автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Методика проектирования и технико-экономическое обоснование характеристик наливных рыболовных судов для удаленных районов прибрежного рыболовства СРВ

005537448

На правах рукописи

Т

НТО ДЫК ТХАНГ

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НАЛИВНЫХ РЫБОЛОВНЫХ СУДОВ ДЛЯ УДАЛЕННЫХ РАЙОНОВ "ПРИБРЕЖНОГО РЫБОЛОВСТВА СРВ

Специальность 05.08.03 -Проектирование и конструкция судов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

7 НОЯ 2013

Калининград, 2013

005537448

Работа выполнена в Балтийской государственной академии

рыбопромыслового флота ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Иванов Владимир Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Царев Борис Абрамович, профессор кафедры проектирования судов СПбГМТУ

кандидат технических наук, доцент Ярисов Владимир Владимирович, доцент Института транспорта и технического сервиса Балтийского Федерального университета им. Иммануила Канта

Ведущая организация: ОАО «Гипрорыбфлот»

г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится «_03 » декабря 2013г. в 1400 час. на заседании диссертационного совета Д.212.228.01 при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу: 190008, г. Санкт-Петербург, Лоцманская, 3, ауд. А-313.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГМТУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета Д.212.228.01.

Автореферат разослан « 2Лу> октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

А.И. Гайкович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Основу современного рыболовного флота Вьетнама до настоящего времени составляют традиционные маломерные суда (MPC), которые строятся в большом количестве и интенсивно осваивают сырьевые ресурсы в прибрежных районах исключительной экономической зоны (ИЭЗ) страны. Использование этих судов в удаленных (150-200миль) районах ИЭЗ и за ее пределами во-первых резко снижает безопасность их плавания в условиях открытого моря. Во-вторых, резко падает эффективность промысла, что обусловлено низкой технологической оснащенностью этих судов и малыми сроками хранения улова в тающем льду, принятом с берега. При неблагоприятной промысловой обстановке это вынуждает суда возвращаться в порт с незаполненными трюмами или (при продлении промысла) приводит к резкому снижению сортности доставляемого сырья.

В последние годы решению проблем проектирования MPC был посвящен ряд работ (по проектному обеспечению и экспертизе их мореходных качеств, 2010г., уточнению расчета масс и координат центра тяжести деревянных судов, 2010г., общепроектным проблемам и методике проектирования для условий Союза Мьянма, 2011г.). Отдавая должное результатам и практической направленности этих работ, отметим, что они выполнены в рамках традиционных особенностей рыболовных судов и практически не затрагивают важнейшие вопросы, связанные с повышением их эффективности за счет совершенствования технологических схем промысла, обработки и хранения улова. В данной работе для условий Вьетнама осуществлены разработки перспективных рыболовных судов новой концепции и методики их оптимизационного проектирования. В основе концепции - рыболовные суда наливного типа (НРС) с повышенной производственной (энергетической, промысловой и технологической) оснащенностью. Созданное проектно-методическое и программное обеспечение направлено на решение актуальных проблем, включенных в Программу Министерства Науки и Технологии СРВ по развитию эффективного промысла в удаленных районах прибрежного рыболовства Вьетнама.

Объект исследования - рыболовные суда наливного типа (НРС) для Вьетнама и методика технико-экономического обоснования их характеристик.

Предмет исследования - концепция, характеристики и элементы НРС и способы их проектного анализа.

Цель исследования — создание математической модели с разработкой программного и методического обеспечения для обоснования типа, характеристик и элементов НРС для удаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама.

Задачи исследования. Достижение поставленной цели предполагает решение ряда задач, включающих:

-анализ технико-экономических условий (ТЭУ) их эксплуатации и характеристик рыболовных судов для удаленных районах прибрежного рыболовства Вьетнама,

л

! )

-разработка концепции НРС для заданных условий рыболовства Вьетнама,

- разработка математической модели для НРС и процесса его эксплуатации,

-формирование программного и методического обеспечения для задач технико-экономического обоснования характеристик и элементов НРС,

-оптимизационный анализ и графо-аналитическая проработка варианта НРС для условий удаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама.

Информационная база исследования.

Разрабатываемые математическая модель и методика проектирования НРС базируются на общей теории проектирования судов, системного подхода и методов оптимизации с использованием трудов В.В. Ашика, A.B. Бронникова, A.B. Букшева, А.И. Гайковича, Г.Ф. Демешко, А.И. Захарова, JI.M. Ногида, В.М. Пашина, Б.А. Царева, П.А. Шауба. В части проектирования рыболовных судов автор опирался на работы Н.Ф. Воеводина, А.И. Ракова, Н.Б. Севастьянова, Г.В. Аракельяна, М.В. Войлошникова, В.П. Иванова, С.И. Логачева, Ю.Л. Макова, Е.В. Маслюка, М.В. Набикановой, Ю.И. Нечаева, В.В. Ярисова. В работе использованы печатные издания и другие доступные материалы института «Гипрорыбфлот» (С.-Пб.) и его сотрудников (В.Е. Астахова, Э.В. Барковой, С.И. Белкина, Ю.В. Гапановича, К.С. Зайчика, Э.О. Егорова, Е.В. Каменского, В.И. Косульникова, Д.Д. Наумова, В.А. Романова и др.) по систематизации, анализу и обобщению данных по рыболовным судам и их эксплуатации, отслеживанию и формированию тенденций их развития. При сборе сведений по современным рыболовным судам Вьетнама, технико-экономическим условиям их эксплуатации использованы исследования Мая К.Ч., Нгуеа К.В., Нгуена K.M., Нгуена В.Х., Нгуена Х.А., Лвина A.C., Фама Н.Х.

