CC BY
68
УДК 629.5.01 ББК 39.425.1:39.12
Нгуен Дык Тхинь
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА СОСТАВА ФЛОТА СКОРОСТНЫХ ПАССАЖИРСКИХ СУДОВ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ
Nguyen Duc Thinh
CALCCILATION OF HIGH-SPEED PASSENGER HOVERCRAFTS FLEET’S STRUCTURE
Рассматривается вопрос о создании флота скоростных пассажирских судов на воздушной подушке. Предложен алгоритм расчета состава флота скоростных пассажирских судов на воздушной подушке, соответствующего заданному годовому пассажирскому потоку. В качестве примера выполнен расчет основных характеристик флота пассажирских судов на воздушной подушке на линии Дананг - Куинён.
Ключевые слова: Вьетнам, пассажирские суда на воздушной подушке, пассажирский поток, флот пассажирских судов на воздушной подушке, Дананг, Куинён.
The création ofhigh-speed passenger hovercraft fleet is considered. The algorithm of calculation of the composition of the high-speed passenger hovercraft fleet corresponding to the annual passenger flow is given. The basic fleet passenger hovercraft characteristics are calculated on the line Danang -Quy Nhon as an example.
Key words: Vietnam, passenger hovercraft, passenger flow, fleet of passenger hovercraft, Danang, Quy Nhon.
Введение
Развитие транспортных средств сопровождается неуклонным увеличением скорости их движения. В настоящее время наблюдается интенсивное развитие скоростных судов различного назначения. Они используются для перевозок пассажиров, контейнеров и автомобилей, в военных целях и т. д. Класс скоростных судов является одним из наиболее развивающихся.
Вьетнам - страна в Юго-Восточной Азии, расположенная на полуострове Индокитай. С востока и юга Вьетнам омывается Южно-Китайским морем. Большая территория моря, протяженная прибрежная зона, богатство островов делают водный транспорт важным для страны.
Во Вьетнаме множество красивых мест вдоль побережья Восточного моря, что, безусловно, привлекает огромное количество туристов. Строительство пассажирских судов - отличный вариант для перевозки людей вдоль побережья, которая может стать выгодным и прибыльным делом. В настоящее время в стране эксплуатируются пассажирские суда, но они низкоскоростные и большинство из них старые. Линии вдоль всего побережья только начали развиваться, поэтому постройка и ввод в эксплуатацию скоростных пассажирских судов, в том числе скоростных пассажирских судов на воздушной подушке (СВП), актуальны для Вьетнама.
При большом разнообразии линий и разном их удельном весе в общем объеме перевозок отыскание оптимальной комбинации пассажировместимости, скорости и количества судов для обеспечения общего объема перевозок с наилучшей экономической эффективностью представляет сложную проблему, решение которой в настоящее время возможно только с применением электронно-вычислительных машин [1].
Для перевозки конкретного количества пассажиров с наилучшей экономической эффективностью необходимо определить оптимальный состав флота пассажирских судов для данной линии эксплуатации. При расчете основных параметров этого флота надо учитывать:
- транспортно-технологические характеристики линии эксплуатации (годовой пассажирский поток, инфраструктуры портов отправления и назначения);
- географические характеристики линии эксплуатации (протяженность линий эксплуатации, гидрометеорологические условия плавания, волновой и штормовой режимы и. т. д.);
- обоснование технических характеристик пассажирских судов (пассажировместимость и скорость).
Расчет состава флота пассажирских СВП для Вьетнама
Схему последовательности обоснования состава флота пассажирских СВП представить в виде нескольких блоков (рис. 1).
1
Годовой пассажирский поток П
Инфраструктура портов и условия мореплавания
Диапазон ^ изменения пассажиро-вместимости Рп и скорости х>
Изменение инфраструктуры портов
Матрица состава флота, соответствующего пассажирскому потоку П
Определение допустимого количества СВП на линии эксплуатации qn0T¡
Расчет времени кругового рейса
І пей г.
