больших трудностей не представляет и может быть выполнена любыми судами. Однако в штормовых условиях она становится весьма сложной. Трудности возникают даже в начале, при заводке буксирного троса. Поэтому на спасателе должно быть совершенное буксирное устройство с автоматической буксирной лебедкой и амортизированными буксирными гаками. Кроме этого он снабжает линеметательным устройством для передачи троса–проводника, при помощи которого буксирный трос может быть выбран аварийным судном и там закреплен.

Буксировка осуществляется практически в любую погоду и сопряжена с трудоемкими палубными операциями экипажа спасателя. Поэтому палуба спасательных судов в кормовой части предусматривается, по возможности, свободной, незагроможденной. В то же время на ней должно быть все необходимое буксирно-швартовное оборудование: ограничители, рымы, буксирные арки и клюзы, кормовой шпиль, кнехты, постоянные или переносные тросовые стопоры и другое оборудование [34,51,83].

Поиск и снятие людей с гибнущего судна — сложная операция и выполняется с помощью средств спасательного судна. Поэтому к шлюпочным и спасательным устройствам таких судов должны быть предъявлены повышенные требования в отношении безопасности и быстроты спуска–подъема шлюпок и плотов. Принимается во внимание также удобство высадки людей из шлюпок на борт спасателя. Спасенным людям нередко приходится оказывать медицинскую помощь, ввиду чего на спасателях предусматриваются медицинские помещения с соответствующим оборудованием и запасные помещения для временного пребывания людей [51,84].

В практике спасения аварийного судна, спасатели часто стаскивают его с мели или камней (рифов.) Это приводит к особенности конструкции спасателя:

его осадка не должна быть слишком большой с тем, чтобы он мог подойти возможно ближе к судну, севшему на мель или камни. До стаскивания судна с мели или камней проводятся такие подготовительные операции: заделка повреждений аварийного судна, постановка заплат, пластырей, цементных ящиков. Поэтому спасатель должен иметь оборудование для подводной и надводной электросварки, кислородно-ацетиленовую сварочно-резательную установку, бензорезы, аварийно-спасательное снабжение. Целесообразно предусматривают на спасательном судне специальную аварийную мастерскую со всем необходимым оборудованием и приспособлениями.

Работа по подготовке аварийного судна к стягиванию с мели может продолжается несколько суток.

Снятое с мели или камней судно буксируют в базу для дальнейшего ремонта.

Для снятия судна с мели и облегчения его стаскивания, в зависимости от характера грунта и времени нахождения на нем аварийного судна применяются продувка танков и диптанков спасаемого судна воздухом, откачка затопленных отсеков, подмывка грунта. Прочные препятствия на грунте удаляют с помощью взрывчатых веществ. Для выполнения комплекса указанных работ на борту спасательного судна должно иметь мощную компрессорную установку, стационарные и переносные водоотливные насосы, грунторазмывочный насос, компрессор для подмывки грунта воздухом. На спасателях устанавливают специальные помещения или шкафы особой конструкции для хранения взрывчатых веществ.

Как правило, при буксировке судов большого водоизмещения в условиях волнения и стаскивании аварийного судна с мели возникают рывки в буксирном тросе. Для этого не всегда достаточно усилие, развиваемое двигателями спасательного судна. Увеличить тяговое усилие (швартовный режим) позволяет заводка якорей спасателя. Кроме того, с этой целью используют специальные многошкивные гини (система блоков со стальным тросом), шпили, амортизаторы — гасители рывков и другие вспомогательные приспособления. Завозные якоря, кормовой якорь, гини, амортизаторы, запасные буксирные тросы и другое снабжение должны размещаться на спасателе в достаточном количестве и на удобных местах. Кроме этого на борту спасателя обычно должна находиться аварийная партия, снабженная необходимыми агрегатами для поддержания живучести судна на переходе.

Одной из задач для спасательных судов является тушение пожаров на судах и береговых объектах. Для выполнения банной операции спасательному судну необходимо подойти на близкое расстояние к горящему объекту. Появляется опасность возникновения пожара на самом спасателе, для предотвращения которой он оборудуется системой водных завес. Для тушения больших пожаров используют лафетные стволы, подающие на горящие объекты мощные струи воды, систему пенотушения и другие средства.

Приведенный неполный перечень аварийно-спасательных работ, с которыми приходится сталкиваться спасательному судну, достаточно убедительно показывает, насколько универсальным оно должно быть. Кроме того, к спасательному судну предъявляются и общие требования, являющиеся следствием стоящих перед ним задач. Это прежде всего высокие мореходные качества, позволяющие осуществлять выход в море и спасательные операции в любых погодных условиях, остойчивость и непотопляемость.

Механизмы и устройства спасательных судов должны быть максимально простыми и надежными в действии, а судовые запасы (топливо, масло, вода, провизия) — достаточными, чтобы обеспечить все спасательные операции и, в случае необходимости, значительные переходы и буксировки. Жилые и общественные помещения должны быть комфортабельными, удобно расположенными. Необходимо предусматривать вместительные трюмы и кладовые для хранения аварийно-спасательного имущества, переносных агрегатов, сменно-запасных частей и снабжения.

Таким образом, основные задачи спасательных судов и требования, которым должны удовлетворять эти суда с тем, чтобы наиболее эффективно выполнять возложенные на них функции.

1.2 Развитие мирового транспортного флота. Аварийность на море 1.2.1 Развитие мирового транспортного флота Поверхность нашей планеты Земля на 3/4 покрыта водой - океанами, морями, реками, озерами, ледниками. Особая роль в транспортной системе стран принадлежит морскому транспорту. Он выполняет важную функцию, обеспечивая морские международные связи страны. Во второй половине ХХ века развитию морского транспорта способствовали: появление значительного территориального разрыва между районами производства и потребления, увеличение зависимости большинства экономических развитых стран от заморских поставок топлива и сырья, а также от сбыта собственной продукции.

Морским транспортом перевозится большая часть грузов по всему миру.

Особенно это касается наливных грузов, таких как сырая нефть, нефтепродукты, сжиженный газ и продукты химической промышленности наливом. По морским торговым путям ежегодно перевозят товары стоимостью более 1,5 млрд долл. А в суммарном мировом грузообороте доля морского транспорта составляет 62% [53,81]. На рис. 1.1. приведена структура мирового грузооборота.

Рисунок 1.1 Структура мирового грузооборота Морской транспорт играет особенную роль международной экономики.

Неудивительно, что в целом в мире судоходство обеспечивает транспортными услугами примерно 80% международных экономических связей. Для некоторых стран такой показатель увеличился больше [59,60,61,62,63,64,65,66]. Например, в внешнеторговых перевозок, в США - 90% [22]. На рис.1. 2. показано развитие мирового морского транспорта в последние годы [35].

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Рисунок 1.2 Развитие мирового морского транспорта в последние годы Данный график свидетельствует об очень быстром росте морских перевозок в последние годы. Объем мировых морских перевозок достиг 550 млн. т в 1950 г., 1110 млн.т в 1960 г., 2480 млн.т в 1970 г., 3650 млн.т в 1980 г. и 4000 млн.т в г [44]. В 2010 г. морским транспортом было перевезено 8400 млн. т груза. В период от 1950 г. до 2010 г. мировой грузооборот морского транспорта увеличился в 9 раз, а объем перевозимых грузов – более чем в 16 раза.

Для удовлетворения растущего во всех странах спроса на морские перевозки, развитие мирового транспортного флота идет интенсивно. Динамика роста в последние годы продемонстрирована на рис. 1.3 по данным International Association Of classification Societies Ltd. (IACS) [35]. В данные включаются только суда более 300 GT.

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Рисунок 1.3 Развитие мирового транспортного флота в последние годы В 1950 г. в мире насчитывалась 31 тыс. морских судов, а в начале 2010 г. их грузоподъемностью свыше 300 т, их общее число составит примерно 46 тыс. ед.

Несмотря на постоянное развитие методов, способов и технических средств обеспечения безопасности мореплавания, ежегодно более 200 крупных судов терпят кораблекрушение. Ежегодно в мире погибает свыше 2000 человек, нефтепродукты и другие загрязняющие вещества [2, 3, 4].

По данным European Maritime Safety Agency, в водной зоне стран Европейского союза и вокруг нее произошли 762 случая морских катастроф в 2007 г., 754 – в 2008 г, 626 – в 2009 г. и 644 – в 2010 г [96,98,99,100,101,102].

Количество морских катастроф по причинам приведено в табл. 1.1.

Столкновение/Контакт Из таблицы 1.1 становится очевидным, что столкновением/контактом и посадка на мель являются основными причинами возникновения аварийных ситуаций на судах. Количество катастроф для судов разных типов в 2010 г.