Способы исследования и проектных решений.

Для решения задач, поставленных в работе, использованы методы теории проектирования судов, теории корабля и конкретные способы проектного обеспечения мореходных качеств, теории вероятностей, математического моделирования, численного математического эксперимента, оптимизации и экономического анализа.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования.

Создана математическая модель судна нового типа (НРС) и его эксплуатации для задач оптимизационного выбора характеристик и элементов судна на ранних стадиях его проектирования. Принципы, положенные в разработку этой модели, в частности - предваряющий выбор мощности главного двигателя, что обеспечивает перевод соответствующих масс и объемов в категорию независимых величин и упрощает процесс расчетов, могут быть использованы при разработке моделей ряда судов другого назначения.

Практическая ценность работы. Выполненные исследования направлены на практическое использование разработанных математических моделей и программ в проектно-конструкторских и исследовательских организациях, что обеспечит повышение уровня технико-экономического обоснования ха-

рактеристик судна и поиск наиболее эффективных решений в обеспечении промысла в отдаленных районах прибрежного рыболовства Вьетнама.

Достоверность результатов исследований базируется на выверенной исходной информации и реконструктивном анализе данных в случае их неполноты. При разработке модели и ее использовании осуществляется ее тестирование с обеспечением адекватности по исходным судам-прототипам. В ходе исследований используются апробированные функциональные зависимости и методы теории проектирования судов, математической статистики и технико-экономического анализа.

На защиту выносятся:

- концепция технологически оснащенных рыболовных судов наливного типа для Вьетнама,

- математическая модель НРС и их эксплуатации для задач технико-экономического анализа их характеристик,

- методика оптимизационного выбора характеристик и элементов НРС для удаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама.

Внедрение. Разработки диссертации нашли внедрение в учебном процессе БГАРФ и КГТУ при преподавании дисциплин проектного цикла и в рамках дипломного проектирования НРС.

Апробация работы. Основные материалы и результаты работы докладывались и обсуждались: в 2011г. на 12-й межвузовской научной конференции аспирантов, докторантов, соискателей и магистрантов "Научно-технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров", г. Калининград; в 2011-2013г.г. на международных конференциях «Морская индустрия, транспорт и логистика в странах региона Балтийского моря: новые вызовы и ответы», г Калининград;

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из которых 3 авторских статьи и 8 статей подготовлено в соавторстве, где доля соискателя составляет от 50 до 75%. В изданиях, рекомендованных перечнем ВАК, опубликовано 4 статьи, 2 из которых в соавторстве (доля автора - от 50 до 75%).

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения и приложения. Объем - 195 страниц, в том числе 42 рисунков, графиков и блок-схем, 13 страниц приложения. В списке литературы 136 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, определены цель и задачи исследования, его информационная база, приведено краткое содержание глав работы и их апробация.

Первая глава диссертации посвящена постановке задачи исследования. В ней рассмотрены состояние сырьевой базы рыболовства Вьетнама и его промыслового судостроения, проблемы освоения удаленных районов прибрежного рыболовства. Рассматриваются тенденции в развитии мирового промыслового судостроения и формулируются задачи диссертационного исследования.

В минувшие десятилетия рыбохозяйственная отрасль Вьетнама получила значительное развитие и стала одной из ведущих его отраслей народного хозяйства, нацеленной на обеспечение экспорта морских продуктов и внутреннего потребления. Благоприятные условия прибрежного рыболовства обусловили бурное его развитие с доставкой улова на берег в охлажденном виде. Основу рыболовного флота страны составили маломерные (MPC) деревянные суда, подавляющее большинство которых продолжает строиться ремесленным способом. Резкий рост их количества привел к росту конкуренции и сокращению сырьевых ресурсов прибрежного рыболовства. Последующее освоение более продуктивных, но удаленных районов исключительной экономической зоны (ИЭЗ) Вьетнама и за ее пределами, привело к увеличению числа погибших судов. В результате был введен ряд ограничений, сокративших (до 7000 ед.) количество судов, используемых на морском промысле. Вместе с тем, опыт их эксплуатации показал, что возможности обеспечения их эффективности практически исчерпаны. Это обусловлено их малой грузоподъемностью, ограниченной сроками хранения охлаждаемого улова. Соответственно малы и размеры судов. Их возможность противостоять морской стихии может повышена при увеличении мощности и надводного борта. Эффективное освоение отдаленных районов неизбежно связывается с более крупными судами, оснащенными соответствующим производственным (промысловым, энергетическим, технологическим) оборудованием, обеспечивающим более длительный и продуктивный промысел. Выполненный анализ энерговооруженности современных рыболовных судов (рис. 1) показывает, что ее характеристика Км= =N<4/D (здесь N^à — мощность главных двигателей судна, кВт, a D — его полное водоизмещение, т) достигает значений 1,5-2,2. Наряду с этим используются современные орудия лова и промысловые схемы._

O.SO

О,25 ---------------------------------- -------------------------------1-------------.......