—____у_______
Определение количества СВП в флоте Ч =Ді>, Pm П)
Рис. 1. Алгоритм расчета состава флота пассажирских СВП на линии эксплуатации:
П - пассажирский поток; Рп - пассажировместимостъ судна; q - количество пассажирских судов; Япрп - максимально допустимое количество пассажирских СВП на рассматриваемой линии;
и - скорость судна
Блок 1. Уточнение годового пассажирского потока на заданном маршруте в соответствии с прогнозом развития перевозок пассажиров на будущее.
Блок 2. Информация об инфаструктуре портов и характеристиках линии эксплуатации:
- количество причалов, обслуживающих данную линию;
- длина линии эксплуатации на открытом море;
- длина подходного канала порта;
- и ш - допустимая скорость при плавании по подходному каналу;
- затраты времени на маневры при причале.
Блок 3. Определение диапазона изменения основных эксплуатационных характеристик судов, предназначаемых для данной линии эксплуатации:
- пассажировместимость судна Рп;
- скорость хода и.
Блок 4. Расчет времени кругового рейса.
Время кругового рейса /рейс разбивается на интервалы (рис. 2).
*ст1, 4т2, ¿ctí - время стоянки судна в начальном, конечном и г-м промежуточном портах; /Пгь ¿пг2 - время подготовки судна (снабжение топливом) в портах отправления и назначения; ¿пасс.Ь ¿гтасс.2 “ ВрвМЯ ПОСЭДКИ ВЫСаДКИ Пассажиров В конечных портопунктах; tM\, 4,2, tMÍ - время затраты на маневры (подход или отход) к причалу в портопунктах; /пкЬ /пк2, t„K¡ — время плавания по подходным каналам портов; /рейс — продолжительность кругового рейса.
Продолжительность кругового рейса (рис. 2) [1]:
^рейс ^хода ^пк ^ст ^м?(1)
где /хода - ходовое время кругового рейса в открытом море; ínк - время плавания по подходным каналам; trp - время стоянки судна в портах с грузовыми и пассажирскими операциями; tM - затраты времени на маневры (подход к причалу, швартовка, отход и т. д.).
Рис. 2. График продолжительности рейса Ходовое время кругового рейса:
¿хода — 21Экс / 1) экс » (2)
где /экс - длина линии эксплуатации в открытом море между портами назначения; иэкс - эксплуатационная скорость хода:
^ ЭКС ^ ^В.В9 (3)
1) - техническая скорость судна; кя я - коэффициент, учитывающий влияние ветроволнового режима на скорость судна.
Величина средней эксплуатационной скорости на пригородных линиях и переправах обычно бывает на 5-10 % ниже номинальной технической скорости. Снижение скорости около 10 % наблюдается у относительно тихоходных судов (8-10 уз), у более быстроходных оно составляет 5-7 %. Принимаем для скоростных пассажирских СВП кяя = 0,94 [1].
Время плавания по подходным каналам:
¿г, к = 2(/пк1 + /гтк2 + 2 ¿ПК,- ) = 2(/пк1 + /пк2 + 21/пк,)/ и ПК , (4)
где /Пк1, /пк2, /пш - длина подходных каналов в портах отправления и назначения и промежуточном порту соответственно; и ш - допустимая скорость при плавании по подходному каналу. Время стоянки:
¿ст — ¿пасс ¿под» (5)
где ¿под - время подготовки судна (снабжение топливом, пресной водой и. т. д.); ¿пасс - время посадки и высадки пассажиров, ч.
Время подготовки судна (снабжение топливом):
¿под ¿под 1 ¿под 2? (6)
где ¿под 1 и ¿под 2 - время подготовки судна в портах отправления и назначения. Принимаем примерно ¿под 1 = ¿под 2 = 0,25 ч. Тогда ¿под = 0,5 ч.
Время посадки и высадки пассажиров зависит от пассажировместимости судна:
¿пасс 2(/[10с. Ри "Ь ¿ныс* Ри + Л ¿пасс.;)/3600, (7)
где ¿по« ¿ныс ~ среднее время посадки и высадки одного человека, с; ¿паСс.1 - время посадки и высадки пассажиров на г-м промежуточном пункте. По опыту примерная продолжительность посадки высадки в промежуточных пунктах составляет 2-5 мин [1, с. 248]. Принимаем ¿Шсс.1= 3 мин = 180 с.