показаны на рис. 1.4.

Вопросами безопасности мореплавания на протяжении многих лет занимаются ведущие международные организации: Международная морская организация ИМО, Организация Объединенных Наций ООН, Международный Морской Комитет ММК и др. Ими были созданы нормативные документы, регламентирующие безопасность мореплавания. Основными из них являются:

СОЛАС–74/78, ПДМНВ 78/95, МППСС–72, МКУБ, Конвенция ООН по морскому праву 1982 г. и др [1, 4].

Международная конвенция по поиску и спасанию на море 1979 г. возлагает ответственность за создание национальных поисково-спасательных служб на подписавшие ее прибрежные государства, а также определяет общие принципы их организации. Участники конвенции создали в зоне своих интересов систему поиска и спасения людей на море. В мировой практике существует несколько основных систем поиска и спасения на море терпящих бедствие судов и кораблей стран участников Конвенции.

Поиск и спасание на море терпящих бедствие судов и кораблей в США возлагается на береговую охрану, имеющуюся около 250 боевых кораблей, катеров, спасательных и вспомогательных судов, примерно 160 самолетов и вертолетов. Кроме того, в США имеются более 156 береговых спасательных станций и общество добровольного содействия Береговой Охраны с спасательными катерами с дальностью плавания от 50 до 200 миль.

В проведение поисково-спасательных работ на море также задействованы силы и средства частных компаний, выполняющих судоподъемные и другие подводно-технические работы.

Поиском и спасанием на море терпящих бедствие судов и кораблей в Японии занимается в основном Морская служба безопасности (МСБ). Водная территория Японии разделена на 11 районов под ответственностью МСБ.

Основной задачей МСБ является спасение людей и имущества на всей водной территории страны – в прибрежных, удаленных морских районах и на континенте. В состав МСБ Японии входят около 500 корабельных спасательных единиц и 60-70 авиационных спасательных единиц, позволяющих ей успешно выполнять функцию поиска и спасания, терпящих бедствие кораблей и судов, во всех районах.

Поиск и спасение на море терпящих бедствие судов и кораблей во Франции выполняет Береговая Охрана под руководством Военно-Морских Сил. Общее количество спасательных судов различного назначения Береговой Охраны составляет около 70 единиц. В составе корабельных сил Береговой Охраны имеются корабли-носители вертолетов для обеспечения полетов палубной авиации и спасения личного состава.

Задачу поиска и спасания, терпящих бедствие судов и кораблей в России на море выполняют Департамент морского транспорта Минтранса России. В настоящее время на морских бассейнах функционируют 6 Государственных Морских Спасательно-Координационных Центров ГМСКЦ (Мурманск, СанктПетербург, Калининград, Новороссийск, Астрахань, Владивосток) и 3 Морские Петропавловск-Камчатский). В завершающей стадии планируется создание нового Морского Спасательно-Координационного Центра МСКЦ на Азовском море [29].

Итоги деятельности российской системы поиска и спасания на море за период с 2001 по 2011 г показаны в таб. 1. Итоги деятельности МСКЦ, МСПЦ России за 2001-2011 г Поиско-спасательные операции Проведено Участие в Обработано аварийных сообщений Участие в международных встречах Медицинские консультации на море Участие в оказание помощи судам Украина также создала свою систему поиска и спасания людей на море. По состоянию на 2008 год, поиск и спасание, терпящих бедствие кораблей и судов, возложена на Министерство по ликвидации ЧС и последствий аварии на Чернобыльской АС, через Государственный спасательно-координационный центр в г. Киев. Создана сеть спасательно-координационных центров (СКЦ) в городах Одесса, Севастополь, Керчь, Мариуполь.

В целом, Украина располагает некоторым количеством сил и средств для создания системы поиска и спасания людей на море, однако и эти силы и средства раздроблены по министерствам и ведомствам, организация их взаимодействия и управления отработана недостаточно. Ограниченными по количеству и качеству поисково-спасательными силами обладают только ВМС Украины.

Очевидно, что аварийно-спасательные флоты играет значительную роль в области обеспечения безопасности мореплавания в морских странах.

1.3. Тенденции строительства спасательных судов во Вьетнаме Вьетнам — государство в Юго-Восточной Азии, расположенное на полуострове Индокитай. На западе граничит с Лаосом и Камбоджей, на севере — с Китаем, с востока и юга омывается Южно-Китайским морем [81].

все ресурсы для экономического развития и добился значительных достижений.

По статистике ООН, Вьетнам сейчас входит в десятку наиболее динамично развивающихся стран мира. Темпы экономического роста вот уже несколько лет составляют 7–8% и уступают лишь Китаю.

Вьетнам имеет большой потенциал для развития морской экономики. Во первых, Вьетнам имеет морскую границу длиной 3260 км за исключением островов. Земля площадью около 332 000 км2. Моря Вьетнама занимает площадь около 1000000 км2. На морской территории Вьетнама существует более чем больших и малых островов, с площадью около 1636 км2. Большинство островов расположены в Тонкинском и Сиамском заливах, известно из них Бакх Лонг Ви, Фу Куок, Тхо Чу, Кон Сон, Кон Ко, Фу Куй, Кат Ба и Хоанг Са, Чыонг Са. На береговом побережье располагаются 29 из 64 провинций и городов с населением около 20 миллионов человек, в том числе 17 тыс. человек, живущих на островах.

Кроме этого, на всей территории Вьетнама существуют 2860 больших и малых рек с общим потоком около 867 млрд. м3. И вдоль побережья имеется 112 устьев.

Во вторых, Вьетнам находится на самом оживленном морском пути, – на пересечении Атлантического и Индийского океанов, – соединяющим Европу с Азией. Ежедневно 150–200 судов проходят через Южно-Китайское море, и около 50% грузов со всего мира транспортируется через данную морскую артерию.

Вьетнамское правительство одобрило «Морскую стратегию Вьетнама до 2020 года», по которой до 2020 г. Вьетнам станется «морской сильной страной».

Согласно Приказу премьер-министра Вьетнама № 16/2008/QD–TTg января 2008 года, в настоящее время Вьетнам имеет 114 порта, в том числе портов категории I, 23 порта категории II и 9 портов категории III.

В состав перечисленных наибольших портов входят порты Хайфон (г.

Хайфон) и Кай Лан (провин. КуангНинь) на севере, порты Тянь-Sa (г. ДаНанг) и Куй Нхон (провин. Бинь Динь) в Центральном регионе и порты Сайгон и Кат Лай (г. Хошимина) на юге страны.

Основные характеристик портов Вьетнама приведены в табл. 1.3.

Основные характеристики Вьетнамских портов Как уже было отмечено, водный транспорт играет большую роль во Вьетнаме. Производительность водного транспорта в структуре промышленного сектора транспортировки показана на рис. 1.6.

Рисунок 1.6 Производительность водного транспорта в общей транспортировки Как видно из рис. 1.7-1.12, количество судов и грузов, проходящих Вьетнамские порты в последние годы, заметно увеличивается [52,31].

Количество судов, проходящих через Вьетнамские порты, ед.

Рисунок 1.7 Количество судов, проходящих через порты Вьетнам за год Количество контейнеров, TEU Рисунок 1.8 Количество контейнеров ТЕU, проходящих через порты Вьетнама за проходящих через порты Грузооборот импорта, Рисунок 1.9 Грузооборот импорта, проходящих через порты Вьетнама за год проходящих через порты Грузооборот экспорта, Рисунок 1.10 Грузооборот экспорта, проходящих через порты Вьетнама за год Внутриматериковый грузооборот, Рисунок 1.11 Внутриматериковый грузооборот, проходящих через порты Общий грузооборота, проходящая Рисунок 1.12 Общий грузооборота, проходящая через порты Вьетнама за год Некоторые основные морские линии во Вьетнаме (см. рис. 1.5.):

– Внутренние: Хайфон – Кыахой (340км); Хайфон – Дананг (560 км);

Хайфон–г. Хошимин (1480 км); Кыахой – Дананг (450 км); Дананг – Куйнон ( 300 км); Дананг – Паралсел ( 390 км); Куйнон – Хошимин (730 км);

Хошимин – Спратли (690 км) – Международные: Хайфон – Гонконг (910км); Хайфон – Токио (4350км); Хошимин – Гонконг (1723 км); Хошимин – Владивосток (4640 км);

Хошимин – Сингапур (690 км); Хошимин – Конронгсом (Камбоджа) ( км)...