О Ю 20 ЗО 'tO SO бО ~70 SO ОО 1ЭЭ ПО 120 ХЗО 1Ю

Длина (L) , м

Рис. I Диапазон значений энерговооруженности зарубежных судов Важно также отметить достижения в уменьшении габаритов механизмов машинного отделения (МО) современных рыболовных судов, их размеров (1мо, м) и объемов (Умо, м3). На рис. 2-5 представлены данные по изменению этих величин и их соотношений по интервалу изменения мощности. Здесь L„„ — длина судна, м, W — объем его основного корпуса, м3. Объемные характеристики МО получены по опубликованным схемам общего расположения судов с использованием информационных технологий, включающих системы AutoCad, Rhinoceros и Orca3D, по схеме, представленной на рис.6.

Рис.2. Зависимость длины МО от мощности ГД зарубежных судов

Рис. 3. Относительная длина МО зарубежных судов

Рис. 4.Зависимость объёма МО т мощности ГД

Рис. 5. Относительный объём МО зарубежных судов

1 .Выбор базового судна и генерация его ТЧ в системе AutoCad

2.Воспроизведение ТЧ базового судна в системе 3-мерного изображения Rhino и Orca3D

1

5.Аффинное преобразование ТЧ в размеры исследуемого судна

|

3.Воспроизведение отсеков корпуса базового судна (палубы и переборки) б.Воспроизведение отсеков корпуса исследуемого судна (палубы и переборки)

4.0пределение и сверка объемов и других геометрических характеристик отсеков базового судна

7.0ценка объемов и других геометрических характеристик отсеков исследуемого судна (элементов статистической выборки)

Рис.6. Схема организации реконструирования характеристик исследуемого

судна

Учет рассмотренных факторов приводит к разработкам новых рыболовных судов, характеризуемых кардинальными изменениями их концепции. В данной работе основное внимание уделено анализу концепции, получившей в мировом рыболовстве последнего десятилетия значительное применение. Она воплощается в рыболовных судах, которые могут быть названы наливными (НРС). Это суда различного класса и особенностей их назначения по видам орудий лова, степени обработки улова и др. Основным в концепции НРС явля-

ется использование на судне танков с охлажденной жидкои средой жидким льдом, рассолом, способных обеспечить оперативный прием пиковых уловов и их быстрое охлаждение или заморозку. Комплексное решение проблем освоения удаленных районов рыболовства Вьетнама требует осмысления действующих и проработки новых концепций рыболовных судов, и их проектно - методического обеспечения. При анализе концепции должны учитываться научно-технические достижения, направленные на повышение эффективности и безопасности промысла. Эти вопросы рассмотрены во второй главе диссертационной работы.

Основные производственные операции

Функциональное обеспечение

Подготовка судна к рейсу и переход в район промысла

СЭУ: ^

Промысел рыбы

СЭУ: N5.

Выливка улова в сырьевой бункер для охлаждения и предварительного хранения

| Сортировка улова и его разделка |

Пр.

р.муки

р.м^:

Консервирование

Заморозка продукции

Слип, СЭУ: КРг, Ы5е, Сырьевые бункера (У5ы): СМ

Рыбцех: (С>оЬп): пек

Рыбцех((2„гаг), ВКЛ^укр), РМУ(0 гти ), <Э,еГ, Окой N БЄ, Пек

Складирование продукции Хранение мор. продукции

Доставка рыбной продукции в порт и ее разгрузка

Трюмы: Уге^УтьУукр, СЭУ: Ог,г, №.

СЭУ: N^4, ОгеГ, №е Грузовые средства

Рис. 7. Производственные операции траулера-завода традиционного типа и обеспечение их функционирования

Концепция судна формируется характером его производственных операций и их функциональным обеспечением. Основные производственные операции рыболовного судна (РС) включают в себя его подготовку к рейсу, переход в район промысла, поиск и добычу морепродуктов с последующей их переработкой в различные виды продукции, сохранение этой продукции и доставку ее в порт для реализации. Наибольшим разнообразием и полнотой отличается технологический процесс переработки улова на траулере-заводе (рис. 7). При подготовке к рейсу судно бункеруется, принимая на борт необходимые запасы топлива Р(р, воды Рру, провизии Ррг, тары Р(аг, промыслового и др. снабжения. Переходы судна обеспечивает судовая энергетическая установка (СЭУ) с главным двигателем мощностью кВт.