При необходимости уточнения времени стоянки судов для посадки и высадки пассажиров можно ориентироваться на то, что через 1 лацпорт за 1 минуту выходит или садится 30 человек, Т. е. ¿пос ¿выс 2 С [1].
Тогда
¿пасс = Рп /450 + г/10, (8)
где г - количество промежуточных портов.
¿м - затраты времени на маневры (подход к причалу, швартовка, отход и. т. д.):
¿м = ¿м1 + ¿м2 + X ¿ш, (9)
где ¿„1, ¿м2 - время на маневры в портах отправления и назначения.
По опыту работы судов на пригородных линиях маневры обычно занимают около 2 минут на одну операцию подхода (отхода) к причалу, включая швартовку (отшвартовку) [1, с. 250],
т. е. ¿„1 = = ¿„2 = ¿м! = 4 мин. Тогда ¿„ = 8 + 8г мин или = (2 + 2г)/15 ч.
Поставляя в (1) его составляющие (2)-(9), получаем выражение для расчета времени кругового рейса, сут:
¿рейс —
[2/экс/о
экс 2 (/пк1 ^пк2
+ 2£ /пк,) / игтк + Лт/450 + 19/30 + г/6] / 24. (10)
Блок 5. Разработка логистической модели является важной частью функциональностоимостного анализа при описании работы флота, предназначенного для перевозки определенного количества пассажиров по заданным направлениям [2].
Ди,Рп,<7) = П(, (11)
где П, - величина годового пассажирского потока на г-м направлении; и, Р„, q — оптимизируемые характеристики.
Необходимое количество судов для перевозки годового пассажирского потока [2]:
Я = П,/Псудна, (12)
где Псудна - годовая провозная способность одного СВП, пасс. [3]:
Псудна 2.ПрЫс.Ри , (13)
где «рейс - количество круговых рейсов в год:
«рейс Тж! /рСиС. (14)
Годовой эксплуатационный период
Гэкс = 365 - Гр - Гдп., (15)
где Гр - суммарная продолжительность ежегодного ремонта и распределенная на один год продолжительность докового ремонта; Гт - потери эксплуатационного времени из-за шторма или ограничений по входу в порт.
Тогда
Я = П,./рейс / (2 (365 - Гр - Гт) Рп)
или д = П,.[2/экс/оэкс + 2(/ПК1 + /пк2 + 2Х /пшУ^пк + Рп/450 + 19/30 + г/6] / [48 (365 - Гр - ГШТ) Рп]. (16)
Блок 6. В процессе работы флота могут возникнуть обстоятельства, которые приведут к нарушению расписания движения судов. В первую очередь к ним относится занятость причалов. Вследствие этого необходимо ввести в модель проверочное условие, которое должно ограничивать максимально допустимое количество СВП на линии для порта отправления и назначения.
Максимально возможное число транспортных единиц на линии ддоп определяется пропускной способностью портопунктов. Она зависит от количества причалов, времени, которое требуется судну для маневров у причала на подход и отход ¿ш, времени подготовки судна ¿ПОд;, наконец, от продолжительности операций по посадке/высадке пассажиров /пасс, в г-м порту.
(<7доп),- < 3./рейс(«гтр), /((¿,ст+ ¿Г)К), (17)
где (<7д0п)( - допустимое количество СВП на линии эксплуатации для г-го порта; («пр), - количество причалов в г-м порту; /,ст - время стоянки в г-м порту; /,м - затраты времени на маневры в г-м порту. Для конечных портопунктов К = 1, для промежуточных К = 2 [1].