В связи с развитием водного транспорта, увеличивается количество морских катастроф. По данным Морского Департамента в 2011 году произошло 60 серьезных аварий судов и морских сооружений [20,95]. По сравнению с 2010 годом, количество несчастных случаев в 2011 году увеличилась на 17 случаев (60/43). В данных катастрофах количество погибших и пропавших без вести составляет 22 человека, то меньше на 29 по сравнению с 2010 годом. Два человека получили ранение в 2011 г., а в 2010 г.

– 14 человека. Кроме этого, затонули 25 водных средств, в том числе одно судно, один буксир, 11 внутренних водных транспортных средств, траулеров и одна деревянная шлюпка. Основные причины морской аварийности во Вьетнаме следующие:

– Столкновение: 30 случаев, связанных с 18 судами Вьетнамского транспортными средствами и 3 траулерами. 13 из 30 случаев произошло на море, остальные – около портов или на подходе к порту;

– Контакт: 14 случаев, в том числе 8 случаев – контакт с причалом и случая – контакт с военными кораблями на стоянке;

– Гибель: 7 случаев, в том числе 4 морские суда и 3 внутренние водные транспортные средства;

– Посадка на мель: 6 случаев;

– Пожар: 1 случай;

– Другие причины: 2 случаев.

Кроме этого Вьетнам находится в зоне, подверженной действию штормов. Ежегодно в Южно-Китайском море регистрируется от 12 до случаев штормовых катастроф, приносящих колоссальный урон. Например, в результате шторма Тьантьу (май 2006) погибли 28 человек, 250 человек пропали без вести, 14 судов были затоплены и 4 суда исчезли бесследно.

Государственный комитет по поиску и спасению пострадавших Вьетнама был основан в 1996 году. Комитет отвечает за руководство и организацию осуществления поиска - спасения людей и транспортных средств (самолетов, кораблей, катеров и плавучих буровых установок), попавших на аварию в воздухе, на море и на прилегающих к нему зонах ответственности Вьетнама и других стран. Комитет имеет право мобилизации и организации координационных сил, средств министерств, отраслей, населенных пунктов и других обществ для срочного поиска и спасения.

Сегодня во Вьетнаме существует 4 центра по поиску и спасению пострадавших, расположенных в г. Хайфон, г. Дананг, г. Вунгтау и на островах Спратли. Спасательный флот Вьетнама находится в ограниченном состоянии по количеству и возможности: дальности, скорости, современности оборудований. Рассмотрим 2 спасательные суда Вьетнама.

Поиско-спасательное судно SAR 413 является наиболее современным спасательным судом Вьетнама. Оно построено на заводе Шонг-Кам (г.

Хайфон, Вьетнам) при сотрудничестве между Вьетнамом и Голландией [30].

Всего 6 таких судов были построены и обслуживают в центрах по поиску и спасению пострадавших. Общий вид поиско-спасательного судна SAR приведен на рис. 1.13.

Рисунок 1.13 Общий вид поиско-спасательного судна SAR Поиско-спасательного судна SAR 413 имеет следующие главные характеристики [21]:

Длина между перпендикулярами, м

Ширина расчетная, м

Высота борта до ГП, м

Осадка средняя, м

Мощность, л.с

Скорость, уз

Большая скорость хода судна позволяет судну быстро подойти к месту происшествия и оказать помощь аварийному судну. В машинном отделении, расположенном в средней части судна, размещены 2 дизеля марки MTU 16V 4000 M70 и мощностью по 3150 л. с.

Поиско-спасательное судно SAR 272 построено на заводе Шонг-Кам (г.

Хайфон, Вьетнам) по заказу государственного комитета по поиску и спасению пострадавших Вьетнама. Всего 4 таких судов были построены и обслуживают в центрах по поиску и спасению пострадавших. Общий вид поиско-спасательного судна SAR 272 приведен на рис. 1.14.

Рисунок 1.14 Общий вид поиско-спасательного судна SAR Поиско-спасательного судна SAR 272 имеет следующие главные размерения [21]:

Длина между перпендикулярами, м

Ширина расчетная, м

Высота борта до ГП, м

Осадка средняя, м

Мощность, л.с

Скорость, уз

В машинном отделении, расположенном в средней части судна, размещены 2 дизеля марки MTU 8V 4000 M7 и мощностью по 2400 л. с.

Проблемами спасения аварийных средств и пострадавших людей во Вьетнаме занимаются Военно-Морской Флот (ВМФ), Морская Полиция и частные предприниматели. ВМФ Вьетнама пока не имеет специальных судов или кораблей для спасения, особенно для спасения военных кораблей. При происхождении аварий, ВМФ Вьетнама использует военными катерами или военно-грузовыми судами для оказания помощи терпящим бедствие судам. А частные предприниматели имеют возможность выполнения спасательных операций только на внутренних плаваниях, например, буксировка или тушение пожаров, а спасательные операции на отрытом море - не могут.

Морская полиция Вьетнама была создана совсем недавно, и находится в стадии развития. Ее основной задачей не является спасение на море, однако, до сих пор она оснащена новыми спасательными судами. Особенно, декабря 2011 года верфь «Осенняя речка» провела церемонию сдачи спасательного буксира CSB 9003 Морской Полиции Вьетнама. Это третье из четырех спасательных судов по заказу Морской Полиции Вьетнама. Два предыдущие буксиры сдали в 2005 и 2007 годах. А последний буксир сдан в 2012 г. Общий вид СБ показан на рис. 1.15.

Спасательные буксиры проектировались Голландской компанией Damen и имеют возможность удовлетворения требований по поиску и спасению рыбаков, защите суверенитета, обеспечению безопасности на море и на континентальных шельфах воды, находящихся под суверенитетом Вьетнама. Суда могут работать в любых погодных условиях, на всех уровнях волны с автономностью до 30 суток на море [91]. Основные характеристики СБ следующие:

Длина между перпендикулярами, м

Ширина расчетная, м

Высота борта до ГП, м

Осадка средняя, м

Водоизмещение, т……………………………..…….. Дедвейт, т……………………………………...………. Дальность, миль…………………………………..…. Автономность, сут………………………….….………. Мощность, л.с

Скорость, уз

Рисунок 1.15 Спасательный буксир CSB 9001, пр. DST Так что, вопрос о проектировании и постройке спасательных судов, оборудованных современной техникой и обладающих высокой скоростью, остается крайне актуальным для Вьетнама.

Актуальность проектирования спасательного судна объясняется ростом морской аварийности. Основаниями для проектирования судна является заявка заказчика инвестора), содержащая основные техникоили эксплуатационные требования (ТЭТ) к судну, и разработанное на ее техническое задание (ТЗ).

В процессе проектирования определяют элементы судна, т.е. размеры и обводы корпуса, состав и расположение помещений, особенности конструктивного оформления, основное оборудование и механизмы. Этот процесс разбивается на ряд ступеней или этапов, предназначенных для последовательного уточнения принимаемых технических решений и расширения состава рассматриваемых вопросов. На заключительном этапе разработки проекта выполняют комплект рабочей документации, на основе которого строится судно. Комплект рабочей документации включает в себя все чертежи и указания на отдельные стандартно выпускаемые детали, необходимые для постройки судна на судостроительном заводе.

В данной работе представлены прикладные методики и рекомендации для определения на начальных стадиях проектирования оптимальных с позиций инвестора характеристик и элементов морского спасательного судна с использованием моделей оптимизации в совокупности моделей автоматизированного проектирования.

характеристик.

В процессе проектирования методами математической оптимизации по экономическим критериям спасательное судно оценивается с позиций инвестора – субъекта морской аварийно-спасательной деятельности.

Для иллюстрации использования разработанных математических моделей и методик в данной работе рассмотрены морские спасательные суда двух типов:

выполнения всех морских спасательных операций.

2) спасательный буксир для морских спасательных операций и постоянных буксировок крупных плавучих сооружений.

Модель оптимизации проектных характеристик спасательного судна по характеристиками (или элементами), параметрами и данными, с одной стороны, и основными показателями, от которых определяются критерии экономической эффективности – с другой.

Модель оптимизации проектных характеристик спасательного судна разрабатывается с позиций системного подхода. Морское судно рассматривается при оптимизации характеристик как сложная вероятностная система, т.е. такая, которая состоит из подсистем, представленных мореходными качествами и эксплуатационными характеристиками, а при объединении подсистем судна в общую структуру возникают качества, свойственные судну и отсутствующие в подсистемах.

При постановке задачи проектирования судна удобным является условное деление ее на внешнюю и внутреннюю задачи проектирования.

техническое задание на его проектирование, в котором фиксируются требования, предъявляемые к будущему судну, выступающие в виде его основных технико-эксплуатационных характеристик, таких как тип и мощность ГД, район обслуживания, автономность и дальность плавания, состав специального оборудования и количество экипажа.