Вспомогательные дизель-генераторы и валогенераторы поставляют электроэнергию общесудовым потребителям. Работу с орудиями лова обеспе-

чивают промысловые механизмы соответствующей мощности Ырг. Улов направляют в охлаждаемые сырьевые бункера объемом У5ы, м3, затем в рыбцех (для машинной и/или ручной разделки и заморозки) и в трюмы для хранения при 1°<-25°. Рыбцех могут оснащать вспомогательным консервным производством (ВКП) для изготовления печени трески, рыбной икры и пр. Отходы обработки утилизируются в рыбомучной установке (РМУ), работу которой обеспечивает котельная установка производительностью (?коь т пара в час. Складирование рыбной муки и консервов предусматривается в теплых или охлаждаемых трюмах (У™, и Уукр). Отсутствие РМУ предполагает доставку отходов обработки на берег.

Основные производственные операции Функциональное обеспечение

1.Подготовка судна к рейсу и переход в район промысла

2.Промысел рыбы

З.Выливка, сортировка и передача улова в наливные танки для охлаждения

4.Передача рыбы из танков в рыбцех

I

5.Сортировка (и разделка) рыбы

8.РМУ

7.Консерви-рование

б.Заморозка продукции

10.Складирование рыбной продукции в сухих трюмах

I

9.Хранение в сухих танках (t=-25°)

11.Доставка рыбной продукции в порт _и ее разгрузка_

Суд. запасы: Ptp, Ppv, Ррг, Рш _СЭУ: NEd_

СЭУ: Ngd, NPr, Nse

Рыбонасос, наливные рефтанки (Vnti), Qref.Nse

Рыбонасос, бункер рыбцеха

_iYsbi)_

Рыбцех: (Qobri): N se. Пек I

Pbl6Hex(Qmor), PMy(Qimu), ВКП((?укр) Qref, Qkol. Nse, Пек

Трюмы: Vnti,Vrai,Vvkp, СЭУ: Qref,Nse

СЭУ: Ngd., Qref, Nse Грузовые средства

Рис. 8. Производственные операции рыболовного судна наливного типа (НРС) и обеспечение их функционирования Среднесуточная производительность РС зависит от его промысловой производительности и от номинальных значений производительности технологических линий по разделке улова (РоЬп)> его заморозке (С?тог), утилизации отходов обработки ((5птш), ВКП ((2Укр). Эти значения определяются по результатам ТЭА характеристик судна и предусматривают резерв их производительности для возможности освоения тех пиковых уловов, которые в большой мере формируют эффективность промысла. Этим обуславливается более высокая насыщенность оборудованием и энерговооруженность РС в сравнении со многими судами иного назначения.

Укрупненная схема основных производственных операций и их функционального обеспечения для НРС, практически исключающих резерв производительности энергоемких технологических линий судна, представлена на рис. 8.

Она предусматривает применение технологических приемов хранения и обработки улова и рассмотренных научно-технических достижений, а именно:

а) использование современных орудий лова и промысловых схем с характеристиками, соответствующими задаваемой мощности главных двигателей судна,

б) бережное отношение к улову, предполагающее использование рыбонасосов при его приемке на борт судна и транспортировке охлажденной продукции,

в) применение современного рефрижераторного оборудования с его гибким использованием как в охлаждающем, так и замораживающем режимах,

г) конструктивное оборудование рыбных танков, приспособленных для хранения как охлажденной рыбы наливом, так и мороженой рыбы в осушенных танках.

Представленная схема охватывает вариации особенностей назначения судов: свежьевые, морозильно-свежьевые, посольно-свежьевые, морозильные, варианты судов с развитым технологическим процессом.

Сформированная схема производственных операций НРС и обеспечения их функционирования открыла возможность разработки соответствующей математической модели (МНРС), необходимой для осуществления ТЭА характеристик этих судов с заданными ТЭУ их эксплуатации. Эти материалы представлены в третьей главе диссертации.

В основу МНРС положены принципы, сформулированные для моделей традиционных рыболовных судов. Применительно к поставленной задаче они заключаются в целостном и детализированном представлении судна с использованием в проектных расчетах обобщенных статистических зависимостей. В качестве прототипов привлекаются современные суда, которые наиболее полно отвечают замыслам проектанта и уже аккумулируют определенный комплекс научно-технических достижений и соответствующих проектных нормативов. Индивидуальные особенности прототипа учитываются в ходе выполнения расчетов. Это обеспечивает возможность корректного поиска лучших проектных и организационных решений, адекватных тем изменениям технического задания проекта, которые внесены (в сравнении с исходным судном) в его эксплуатационные характеристики и ТЭУ промысла.

Дополнительные особенности технического блока модели, формирующего элементы судна, сводятся:

а) к предваряющему выбору главного двигателя НРС, мощность которого кВт наряду с состоянием сырьевой базы района промысла определяет промысловые возможности судна,

б) к использованию уравнения вместимости в пределах основного корпуса \Ук, м3, в котором сосредоточены основные производственные помещения судна, формирующие его размеры.