Для конечных портов
¿“ + ¿Г = ¿ш + ¿под і + ¿пасс і = 19/60 + Рп/450 ч. (18)
Для промежуточных портов
¿“ +^СТ= ¿Ш + ¿пасс і = 7/60 Ч. (19)
Максимально возможное число судов на линии
Ядоп ~ П1Ш ((?доп)(■) • (20)
Блок 7. Выполняем проверку количества судов во флоте д. Оно должно быть меньше максимально допустимого числа судов на линии ддоп, т. е.
?<?доп- (21)
Если условие (21) не выполняется, то придется изменить инфраструктуру портов.
Блок 8. Для обслуживания заданного пассажирского потока П с ограничением максимально допустимого количества СВП на линии эксплуатации ддоп получаем матрицу состава флота пассажирских СВП в зависимости от пассажировместимости и скорости судна (табл. 1).
Таблица 1
Матрица состава флота
Скорость Пассажировместимость судна РП9 пасс.
Рщ Р„2 Рщ Рп*.
Лрейс Я Я ЖОП Лрейс я Я жоп Лрейс я Яшш Лрейс я Яшш
ч
и*
Блок 9. В тех случаях, когда количество пассажирских СВП д, необходимое для перевозки заданного пассажирского потока П, превышает максимально допустимое количество судов на линии <7Д0П, для обеспечения эффективности работы флота необходимо изменить инфраструктуру портов (увеличить количество причалов).
Пример использования алгоритма
В качестве примера использования алгоритма обоснования основных характеристик флота пассажирских СВП для Вьетнама ниже приводится расчет матрицы состава флота для перевозки пассажиров на маршруте Дананг - Куинён.
Блок 1. По прогнозам годовой пассажирский поток на маршруте Дананг - Куинён в 2015 г. составит 425 ООО пассажиров [4].
Блок 2. Информация об инфаструктуре портов и характеристиках линии эксплуатации Дананг (индекс 1) - Куинён (индекс 2) по [4—6] и табл. 2:
- длина линии эксплуатации на открытом море /экс =186 миль;
- количество причалов, обслуживающих данную линию «пр! = 5, «пр2 = 3;
- длина подходного канала порта /П.К1 = 11 миль, /п.к2 = 9 миль;
- и пк - допустимая скорость при плавании по подходному каналу и ш = Ю уз;
- затраты времени на маневры /М1 =¿„2=4 мин;
- потери эксплуатационного времени из-за шторма Тшт = 30 сут;
- продолжительность докового ремонта на 1 год Тр = 25 сут.
Таблица 2
Характеристики маршрута Дананг — Куинён
Характеристики Дананг - Куинён
Протяженность в одном направлении /экс, миль 186
Число промежуточных портопунктов і 1
Длина подходного канала в порту Дананг, миль 11
Длина подходного канала в порту Куинён, миль 9
Длина подходного канала промежуточного порта, миль 5
Глубина подходного канала в порту Дананг, м 11
Глубина подходного канала в порту Куинён, м 7,5
Допустимая скорость плавания по подходным каналам, уз 10
Годовой пассажирский поток по прогнозам в 2015 г., чел. 425,000
Количество причалов в порту Дананг 5
Количество причалов в порту Куинён 3
Количество причалов в промежуточном порту 3
Блок 3. Диапазон изменения основных эксплуатационных характеристик судов, предназначаемых для данной линии эксплуатации:
- пассажировместимость Рп - от 80 до 200 пассажиров;
- скорость хода и - от 25 до 45 уз.
Блок 4. Расчет времени кругового рейса, сут:
/рейс = [2/экс/Иэкс + 2(/пкі + /пк2 + 2£ /пшУОпк + Лт/450 + 19/30 + г‘/6]/24, (22)
ґрЄйС =16,49 /і) + Л,/10800 + 0,283.
Блок 5.
д = 425000(16,49/1) + Рп/10800 + 0,283) / [2(365-25-30) Рп] = (23)
= 11303/(1). Рп) + 194/ Рп + 0,0635.