При использовании идеи условного деления задачи проектирования спасательного судна на внешнюю и внутреннюю задачи, решение внешней задачи проектирования СС требует определения района эксплуатации будущего СС, рассмотрения условий его использования, взаимодействия с различными типами аварийных судов.

Затем определение главных элементов проектируемого судна, т. е.

решение внутренней задачи проектирования, должно проводиться таким образом, чтобы оказались выполненными все требования технического задания при наилучших экономических показателях. При этом техникоэксплуатационные показатели и параметры будущего судна, фигурировавшие в техническом задании в качестве характеристик, в проектной документации судна становятся его элементами.

Модель оптимизации проектных характеристик транспортного судна на ранних стадиях проектирования разработана методами математического автоматизированного проектирования судна, постройки и эксплуатации.

В данной диссертационной работе рассмотрены следующие задачи:

1. Исследование ситуации аварийности на морской зоне Вьетнама, анализ характеристик морских катастроф, проходящих в последнее время.

Определение задач для спасательного флота и требований к проектируемым спасательным судам.

2. Определение зависимостей характеристик спасательных судов и расчет их потребности с учетом решаемых задач.

специфическими требованиями, предъявляемыми к ним с их массами, объемами и эффективностью.

4. Разработка методики, алгоритма решения оптимизационной задачи определения основных характеристик спасательных судов и пополнения спасательного флота на начальных стадиях проектирования.

5. Проверка устойчивости задачи в зависимости от переменных характеристик спасательных судов.

спасательных судов для Вьетнама.

В разделе рассмотрена краткая история спасательных судов, требование к спасательным судам при выполнении различных спасательных работ и так же классификация судов данного типа. На основе анализа развития морского транспорта и ситуации аварийности на море в последние годы, выявлена роль спасательных судов и спасательного флота в обеспечении безопасности мореплавания для морских стран, в том числе – для Вьетнама. Как обосновалось в разделе, спасательный флот Вьетнама не соответствует современным требованиям как по количеству так и возможности, поэтому вопрос пополнения спасательного флота новыми современными спасательными судами остается актуальным для Вьетнама.

2. ЗАДАЧА ОПТИМИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СПАСАТЕЛЬНЫХ СУДОВ И ПОПОЛНЕНИЯ СПАСАТЕЛЬНОГО ФЛОТА

ВЬЕТНАМА

2.1 Анализ аварийности на морской зоне Вьетнама. Формулировка задачи для спасательного флота. Расчет элементов рейса В последние годы, в связи с развитием водного транспорта, увеличивается количество морских происшествий на водной территории Вьетнама. Количество аварий в морской зоне Вьетнама в последнее время по данным Прибрежных Информационных Станций показано в табл. 2.1 [74]. Согласно их данным в г. зарегистрировано 103 аварийных случая на море. В 2011 г. показатели увеличились до 159 случаев и в 2012 г. – до 149 случаев.

Количество морских аварий за период 2010–1012 г.

В некоторых аварийных ситуациях аварийные суда были в состоянии самостоятельно произвести ремонт или получали помощь от судов, находившихся поблизости от них. В других случаях помощь оказывали спасательные суда или происходила гибель судов или (и) людей. Результаты морских аварий за период 2010–2012 г. показаны в табл. 2.2.

Результаты Самостоятельный ремонт Помощь от судов, находящихся поблизости Помощь судноспасателей Проценты аварий, при которых были задействованы или не были задействованы спасательные суда, показаны на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 Возможность существующих на данный момент во Вьетнаме спасательных судов провести спасательные работы Рассмотрев аварийные случаи, очевидно, что большинство аварийных судов во Вьетнаме это промысловые суда длиной 20–25 м (около 80%). Грузовые суда составляют 20% случаев (см. приложение А). Характеристики некоторых грузовых аварийных судов [74,21] за последние годы показаны в табл. 2.3.

Характеристики грузовых судов, попавших в аварию в последние годы

HOANG PHUONG

TRUONG HAI

ANH THUY 29сухогрузное судно

THANH THANH

Статистика по данным Прибрежных Информационных Станций Вьетнама также показывает, что аварийные происшествия происходят в условиях наличия ветра силой в 4–6 баллов, иногда 8 баллов.

Количество аварий на Вьетнамской морской зоне по месяцам 2010, 2011 и 2012 г. показано на рис. 2.2.

Из графика очевидно, что морские аварии происходят в конце и начале года чаще, чем в середине года. Примерно, с января по апрель и с ноября по декабрь 2011 г. среднее количество аварий составило 16,3 случаев/месяц, а с мая по октября – 10,2 случаев/месяц. Это объясняется тем, что количество судов, проходящих через порты, увеличивается в конце и начале года. Кроме этого, конец года является периодом, во время которого во Вьетнаме много штормов, приносящих колоссальный урон особенно промысловым судам.

На безопасность на Вьетнамское море значительно влияет погода. При изменении погоды (тропическая депрессия) или наступлении штормов, риск несчастных случаев увеличивается. При рассмотрении аварий за последние годы, становится понятно, что количество последовательных аварий, происходящих в период менее 5 суток, составляет около 40% от общего количества в год (см. табл.

2.4).

Количество последовательных аварий, происходящих на периоде менее 5 суток Среднее расстояние от места происшествия аварии до ближайшей базы спасательного флота составляет 178 миль в 2011 г. и 173 миль в 2012 г.

Предполагается, что аварии в рассматриваемом районе аварийно-спасательного обслуживания реализовались таким образом, что плотность вероятности расстояния от места происшествий к ближайшей базе спасательного флота S определяется нормальным законом, показанным в рис. 2.3 [27, 28].

Рисунок 2.3 Плотность вероятности расстояния от места катастроф до ближайшей Основной причиной морских катастроф является потеря управляемости судна (ошибка при эксплуатации главного двигателя). Другие причины – медицинская помощь, пробоина в судне, потеря связи, падение людей в воду.

Данные о количестве аварий по их причинам и их составляющим показаны в табл.

2.5.

Столкновение.

Падение людей в воду.

В связи со спасательными операциями, выполненными при оказании помощи аварийным судам на морской зоне Вьетнама, предлагается пополнять спасательный флот Вьетнама буксирами-спасателями. Под буксирамиспасателями (далее спасательное судно) понимаются буксиры, предназначенные для буксировки аварийных морских объектов и оказании помощи аварийным судам на море.

Как показалось на рис. 2.1, существующие на данный момент спасательные суда Вьетнама оказывали только 26% от общего количества аварийных случаев в год. На основе анализа аварийности на Вьетнамское море, в качестве задачи для спасательного флота Вьетнама предлагается рассмотреть дополнительно спасательных операций по типам, показанным в табл. 2.6.

Оказание помощи судам, терпящим потерю управляемости или хода.

Оказание медицинской помощи людям и (или) экипажам судов.

Оказание аварийным судам при их гибели, пробоине, посадке на мель и пожаре.

Поиск людей, попавших в воду и судов, пропавших без вести.

Проведение спасательных операций является сложной деятельностью, включающей много работ. На длительность спасательных операций оказывают влияние многие факторы. Поэтому, трудно определить длительность рейса спасательного судна при выполнении какой-то операции. В общем, один рейс спасательного судна включает следующие работы: подготовка к рейсу, подход к месту происшествия, поиск целей, проведение спасательных работ, возвращение в базу, малый ремонт после рейса. Принимается следующая общая схема выполнения спасательной операции спасательного судна[38, 76], показанная на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 Общая схема выполнения спасательной операции спасательного В общем, длительность рейса при выполнении i-той операции можно определить так:

где, Txi – время подготовки к рейсу;

Txi – время перехода к аварийному месту;

поиск Txi Txi – время проведения спасательных работ;

Txi – время возвращения в базу;

м.рем.

– время после рейса для проведения профилактических работ (малый Txi ремонт).

Время подготовки к рейсу принимает равно 1ч для всех операций, так как спасательное судно находится в состоянии готовности к рейсу.

Время проведения спасательных работ зависит от многих аспектов: вида спасательной работы, ее объема, условий погоды и.т.д. В исследовательской работе, время проведения спасательных работ в зависимости от типа задачи принимается по табл. 2.7.

Оказание помощи судам, терпящим потерю управляемости или хода.

Оказание медицинской помощи пассажирам и (или) экипажам судов.

Оказание аварийным судам при их гибели, пробоине, посадке на мель и пожаре.

Поиск людей, попавших в воду и судов, пропавших без Время перехода к аварийному месту может определиться по формуле:

где, l xi – удаление места происшествия от базы, миль.