В результате система уравнений проектирования для НРС приводится к

виду:

1. Нагрузки: 0=^1',(О,N„1.,В, А„,...), 2.Плавучести: gD=gpLBTS,

3.Вместимости: ГГ*=З^ВП Щш

4. Поперечной начальной остойчивости: И/В=/(В,Н,Т,а,3,ф,

5. Характеристик формы корпуса: 1,6, а,р.

Уравнение нагрузки_Таблица 1

N Статьи нагрузки, т Функц. зависимости Примечания

1 Корпус металлический Ртк=РкСркМр(1.05-18М/106) Мр=ЬрВНр

2 Оборудование корпуса Рок=РакСрок Мр Нр=(1+Кп)Н

3 Главный двигатель и механизмы Ррп=Р%тСррпЫ%<1

4 Электрооборудование Ре=РеСреЫе

5 Промысловое оборудование Ррг=РргСррг(Ы&+Ыри)

6 Оборудование рыбцеха Ргс=РгєСргеУ_£)гсі @оЬг, фтог, @укр

7 Рефрижераторная установка Рге1=РгегТ@ге(

8 Рыбомучная установка Ргтц— Ргти@гти

9 Котельная установка Ры~ Р ко! О ко! £)кт~0.1 Огти

10 Твердый балласт Ріь=ріьй

11 Запас водоизмещения Ргур =Рг\р[)

Водоизмещение порожнем О„=УЛ-П)

12 Рыбная продукция (брутто) РцпКцг

13 Судовые энергозапасы Рі ~РііЛ уїКіар

14 Экипаж и провизия Рер=РерНек

15 Пресная вода Рру=РруПек

16 Котловая вода Ръ/=рь>0ш

17 Судовое снабжение Рт

18 Дополнительный дедвейт РгА*=РгА«0

Дедвейт

Полное водоизмещение судна

Здесь £> — расчетное водоизмещение судна, т, принимаемое для случая нагрузки, соответствующему снятию с района промысла; N^1, ¡\гих, Ыри, кВт, - мощности главного двигателя, дизель-генераторов, валогенераторов, подруливающих устройств; Р^т, и 1¥р,, м3,- составляющие уравнений масс и вместимости; Ь, В, Н, Т- главные размерения судна, м, (его длина, ширина, высота борта и осадка); 1=Ь/ф/р),/3, 8, а, Р - относительная длина судна и коэффициенты его полноты (общей, вертикальной, конструктивной ватерлинии и мидель - шпангоута); относительная аппликата центра тяжести судна в грузу; А — метацентрическая высота, м; АУ, — автономность судна, сут; 5к — коэффициент полноты корпуса судна на уровне верхней палубы.

Статьи нагрузки судна Р, представлены в табл. 1, где р, - значения измерителей масс, а Ср,- коэффициенты изменения (и/или принятия новых технических решений).

Уравнение 3 отражает требования к вместимости основного корпуса, объем которого определяется выражениями 1Ук=Зк1ВН=0(И/Т)аЪ. Расчетные формулы потребных объемов IVр1 представлены в табл. 2, где м», - измерители объемов, а С«,/, К,:„ икс- соответственно коэффициенты изменения, учета изоляции и набора в грузовых помещениях судна, неиспользуемых объемов корпуса.

Уравнение вместимости _Таблица 2

N Потребные объемы, м3 Функциональные зависимости

1 Машинное отделение Wm-WmCwmNm

2 Промысловый комплекс и ПУ Wpr=\VprNgd+ WpuNpu

3 Рыбцех Wrc=WrciCwrcY.Qrci

4 Помещения для экипажа Wek= 12CwekTlek

5 Цистерны топлива и масла W, = 1.2P,

6 Пресная и котловая вода Wv=I.2(Ppv+Pb>)

7 Рыбные трюмы (танки) Wrt= (PgrszKpgrs PgrmzKpgrm)/fCizrt

8 Склад рыбной муки Wm=2.3PrJK,z„

9 Склад консервов Wvkp = 1.8Pvkp/K,zn

10 Судовое снабжение Wsn=2.5Psn/Kizn

11 Отходы обработки Wo,1=1.1 Pcx

12 Дополнительные объемы Wd= kcWk

Вместимость корпуса судна Wk=D(H/T)a'5 = YWpi

В качестве уравнения остойчивости 4 принимается выражение для относительной метацентрической высоты Иь=И/В. Как показали исследования К.Ч. Мая, ее значения при В/[¡<2.2 зависят от отношения Н/Т и в первом приближении определяется как Ьь=0,2(1.9-Н/Т). Параметры формы, используемые при решении системы уравнений проектирования, приведены в п.5. Их значения назначаются проектантом или определяются по соответствующим формулам.

Исходными данными для выполнения проектных расчетов (см. блок-схему на рис.9) являются характеристики используемого прототипа (блоки 12) и значения характеристик ТЗ проекта (блок 3). Расчеты элементов и других характеристик проекта (блок 6) осуществляются способом последовательных приближений (блоки 4 и 5) и отражены в табл. 4.