Блок 6. Максимально возможное число транспортных единиц на линии:
(<7доп X < 3./рейс(«пр)г тг + о К);
- для порта отправления Дананг:
(?Доп)і < 13500(16,49/1) + Рп/10800 + 0,283) / (285 + 2 Рп); (24)
- для порта назначения Куинён:
(?Доп)2< 8100(16,49/1) + Л,/10800 + 0,283) / (285 + 2 Рп); (25)
- для промежуточного порта:
(<7доп)г- < 270(16,49/1) + Рп/10800 + 0,283) / 19 . (26)
Блок 7. Проверяем условия (21): д < ддоп .
Блок 8. Подставляя скорость судна 1) = 25-45 уз, пассажировместимость Р„ = 100-250 пасс.;
годовой пассажирский поток П = 425 000 в формулы (22)-(26), получаем результат расчёта состава флота пассажирских судов на маршруте Дананг - Куинён (табл. 3).
Таблица 3
Состав флота пассажирских СВП для обслуживания годового пассажирского потока 425 000 пассажиров на маршруте Дананг — Куинён
У, Пассажировместимость судна Рп, пасс.
уз 100 150 200 250
^рейс СУТ. Яренс 9 їдоп ¿реж;суг Яренс 9 9шоп ^ре«,суг. Лрейс 9 їдоп ^рейс, СУТ Яренс 9 9шоп
25 0,95 326 1 13 0,96 324 5 17 0.96 323 4 16 0,97 321 3 14
30 0,84 368 6 11 0,85 366 4 15 0.85 364 3 14 0,86 362 3 12
Продолжение табл. 3
Пассажпровместимость судна P„, пасс.
1) 100 150 200 250
35 0,76 406 6 10 0,77 404 4 14 0.77 401 3 12 0,78 399 3 11
40 0,70 440 5 10 0,71 437 4 13 0.71 434 3 11 0,72 432 2 10
45 0,66 471 5 9 0,66 467 4 12 0.67 464 3 11 0,67 461 2 10
Заключение
Разработанный алгоритм расчета флота пассажирских СВП позволяет провести расчет количества судов, необходимого для обслуживания годового пассажирского потока, в зависимости от скорости и пассажировместимости, инфраструктуры портов и характеристик линии эксплуатации.
Алгоритм позволяет производить расчет состава флота для любой линии эксплуатации. Пример расчета состава флота пассажирских СВП на маршруте Дананг - Куинён показал, что для обслуживания годового пассажирского потока 425 ООО пассажиров в 2015 г. возможно использовать СВП скоростью 25—45 уз и вместимостью 100-250 без изменения инфраструктуры портов, т. к. требуемое количество судов не превышает максимально допустимое количество судов на линии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Леви Б. 3. Пассажирские суда прибрежного плавания. - JL: Судостроение, 1975. - 320 с.
2. Пашин В. М. Оптимизация судов. - JL: Судостроение, 1983. - 296 с.
3. Царев Б. А. Оптимизационное проектирование скоростных судов. - JL: Судостроение, 1988. - 288 с.
4. http://www.-vpa.org.vn/index.jsp.
5. http://www.danangportvn.com.
6. http://www. quinhonport.com.vn.
REFERENCES
1. Levi B. Z. Passazhirskie suda pribrezhnogo plavaniia [Passenger ships of coastal sailing], Leningrad, Sudostroenie Publ., 1975. 320 p.
2. Pashin V. M. Optimizatsiia sudov [Ship optimization], Leningrad, Sudostroenie Publ., 1983. 296 p.
3. Tsarev B. A. Optimizatsionnoe proektirovanie skorostnykh sudov [Optimizing design of high-speed ships]. Leningrad, Sudostroenie Publ., 1988. 288 p.
4. http://www.vpa.org.vn/index.jsp.
5. http://www.danangportvn.com.
6. http://www.quinhonport.com.vn.
Статья поступила в редакцию 29.12.2012
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Нгуен Тхинь Дык — Нижегородский государственный технический университет; аспирант кафедры «Кораблестроение и авиационная техника»; [email protected].
Nguyen ТЫпЬ Due — Nizhniy Novgorod State Technical University; Postgraduate Student of the Department "Shipbuilding and Aircraft Technique"; [email protected].