макс – максимальная скорость судна, уз.

k пог = 0,9 – коэффициент, учитывающий снижение скорости судна в непогодных условиях.

В исследовательской работе, как анализировалось выше, среднее удаление места происшествия от базы принимается l пря = 170миль.

Время поиска цели может определиться по формуле:

где, l xi – длительность пути поиска цели, миль.

Средняя длительность пути поиска цели будет определена в конце п. 2.1.

Время возвращения в базу может определиться по формуле:

где, l xi – длительность пути возвращения, миль.

обр – скорость при возвращении в базу, уз и принимается равна бук при буксировке аварийного в базу, равна макс при перевозке больных к берегу и равна эко в остальных случаях.

бук – скорость при буксировке объекта, уз.

эко – экономическая скорость судна, уз.

Средняя длительность пути возвращения в исследовательской работе принимается l обр = 170 миль.

принимается равно 24 часа.

Скорость при буксировке объекта зависит от мощности энергетической установки спасательного судна, от тягового усилия спасательного судна, от самого буксируемого объекта, от условий погоды и.т.д. Практика показывает, что скорость при буксировке аварийного объекта находится в диапазоне от 5 до 7 уз, так как при скорости меньше 5 узлов трудно управляться и противостоять энергетической установки спасательного судна. Кроме этого для Вьетнама, буксировка малых промысловых траулеров при высокой скорости невозможно. В исследовательской работе, для расчетов в первом приближении пополнения спасательного флота Вьетнама принимаем бук = 5 уз.

При оказании помощи судам, потерявшим управляемость или скорость хода, спасательное судно должно быть быстро подойти к аварийным судам, оказать предварительную помощь и потом отбуксировать их в базу. Для этих операций, предполагается, что аварийные суда свободно дрейфуют под действием ветера и волнения, но поддерживают радиосвязи со спасательным судом, т.е.

после подхода к месту происшествия, спасательное судно будет следовать за аварийными судами на расстоянии свободного дрейфа. Схема оказания помощи в этом случае показана на рис. 2. 5.

Рисунок 2.5 Схема оказания помощи судам, потерявшим управляемость или Время выполнения операции такого типа рассчитается по следующей формуле:

При оказании медицинской помощи пассажирам и (или) экипажам на судне, спасательное судно должно быстро подойти к аварийным судам, оказать медицинскую помощь, и потом обратно возвращаться в базу. В некоторых случаях, спасательное судно может оказать медицинскую помощь, а в других – только оказать предварительную медицинскую помощь, и потом эвакуировать больных в базу. Схема оказания помощи в этом случае показана на рис. 2. 6.

Рисунок 2.6 Схема оказания медицинской помощи пассажирам и (или) экипажам Обозначим pбол – вероятность перевозки больных людей к берегу при оказании медицинской помощи. Тогда среднее время возвращения в базу в этом случае определяется по формуле:

А время выполнения операции такого типа рассчитается по следующей формуле:

При оказании аварийным судам при гибели, пробоине, посадке на мель и пожаре, спасательное судно должно быстро подойти к аварийным судам, оказать помощи, и потом отбуксировать аварийные суда в базу. В этих случаях, может быть нуждаться поиск экипажа аварийного судна. Схема оказания помощи в этом случае показана на рис. 2. 7.

Рисунок 2.7 Схема оказания аварийным судам при гибели, пробоине Обозначим pпоиск – вероятность необходимости поиска пропавших людей при оказании аварийным судам при их гибели, пробоине, посадке на мель и пожаре. Тогда среднее время поиска цели в этом случае определяется по формуле:

А время выполнения операции такого типа рассчитается по следующей формуле:

При поиске людей, попавших в воду и судов, пропавших без вести, спасательное судно должно быстро подойти к месту происшествия, искать цели, проводить спасательные работы и потом возвращаться в базу. Поиск целей в таких операциях является сложной работой, и так их длительность зависит от много факторов. Схема оказания помощи в этом случае показана на рис. 2.4.

В некоторых случаях, спасательное судно должно отбуксировать найденный аварийный объект в базу. Обозначим pбук – вероятность необходимости отбуксировки аварийного судна в базу при поиске людей, попавших в воду и судов, пропавших без вести. Тогда среднее время возвращения в базу в этом случае определяется по формуле:

А время выполнения операции такого типа рассчитается по следующей формуле:

Рассмотрим процесс поиска целей на море. Очевидно, что поиск людей, попавших в воду и судов, пропавших без вести, является самой трудной и сложной работой при проведении спасательных работ на море. Для того чтобы спасательные суда и суда, находящиеся на месте действия могли эффективно вести поиск, в том числе и совместно с поисково-спасательной авиацией, важно заранее спланировать схемы поиска и процедуры, позволяющие судам под всеми минимальными трудностями и без задержек. В приложении Б представлены схемы поиска целей на море [48].

В настоящее время, во Вьетнаме в поиске людей, попавших в воду и судов, пропавших без вести, участвует одно спасательное судно совместно с другими расширяющимся квадратам с участием одного спасательного судна, расстояние между галсами зависит от типа объекта поиска и видимости на море. Расстояния между галсами во всех схемах поиска кроме поиска по секторам рекомендуется в Руководстве по оказанию помощи терпящим бедствие на море и показывается в табл. Б.1 (см. приложение Б).

Для климатических условий Вьетнама, принимаем, видимость равна милям и расстояние между галсами равно 4 милям при поиске спасательного плота вместимостью 4 человек.

Практика показывает, что чаще всего спасательное судно проводит поиск целей на море по зоне квадратом 50–60 милей в течение 2–3 суток. Из рис. Б.1, известно, что длительность пути поиска целей может определиться по формуле:

При квадрате зоне поиска 60 милей, n = 15 и получим:

2.2 Определение основных элементов базового варианта судна 2.2.1 Расчет мощности энергетической установки В первых стадиях проектирования СС, мощность их энергетической установки может быть задана в ТЗ или определена по 2-ум следующим способам:

– по заданной требуемой тяге буксирного устройства:

где, Z тяг – требуемая тяга, заданная в ТЗ, кН;

z тяг – удельная тяга, кН/кВт.

– по заданной грузоподъемности (масса или водоизмещение) буксируемых состава объектов:

где, Q – грузоподъемность (масса или водоизмещение) буксируемых состава объектов, заданная в ТЗ, т;

q – удельная грузоподъемность, т/кВт.

грузоподъемность буксируемых состава объектов, мы можем легко определить мощность ЭУ проектируемого судна по формулам (2.11-2.12). Однако, в отличия от буксирных судов, мощность энергетической установки СС не только обеспечивает судну заданную тягу, а еще обеспечивает СС оптимальную скорость для того, чтобы СС в составе СФ могли выполнить все спасательные операции с минимальными приведенными затратами и СС достаточно быстро прибыли в место происшествия (см. п. 2.7.1). Поэтому, если определяем мощность энергетической установки СС по формулам (2.11-2.12), условия задачи оптимизации основных характеристик спасательных судов и пополнения спасательного флота для Вьетнама могут быть не выполнены. Как сказалось в п.

2.1, СС для Вьетнама работают в режимах максимальной скорости чаще чем в режимах буксировки. Длительность времени, при которой СС работают в режимах буксировки, составляет около 25 % от всей длительности эксплуатации в год (см. табл. 4.6). Кроме этого, водоизмещение аварийных судов на морской зоне Вьетнама колеблется на широком диапазоне, от сотни тонн для промысловых судов до тысяч тонн для грузовых судов (см. приложение А и табл. 2.3). Это грузоподъемность буксируемых объектов.

Таким образом, в первом приближении проектирования СС, мощность ЭУ судна определяется по Адмиралтейской формуле [8, 12, 13, 14, 25, 55, 58, 77] с учетом требования по тяге буксирного устройства (см. формула (2.55)):

где, D – полное водоизмещение судна, т;

v – скорость судна, уз;

Ca – Адмиралтейский коэффициент.

Адмиралтейский коэффициент определяется по статическим данным. В табл. 2.8 произведен расчет адмиралтейского коэффициента ряда спасательных судов. Среднее значение адмиралтейского коэффициента:

Расчет Адмиралтейского коэффициента некоторых судов Одной из особенностей спасательного судна является то, что он имеет разные скорости. Это означает, что энергетическая установка спасательного судна работает в разных режимах. Как правило, при максимальной скорости и при буксировке аварийного объекта, главный двигатель работает на максимальной мощности. И предлагается, что при экономической скорости главный двигатель работает на 50% от максимальной мощности; а при выполнении спасательных работ – 15% от максимальной мощности.