Первичное значение водоизмещение проекта D (п.1) и заданная мощность главных двигателей Ngd позволяют оценить скорость судна (п.2), для чего используется одна из известных формул мощности, соответствующая судну рассматриваемого класса. Расчеты энергообеспечения проекта (п.п.3-5) также осуществляются по методике для рыболовных судов. Характеристики формы корпуса судна (п.6) выбираются проектантом по прототипу или с использованием эмпирических формул, а в ходе вариационных расчетов могут быть подвергнуты соответствующему анализу. Расчеты вместимости судна (п.п.7-8) позволяют установить ее взаимосвязь с кубическим модулем (п.9) и

определить (п.12) значение соотношения Я/Т. Поперечные размеры судна определяются в результате решения уравнения остойчивости.

І.Основньїе характеристики прототипа

I

2.Расчеты измерителей и других характеристик прототипа (табл. 3)

З.Характеристикн ТЗ варианта проекта

4.Расчеты элементов и других характеристик проекта (табл. 4)

да 1 —S.DrïD ~~—— ——-__ D=D+dD ---

нет

6. Элементы и другие характеристики варианта проекта: D, N, С A, L, В, H, Т, V, Fr, 1, S, а, Д <р, х, П

7.Эксплуатац11011110-эк0110М11ческий блок модели (табл. 5-7) с формированием рекомендаций по корректировке ТЗ проекта

8. Производительность судна и показатели его эксплуатации:

Psnr, Pobrr, Psnm, Pobrm, Pvhp, Prm, Potx, Ssrl, Csr, Frezl, Seb, Fit, Fкар

Рис.9. Блок-схема расчета элементов рыболовного судна

Расчеты измерителей исходного судна_Таблица 3

N Наименование Функциональные зависимости

1. Водоизмещение исходного судна, т Do, V„=D,Jp

2. Коэффициент общей полноты &= Vo/(LpBT)o

3. Относительная длина судна /„= Lpo/Vo1/3

4. Коэффициент формулы мощности C„o= Do" Vson/NgJo

5. Измеритель мощности пром. механизмов a,io=N,b/N^do

6. Мощность электропотребления, кВт Nepo=0,04Do+0.04lNgdo+ + Qrefo + Qobro+2, 72Qrmuo

7. Коэф-т резерва электрообеспечения Rseso = (Ndg0 + N*f,0)/(Nep0 +N1I0)

8. Относительная метацентрическая высота hBo=0,0l5+0,25Hto4S

9. Метацентрическая высота, м, и коэффициенты уравнения остойчивости ho=hnoBo; qio=I.017ao/(ao+&); q2o=1.03ao2/ (l2So)

10. Аппликаты центра тяжести судна, м Zgo—QloTo+q2oBo2/To-ho; Ço=Zgo/Ho

11. Объем и коэф-т полноты корпуса судна \Vk,,=D„H<„aS; Sko=Wko/(LpBH)o

12. Измеритель водоизмещения порожнем Pzdxvo — (Dwo-Dw)/Do

13. Расчетная оценка расхода топлива, т/сут. pto=4.5(Nf>do+Nepo)/103+0,064Qkoto

14. Коэффициент расхода топлива Cdto —Pia/(ptaA vto)

15. Измеритель доп. дедвейта Pzdwo = (Dwo-¿X>woi)/Do

16. Коэффициент неиспользуемых объемов Kca = (Wko-BVpoi)/Wko

Последующие расчеты нагрузки (п.18) определяют невязку сЮ исходного (п.1) и расчетного (п. 19) значений водоизмещения. Уточненное его значение принимается за исходное (п.1). Итерационные расчеты в рамках способа

последовательных приближений повторяются до решения уравнения масс (до 3-5 раз), когда невязка водоизмещения <й) принимает незначимое значение (сЮ<1т).

Проектные расчеты_Таблица 4

N Наименование Функциональные зависимости

1 Исходное водоизмещение проекта, т D=Pxr/rjgm

2 Скорость судна, уз Vs=exp(n~ ' ln(v"(Ngj/Nzj<,)(DJD)'"))

3 Производительность котельной (т пара/час) и рефрижераторной (кВт) установок Qkol=0. IQrmu Qref=0,16Pgr+5,62Qmor

4 Потребная мощность электрообеспечения Ne=(Nep+Nn+ Npu)R,es

5 Полные запасы топлива, т Ptm =A vtzPtCdt

6 Характеристики формы корпуса S, q>, a,l=f(Fr=0.1644vs/Lp'/2)

7 Объем корпуса судна, м3 Wk=DH,aS

8 Потребная вместимость корпуса, м3 WP=BVi (см. табл.2)

9 Значение кубического модуля, м3 (LpBH)=Wp/ök

10 Длина судна, м, и произведение (ЬРВТ) LP=IV,/3; (LpBT)=D/(p5Lp)

11 Произведения (ВН) и (ВТ) (BH)=(LPBH)/LP; (BT)= (LpBT)/Lp

12 Отношение Ні=Н/Т H,=(BH)/(BT)

13 Уравнение остойчивости: исходное и преобразованное (относительно Ві=В/Т) hB=qi/B,+q2Br^H/B,; B,2-(lw/q2)B,+iqi-CH,)/q2=0

14 Коэффициенты квадратного уравнения Z2=0,5hB/q2; Zi=(qi-CH,)/q2

15 Значение В< B,=Z2+(Zi2- Z3)" 5

16 Размерения судна, м B=f(BT)BiJ0S; T=(BT)/T; H=H,T;

17 Приведенная высота борта, м Hp=H(l+x.Sn)

18 Расчетное водоизмещение судна, т Dr=ZP, (см. табл.1)

19 Невязка и уточненное (для п.1) значение О dD=Dr-D; D=D+dD

Характерной особенностью проектирования рыболовного судна является тесная связь его характеристик с ТЭУ промысла. В частности, уловы и принятый технологический процесс их освоения с соответствующими значениями dobг> Kohr и Q, (блок 3 рис.10), самым непосредственным образом сказываются на бюджете времени рейса судна, его элементах, эксплуатационных и экономических характеристиках. Схема расчетов бюджета времени рейса, необходимых как в расчетах элементов судна, так и при определении его рейсовой производительности судна и эксплуатационных затрат, представлена в табл. 5.

Для судна с заданной грузоподъемностью Pgrz расчетное время лова /// определяется (п.8) как минимальное из трех значений, а именно:

• времени tigr (п.5), необходимого для заполнения рыбных танков основной продукцией промысла (мороженой рыбой в сухих танках и/или свежьем в танках наливом);

• времени лова, соответствующего автономности судна по топливу Utp (п.6);

• времени, учитывающего принятые (допустимые) сроки хранения свежья М п.7).

Расчеты бюджета времени рейса__Таблица 5

N Наименование Расчетные формулы

1 Скорость судна на переходах, уз, Vss=vs(0.82+0.0 ¡vs)

2 Время перехода на промысел (или обратно), сут tx=Rpr/(24vss)

3 Время стоянки в порту, сут, tsp=0.0765Pgr06S

4 Коэффициент выхода рыбной продукции Kobrf= l-dohr(l-Kohr)

5 Время лова по грузоподъемности судна, сут, tlgr—PgrKobrf/(KtarPul)

6 Время лова по запасам топлива, сут, tlip=(Avlz-tsp-2tx~tmz)/Ksht

7 Время лова по срокам хранения охлажденной рыбы, СуТ, (Х/=/ При От„г/Рхг>1) tlxr=(Txn-tx)Kil Kll=(l-Qmor/Psr)'1

8 Расчетное время лова, сут, tif=min(tiip, tigr, tixr)

9 Время на промысле, сут, t II fr Ї-

10 Время рейса, сут, tr=2tx + tpr+tsp

Для свежьевых судов время Ьхг является основным фактором, ограничи

зающим время промысла. Расчеты среднесуточной производительности судна Таблица

N Наименование Расчетные формулы

1. Вылов за сутки лова, т, Pui=KsbNgdKprs

2. Вылов за рейс, т, Pulr=Pul tr

3. Сырье для разделки, т, Probr=dobrP ul

4. Потребная £~)оЬг, т/сут, Qobrp ~Probr

5. Сырье, осваиваемое обработкой, т, Probr=min(Probr, Qobr)

6. Разделанная охлаждаемая рыба, т, Pobrr=Kobr Probr

7. Неразделанная охлаждаемая рыба, т, Psnr—Pul' Probr

8. Фактич. коэф-т выхода готовой продукции по судну Kobrf=l-dobr(l- Kohr)

9. Потребная <2тог, т/сут, Qmorp=Pobrr~^~Psnr~Psr

10. Мороженая разделанная рыба, т, Pobrm=min(Psr, Qmor)

11. Остаток разделанной охлажденной рыбы, т, Pobrr~Pobrr~ Pobrm

12. Оставшийся резерв (¿тог, т/сут, dQmor=Qmor -Pobrm

13. Мороженая неразделанная рыба, т, Psnm= тІП(Psnr, dQmor)

14. Остаток неразделанной охлажденной рыбы, т, Psrtr= Psnr~Psnm

15. Остаток всей охлажденной рыбы, т, Psr ~Psnr~^~ Pobrr

16. Консервированная продукция, т, Pvkp=Q\kp

17. Отходы обработки улова, т, Potx~Probr ~Pobrr—Pvkp

18. Потребная Отт, т/суГ, Qrmup=Potx

19. Отходы, освоенные РМУ, т, Polxm=min(Polx, Qrmu)

20. Рыбная мука, т, Prm — 0,22 Potxm

21. Отходы, не освоенные РМУ, т, Potx—Potxr Potxm

22. Мороженой продукции за рейс, т, Ptrmr=( Pobrm+Ps„m)Uf

23. Охлажденной продукции за рейс, т, Ppsr=( Pobrs+Psnjtlf

24. Рыбной муки за рейс, т, Prmr~ Prmtlf

25. Отходов обработки за рейс, т, > ■ч II

26. Суммарная стоимость продукции за сутки лова Ssü=Ks<ZSi

27. Суммарная стоимость продукции за рейс Ssr= tlfSslI

28. Стоимость продукции на сутки рейса Ssrl =Ssr/tr

Для морозильно-свежьевого варианта, предусматривающего частичную

заморозку улова, время лова увеличивается в Кп раз (см. п.7) с ростом доли

количества сырья Psr, направляемого на заморозку. При Qm(JPsr>l, т.е. когда производительность морозильной установки достаточна для заморозки всего поступающего сырья, судно становится морозильным, для которого сроки хранения рыбной продукции практически не ограничены (в этом случае Кц=1).