При мощности энергетической установки в режиме экономической скорости, равной 50% ее максимальной мощности, экономическая скорость может определяться по следующей формуле:

При буксировке аварийного судна считают, что перемещение судна производится по прямолинейному курсу со скоростью 5 уз и что оно осуществляется за счет тяги только одного ведущего спасательного судна. На рис.

2.8 приведена схема действующих сил при таком случае [16, 92].

Рисунок 2.8 Схема действующих сил при буксировке аварийного судна Направления течения и ветра по отношению к диаметральной плоскости судна выбраны таким образом, что бы влияние их максимально увеличивало значение необходимой тяги. Угол между направлением ветра и диаметральной плоскости судна должен быть равен 30°, так как при этом получается наибольшее значение силы лобового сопротивления [16]. При равномерном прямолинейном движении судна должно быть удовлетворено уравнение равновесия:

отсюда:

где Z тяг – требуемая тяга спасательного судна, кН;

Rавар – сопротивление аварийного судна при скорости буксировки, кН;

Rтеч – сила дополнительного сопротивления воды движению судна, создаваемого течением;

Rв – сила давления ветра на судно.

Из табл. 2.3, известно, что спасательное судно Вьетнама должно оказать помощь аварийным судам водоизмещением до 5 тысяч тонн. В исследовательской работе в качестве буксируемого судна принимается большой десантный корабль водоизмещением 4400 т (2 винта) и требуемая тяга для спасательного судна Вьетнама определяется по рекомендации в работе [79], показанной на рис. 2.9.

Рисунок 2.9. Натяжение буксирного троса при буксировке БДК водоизмещением При условии морского волнения 5 баллов Z тяг = 150кН.

Тяга буксирного устройства является одной из важных характеристик спасательного судна и может определяется по следующей формуле:

где z тяг – удельная тяга спасательного судна, кН/кВт;

N e – мощность энергетической установки судна, кВт.

Удельная тяга спасательного судна в основном распределяется на диапазоне от 0,1 до 0,15 (см. рис. 2.10).

Удельная тяга, кН/кВт Средняя удельная тяга нескольких судов составляет z тяга = 0,125. Тогда на ранних стадиях проектирования СС для Вьетнама можем принимать удельную тягу буксирного устройства z тяга = 0,125.

2.2.2 Расчет водоизмещения порожнем спасательного судна в зависимости от В связи с перевозкой грузов, у современных судов водоизмещение порожнем составляет 25 – 35 % от полного водоизмещения, у танкеров – 15-20 %.

У спасательных судов, проектируемых для выполнения спасательных работ, Зависимость водоизмещения порожнего спасательного судна от его полного водоизмещения показана на рис. 2.11.

Водоизмещение порожнем, т Рисунок 2.11 Зависимость водоизмещения порожнем спасательного судна от его определяется по формуле:

D – полное водоизмещение спасательного судна, т.

И так дедвейт спасательного судно определяется по формуле:

Большую часть дедвейта спасательного судна занимает запас топлива, а остальную – пресная вода, провизия. На рис. 2.12 показана зависимость запаса топлива спасательного судна от его дедвейта.

Рисунок 2.12 Зависимость запаса топлива спасательного судна от его дедвейта Запас топлива может определяться по формуле:

обслуживающих судов) зависит от размеров судна, типа и мощности силовой установки. В табл. E5 (см. приложение Е) приведена численность экипажа нескольких спасательных судов и их мощность главного двигателя, их водоизмещение.

спасательных судов от их водоизмещения.

Рисунок 2.13 График зависимости численности экипажа спасательных судов от их спасательных судов от их мощность главного двигателя.

Рисунок 2.14 График зависимости численности экипажа спасательных судов от их Таким образом, на начальных стадиях проектирования спасательных судов для Вьетнама в расчетах принимаем численность экипажа nэ = 25 чел.

2.2.4 Определение периода эксплуатации и время рейса Период эксплуатации судна в году можно определить так:

где Tрем.и.док – среднегодовая продолжительность стоянки судна на ремонте и доковании.

Уровень ремонта для судов подразделяется на три уровня: малый ремонт, средний и большой ремонт [21,52,105]. Частота проведения каждого вида ремонта для спасательных судов в современных условиях Вьетнама приведена в табл. 2. 9.

Малый ремонт проводится после каждого рейса на базе и выполняется экипажем судна. Время проведения малого ремонта входит во время рейса Txiм. рем.

При рассмотрении нескольких договоров ремонта судна, проведенного на Вьетнамских судоремонтных заводах, нам известно, что продолжительность времени среднего и большого ремонта зависит от типа судна, его состояния и размеров. Продолжительность времени среднего ремонта составляет от 20 до суток. А продолжительность времени большого ремонта составляет от 45 до суток.

В данной работе для Вьетнамских спасательных судов мы принимаем:

Среднегодовая продолжительность стоянки судна на ремонте судна (в периоде 4 лет эксплуатации):

Тогда период эксплуатации судна в году:

2. 3. Расчет строительной стоимости серийно освоенных судов Строительная стоимость серийно освоенного судна (судна установившейся серии) рассчитается по следующей зависимости [11, 77]:

где K коб – стоимость корпуса с оборудованием;

K гд – стоимость главного двигателя;

K мо – стоимость механического оборудования, т.е. остальной части СЭУ;

µ – коэффициент, учитывающий прочие затраты при постройке судна и сдаче судна заказчику.

µ л – поправочный коэффициент, зависящий от категории ледовых усилений корпуса судна.

Количественные значения перечисленных величин определяются по рекомендации А.В. Бронникова [11], учитывая увеличение стоимости постройки судов по сравнению с 1997 г. Смотря стоимость нескольких главных двигателей морского судна нам известно, что их стоимость в настоящее время увеличивается в 9 раз больше, чем то же в 1997г. Таким образом, предполагается, что удельная стоимость ГД и удельная стоимость механического оборудования судна в настоящее время увеличивается в 9 раз по сравнению к удельной стоимости в 1997 г.

Стоимость корпуса с оборудованием:

Водоизмещение порожнем судна определяется по формуле 2. 17, а измеритель kкоб – по следующей формуле:

Для спасательного судна, принимаем kкоб = 5 103$/т.

Стоимость главного двигателя:

где, kгд = f ( N e ) – удельная стоимость ГД судна.

На рис. 2.15 показана удельная стоимость ГД судна в размерах руб./л.с а на рис. 2.16 – в размерах $/кВт в 1997г.

Рисунок 2.15 Удельная стоимость ГД судна в размерах руб./л.с. в 1997 г.

Рисунок 2.16 Удельная стоимость ГД судна в размерах $/кВт в 1997 г.

Зависимость удельной стоимости ГД судна в 1997 г.:

Тогда удельная стоимость ГД судна в настоящее время может определяться по следующей форме:

Стоимость механического оборудования:

где, kмо = f ( N e ) – удельная стоимость механического оборудования судна.

На рис. 2.17 показана удельная стоимость механического оборудования судна в размерах руб./л.с. а на рис. 2.18 – в размерах $/кВт в 1997 г.

Рисунок 2.17 Удельная стоимость механического оборудования судна в размерах Рисунок 2.18 Удельная стоимость механического оборудования судна в Зависимость удельной стоимости механического оборудования судна в Тогда удельная стоимость механического оборудования судна в настоящее время может определяться по формуле:

Значения коэффициента µ = f ( Dпор ) определены по рекомендации А. В.

Бронников и даны на рис. 2.19.

Зависимость:

Поправочный коэффициент для судов без ледовых усилений принят µ л = 1.

2.4 Определение среднесерийной стоимости спасательного судна Известно, что при серийной постройке судов стоимость каждого последующего судна в серии уменьшается по сравнению с предыдущим вплоть до установления неизменной стоимости так называемого серийного освоенного судна.

Среднесерийная (т.е. осредненная) стоимость постройки судов, входящих в серию, в зависимости от их количества N может определяться по формуле:

qn – коэффициент перехода от серийно освоенного судна к любому судну серии.

K с – стоимость серийно освоенного судна.

K n – стоимость n-того судна в серии.

K пр – стоимость проектирования судов.

K осн – стоимость оснастки и приспособлений для постройки судов.

Коэффициент перехода от серийно освоенного судна к любому судну серии определяется по рис. 2.20.

Рисунок 2.20 Значения коэффициента серийности в зависимости от порядкового График показывает, что с 9–того судна в серии значение коэффициента серийности почти равен единице. Сумма значений коэффициента серийности судна определяется по формуле:

Стоимость проектирования судов определяется по рекомендации А.В.

Бронников с поправкой k = 5, т.е. стоимость проектирования судов в настоящее время увеличивается в 5 раз больше чем стоимость проектирования судов в водоизмещения показана на рис. 2.21.

Рисунок 2.21 Стоимость проектирования судов в зависимости от их Стоимость проектирования судов рассчитается по формуле:

Стоимость оснастки и приспособлений для постройки судов определяется по рекомендации А.В. Бронников с поправкой k = 5, т.е. стоимость оснастки и приспособлений для постройки судов в настоящее время увеличивается в 5 раз больше чем стоимость оснастки и приспособлений для постройки судов в 1997 г.

Зависимость стоимости оснастки и приспособлений для постройки судов от их порожнего водоизмещения показана на рис. 2.22.

Рисунок 2.22 Стоимость оснастки и приспособлений для постройки судов в Стоимость оснастки и приспособлений для постройки судов рассчитается по формуле:

Из рисунков 2.21 и 2.22, видно, что формулы (2.33) и (2.34) справедливы только для больших судов. В табл. Е2 (см. приложение Е) приведены стоимость серийно освоенного судна Кс, стоимость проектирования Кпр, стоимость оснастки и приспособлений для постройки судов Косн нескольких больших судов и так же коэффициент отношения суммы стоимости проектирования, проектирования и оснастки и приспособлений для постройки судов к стоимости серийно освоенного судна k. На рис. 2. 23 показана зависимость коэффициента отношения суммы стоимости проектирования, проектирования и оснастки и приспособлений для постройки судов к стоимости серийно освоенного судна k от водоизмещения порожнем судна.

Рис. 2. 23 Зависимость коэффициента отношения суммы стоимости проектирования, проектирования и оснастки и приспособлений для постройки судов к стоимости серийно освоенного судна от водоизмещения порожнем судна Зависимость:

И так, для не больших судов, стоимость серийно освоенного судна Kс определяется по формулам в п. 2.3, а стоимость проектирования и оснастки, приспособлений для постройки может определяться по формуле:

2.5 Расчет эксплуатационных расходов спасательного судна Суммарные затраты C при эксплуатации судна за год рассчитывается по формуле [38, 52, 72, 94]:

C = Ci = Cэ +Cфонд + Cпитание + Cорх.труд + Cтописмаз + Cремонт + Cпро (2.42) где, Cэ – расходы на оплату труда экипажа;

Cфонд – отчисление во внебюджетные фонды;

Cпитание – расходы на питание экипажа;

Cорх.труд – расходы на охрану труда;

Cтописмаз – затраты на топливо и смазочные материалы;

Cремонт – затраты на ремонт судна;

Cпро – прочие расходы.

Расходы на оплату труда экипажа Сэ может быть определить по формуле:

где, nэ – численность экипажа;

Cср.зарпллата – средняя зарплата одного члена экипажа в суток при эксплуатации, $/сут;

C'ср.зарпллата – средняя зарплата одного члена экипажа в суток вне эксплуатации, $/сут., принята равна 70% от средней зарплаты одного члена экипажа в суток при эксплуатации;

Tэ – время эксплуатации судна в год.

При трехсменной вахте экипажа его численность для спасательных судов мощностью от 1200 л.с. и более колеблется в пределах от 25 до 35 чел [34]. В табл. 2.10 приведены в качестве примеры штаты экипажа для буксира–спасателя и спасательного судна Российского морского флота.

Электромеханик Начальник радиостанции Радиооператор Врач судовой Для буксиров мощностью Ne=1800 л.с. и спасательного судна Ne=5000 л.с.

комсостав составляет около 40% всего экипажа, а команда – 60%. Суточная заработная плата экипажа спасательных судов во Вьетнаме приведена в табл. 2.11.

Состав экипажа и его суточная заработная плата для типовых спасательных судов В данной работе суточная заработная плата для комсостава принята равна 30 $/сут. а для команды равна 10 $/сут.. Тогда средняя зарплата одного члена экипажа в суток можно определить по формуле:

Соответственно:

Отчисления во внебюджетные фонды Сфонд составляют 30% от расходов на оплату экипажа, так что определяются по формуле:

Расходы на питание экипажа Cпитание определяются по формуле:

эксплуатационное время.

K'норма = 3,5$ / сут – суточная норма питания на одного человека во время стоянки на ремонте.

Расходы на охрану труда Сорх.труд составляет 1,6 % от суммы расходов на оплату труда экипажа и отчисления во внебюджетные фонды:

Затраты на топливо определяют по действующим ценам в зависимости от расхода топлива, которые подчитывают в зависимости от мощности двигателя, удельного расхода топлива, продолжительности их работы на ходу и на стоянке.

Затраты на смазочные материалы определяют по действующим ценам и по расходу смазочного масла, величина которого в расчете принимается равной 5% от величины расходы топлива [52].

Таким образом, годовые затраты на топливо и смазочные материалы могут быть подчитаны по формуле:

где Cтописмаз – годовая сумма затрат на топливо и смазочные материалы, $;

Qтоп – годовой расход топлива, т;

– цена одной тонны дизельного топлива, $/т;

Pтоп Pсмаз – цена одной тонны смазочного масла, $/т;

Цена одной тонны дизельного топлива Pтоп равна средней цене одной тонны дизельного топлива на 30-ти следующие годы.

Цена одной тонны смазочного масла Pсмаз равна 2,5 раза средней цены одной тонны дизельного топлива на 30-ти следующие годы.

Годовой расход топлива спасательного судна можно определить по формуле:

где Q эко – годовой расход топлива в режиме экономической скорости;

Q макс – годовой расход топлива в режиме максимальной скорости;

Q бук – годовой расход топлива в режиме буксировки;

Q обсл – годовой расход топлива в режиме обслуживания ( подготовка к рейсу, проведение спасательных работ, малый ремонт.

Годовой расход топлива в режиме экономической скорости определяется по формуле:

где k1 = 1,15 – коэффициент морского запаса.

k 2 = 1,15 – коэффициент, учитывающий увеличение расхода топлива на работы вспомогательных механизмов, на запасы смазки и питательной воды, на стоечные режимы.

k – количество задач спасательного флота;

Ne эко – мощность спасательного судна при экономической скорости;

Ti эко – суммарная продолжительность эксплуатации спасательного судна при экономической скорости.

В данной работе мы принимаем:

Годовой расход топлива в режиме максимальной скорости определяется по формуле:

где Ne макс – мощность спасательного судна при максимальной скорости;

Ti макс – суммарная продолжительность эксплуатации спасательного судна при максимальной скорости.

Годовой расход топлива в режиме буксировки определяется по формуле:

где Ne бук – мощность спасательного судна при режиме буксировки;

Ti бук – суммарная продолжительность эксплуатации спасательного судна при режиме буксировки.

Годовой расход топлива в режиме обслуживания определяется по формуле:

где Ne обсл – мощность спасательного судна при режиме обслуживания. В данной работе принимаем:

Ti обсл – суммарная продолжительность эксплуатации спасательного судна при режиме обслуживания.

Затраты на ремонт судна определяется по следующей форме [38]:

где K ср.с – среднесерийная стоимость спасательного судна.

cремонт – норматив ремонта, принимаемый равен 0,01 для спасательного судна.

Прочие расходы (общезаводские, цеховые и внесудовые) принимаются в размере от 5 до 11 % от суммы всех вышеперечисленных затрат. Величина этих расходов зависит от типа судна, размера организации судовладельца, формы и района плавания и других факторов. Для спасательного судна в данной работе принимаем среднее значение в 7%.

Тогда годовые затраты при эксплуатации судна С равны:

C = 1,07 ( Сэ + Cфонд + Cпитание + Cорх.труд + Cтописмаз + Cремонт ) (2.55) 2.6 Расчет приведенных затрат спасательного флота Приведенные расходы спасательного флота может определяться по следующей формуле [8, 39, 40, 94]:

где F – приведенные расходы спасательного флота.

K ср.с – среднесерийная стоимость постройки спасательного судна.

С – годовые эксплуатационные расходы спасательного судна.

Eнорм = 0,12 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

N – количество спасательного судна в составе флота.

2.7 Математическая модель задачи пополнения спасательного флота Проведение спасательных работ на море осуществляется по 2 следующим способам:

– Экспедиционное проведение спасательных работ.

спасательного судна, обладающего возможностью оказать помощь в любом условии.

При первом способе проведения спасательных работ, в зависимости от типа аварийности и характеристик аварийного судна и других условий, отправляется на место происшествия специальное спасательное судно или ряд спасательных судов, чтобы оказать помощь аварийным судам. Это значит, что флот должен быть иметь спасательные суда различных рангов (специальные спасательные суда, спасательные суда с различными возможностями, примерно по мощности ГД, по дальности плавания, по тяге буксирного устройства). Поэтому увеличивается расходы на постройку спасательного флота. Кроме этого, в оказание помощи в сложных аварийных случаях участвует ряд спасательных судов, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов. Экспедиционный способ применяется для флота, отвечающего безопасность на очень большом море.

Во Вьетнаме, как сказалось в п. 2.1, количество аварийных случаев не очень велико, среднее расстояние от места происшествия до базы спасательного флота составляет около 170 милей и аварии происходят чаще всего для малых промысловых судов, поэтому при создании спасательного флота для Вьетнама выбирается второй способ проведения спасательных работ. Это позволяет снизить расходы на постройку серийных спасательных судов. В редких случаях, когда проводится сложная спасательная операция, спасательное судно будет проводить совместно с другими судами, находящимися поблизости или отправляется на место происшествия несколько спасательных судов.

О расчетной эффективности эксплуатации спасательных судов можно говорить только условно, поскольку при использовании этих судов по своему прямому назначению не только размеры доходов, получаемых спасательным судном, но сама возможность их получения зависят от случайных обстоятельств.

В качестве отчетного экономического показателя эксплуатации спасательного судна может быть использован любой из показателей, принятых для оценки деятельности судов транспортного флота, например прибыль [34]. Однако, спасательный флот Вьетнама действует на финансировании государственного бюджета, предназначает для оказания аварийным судам на Вьетнамской морской зоне, поэтому прибыль не является приоритетной целью.

Другой способ для оценки эффективности спасательных судов - оценка критерием «стоимость - эффективность», под которым понимается соотношение между эффективностью судна и затратами, связанными с обеспечением этой эффективности [25, 34, 41]. Различают следующие типы этих критериев:

- Оптимизация показателя эффективности при ограничениях на ресурсный показатель, т.е. показатель затрат:

где, S0 - заданная величина ресурсного показателя;

E (x) - показатель эффективности.

- Оптимизация ресурсного показателя при ограничении на показатель эффективности:

где, E0 - заданная величина показателя эффективности;

S (x) - ресурсный показатель.

- Оптимизация отношения показателя эффективности к ресурсному показателю (или наоборот):

Спасательные суда Вьетнама проектируются для выполнения различных спасательных операций: оказания помощи терпящим бедствие судам; буксировки аварийных судов; поиск целей на море, поэтому с одной стороны мы не можем оценить эффективность спасательного судна одним техническим показателем, например: скорость хода, тяга буксирного устройства или оснащенность технических показателей требует большую трудоемкость. Оптимизация показателя эффективности при ограничениях на ресурсный показатель или оптимизация отношения показателя эффективности к ресурсному показателю (или наоборот) приводит к тому, что может быть, спасательный флот не выполняет все требуемые спасательные операции. Таким образом, для спасательного флота Вьетнама принимается оптимизация ресурсного показателя при ограничении на показатель эффективности. В проектировании судов широко применяется неполноценный с позиций чистой науки критерий в виде отношения затрат к полезному эффекту. При проектировании специальных судов, к которым относятся спасательные суда, строго определяется круг решаемых задач. Поэтому имеется возможность «дисциплинировать» варианты по единичному полезному эффекту и провести сравнение по минимуму абсолютных затрат [18].

Ставится задача определения состава оптимального спасательного флота для обеспечения морской безопасности в его зоне обслуживания по условиям экономического критерия, а также потерь, связанных с простоями спасателей при готовности к рейсу в любое время. При этом должно быть учтено, что спасание аварийными судами различных типов в любом месте зоны обслуживания и при разных погодных условиях, может выполняться спасательными судами соответствующей мощности и в определенном требовании.

В качестве экономического критерия при пополнении спасательного флота для Вьетнама выбирается критерий приведенных затрат [34,70,71,72]. Задачей становится определение оптимального спасательного судна (водоизмещение и скорость) для того, чтобы приведенные расходы F флота были наименьшими:

Кроме этого должны быть выполняться следующие требования [32]:

1. Условие выполнения всех операций:

где N – количество судов в составе флота;

Tэ – годовой период эксплуатации одного спасательного судна;

Txi – длительность рейса при выполнении i-той операции;

n – количество операций;

k наг – коэффициент нагрузки, рассматривающий вероятность аварийных случаев за короткий период времени.

При пополнении спасательного флота Вьетнама принимаем коэффициент k наг = 0,4 (см. табл. 2.4).

2. Условие по запасам топлива:

где, ( Qтоп )max – максимальный расход топлива при выполнении i-той спасательной операции;

Pтоп – запас топлива судна, т;

k – коэффициент, учитывающий увеличение расхода топлива по сравнению с расходом топлива в случае среднего расчета.

3. Условие по времени пребывания спасательного судна на месте происшествия:

где, T чел – время поддержки человека в морской воде при температуре 20–25°С [4].

4. Граничные значения искомых величин:

где, D min = 300 т для того, чтобы можно бы установить необходимые устройства, спасательные средства и другие имущества а D max = 3000 т так как очень большие спасательные суда не требуются для условия Вьетнама; согласно диапазону скорости спасательных судов (см. табл. Е1 приложения Е) vмакс уз; vмакс 5. Требование по тяге буксирного устройства:

где Z тяг – фактическое тяговое усиление буксирного устройства, кН.

треб Z тяг – требуемое тяговое усиление буксирного устройства, кН.

6. Автономность и дальность плавания проектируемого судна должны быть достаточными для того, чтобы судно оказалось длительные спасательные операции. Практика проведения спасательных работ на морской зоне Вьетнама показывает, что автономность 10–12 суток, а дальность плавания: 3000 – миль.

Рассмотрев расход топлива в разных случаях, нам известно, что он достигнут максимальным при выполнении задачи типа IV «Поиск людей, пропавших в воду и судов, пропавших без вести», характеристики которой следующие:

спасательного флота……………………………………

Длительность пути поиска объекта………………………...…….960 миль Время подготовления к рейсу…………………………..……………….1 ч Время проведения спасательных работ……………………………….12 ч Дальность плавания спасательного судна в этом случае определяется по следующей формуле:

А дальность плавания судна при экономической скорости может быть определена по формуле:

где Pтоп – запас топлива судна, т;

– мощность спасательного судна при экономической скорости;

v эко – экономическая скорость судна, уз.

Автономность судна при экономической скорости может быть определена по формуле:

7. Количество спасательных судов должно быть целым и не меньше 4, так как каждый центр по поиску и спасению пропавших должен иметь лишь одно спасательное судно.

Задача определения характеристик спасательных судов и пополнения спасательного флота Вьетнама может решаться по блок-схеме, показанной на рис.

2.20.

Анализ морской аварийности во Вьетнаме. Формулировка задач спасательного флота Расчет проектных характеристик: скорости, мощности, тяги,...

Расчет периода эксплуатации Рисунок 2.20 Блок-схема решения задачи определения спасательных судов и С помощью функции поиска решения в пакете Microsoft Excel (см.

приложение В), при введении исходных данных, указанных в табл. 2.12 найдены показанных в табл. 2.13 (см. п. 4.1).

Исходные данные задачи пополнения спасательного флота Вьетнама.

Оказание помощи судам, терпящим управляемость или хода Оказание медицинской помощи людям или экипажам на Оказание аварийным судам при их утоплении, Поиск людей, пропавших в воду и судов, пропавших без Среднее расстояние от места происшествий к ближайшей базе спасательного флота составляет Среднегодовая продолжительность стоянки судна на ремонте судна Коэффициент нагрузки, рассматривающий вероятность Коэффициент снижения скорости спасательного судна k 0,9 Вероятность перевозки больных людей к берегу при оказании Вероятность необходимости поиска пропавших людей при оказании аварийным судам при их утоплении, потопляемости, pпоиск 0,4 посадке на мель и пожаре Вероятность необходимости отбуксировки аварийного судна время поддержки человека в морской воде при температуре 20-25°С Результаты задачи пополнения спасательного флота Вьетнама.

Скорость судна при буксировке аварийного объекта Дальность плавания при экономической скорости 2.7.3 Оценка достоверности полученных результатов задачи Видно, что полученные характеристики спасательных судов при решении задачи пополнения спасательного флота Вьетнама немного отличаются от построенных судов, показанных в табл. 2.14.

При одинаковых водоизмещении и скорости мощность энергетической установки таких судов отличается поскольку суда имеют разные отношения длины к широте и построились в разное время.

Характеристики некоторых спасательных судов.

данных. Изменяя общее количество аварий, проходящих на морской зоне Вьетнама с сохранением составляющих аварий по 4 типам, очевидно, что характеристики оптимального спасательного судна (водоизмещение и аварийная скорость) не изменены, а изменено требуемое количество судов в составе флота.