Расчеты производительности судна за сутки лова Рр, (блок 7 рис.10) отражены в табл. 6. Среднесуточный вылов Pui (п.1) определяется по состоянию сырьевой базы района промысла Ksb (в результате обработки соответствующих данных по уловам других судов) с учетом мощности главных двигателей судна и усовершенствований (в сравнении с исходным судном-прототипом) его промысловой системы Kprs.

Техническое задание, сформированное в блоке 3 рис.10, предопределяет соответствующие возможности НРС по обработке части (d0br) или всего улова, а также по его заморозке, утилизации отходов в РМУ и вспомогательному консервному производству. НРС позволяет не резервировать производительность технологического оборудования судна, что характерно для традиционных судов с сухими трюмами, а коэффициент использования этого оборудование в течение рейса повышается.

Перемножение полученных (п. 13-20) значений среднесуточной производительности судна PPi на время лова за рейс определяет рейсовую производительность судна в натуральном (Ррт), а при умножении ее на цены продукции Ср, - в стоимостном (Sri) исчислении. Деление ZSW (п.35) на время рейса t, определяет среднесуточную производительность судна за сутки рейса.

Расчеты затрат и экономических показателей_Таблица 7

N Наименование Расчетные формулы

1 Стоимость судна, тыс. $, Sk=Csk(CdpDp+CnmNm)

2 Стоимость судна, отнесенная на время рейса, тыс. $, Skr=Sktr/365

3 Топливо и смазочные материалы на рейс, тыс. $, C,pr=C,pP,l(tr-Up) /10і

4 Коллективное питание на рейс, тыс. $, Cpitr=Cpunektr/103

5 Зарплата экипажа на рейс, тыс. $, Czpl^Cmoinektr/103

6 Отчисления на ЕСН и охрану труда, тыс. $, Cnalr=Cnal Czplr

7 Тара и вспомогательные материалы, тыс. $, Ctarr=Clar Ssr

8 Износ и ремонт орудий лова, тыс. $, Colr=C„lPulr/103

9 Лицензионные затраты, тыс. $, Clicr=ClicPulr/103

10 Ремонтный фонд на рейс, тыс. $, Cremr=Crem Skr

11 Амортизация за рейс, тыс. $, Camr=0.15 Skr

12 Эксплуатационные расходы за рейс, тыс. $, Csr=KxsSCi

13 Финансовый результат за рейс, тыс. $, F*rezr~ Ssr~ Csr

14 Финансовый результат на сутки рейса, тыс. $, Frezl —Frezr/tr

15 Себестоимость продукции Seb = Csr/Ssr

16 Финансовый результат на 1 т добываемого сырья, $/т FIl=Frezr/P utr

17 Эффективность капиталовложений, %, Fkap=1 OOFreir/Skr

Расчеты эксплуатационных затрат судна (блок 8 рис.10) осуществляются за рейс и также приводятся к суткам рейса (табл.7).

В качестве основных экономических показателей судна рассматриваются финансовый результат, полученный из 1 т добываемого сырья (Fil), себестои-

мость продукции (Seb) и эффективность капиталовложений F/ьр- Исходное судно-прототип может рассматриваться в качестве варианта проекта, виртуально направляемого в заданный район промысла. Результаты выполненных расчетов являются основанием для его экономической экспертизы и соответствующего заключения о целесообразности эксплуатации в этих ТЭУ. Сопоставление данных по группе судов и/или их проектов позволяет выделить те варианты судов, которые в заданных ТЭУ эксплуатации наиболее эффективны. Представленная математическая модель рассматривается как восполнение пробела в современном методологическом обеспечении проблем ФРП и как необходимый аппарат ТЭА для достижения эффективности и конкурентоспособности рыболовных судов наливного типа. При четком представлении всей совокупности ТЭУ эксплуатации рыболовных судов (в первую очередь — характеристик состояния сырьевой базы районов промысла и элементов ценовой политики), это позволяет решать ряд проблем ФРП, актуальных как для проектантов, так и для эксплуатационников. В их числе - осуществление экономической экспертизы действующих судов и их проектов в заданных ТЭУ их эксплуатации, решение задач расстановки и пополнения флота, оптимизационное проектирование рыболовных судов наливного типа в широком спектре особенностей их назначения.

Результаты оптимизационных исследований характеристик НРС, выполненных методом вариаций, рассмотрены в главе 4. Они, в частности, показали, что при осуществлении ТЭА важным аспектом повышения эффективности промысла является соответствие:

• автономности судна по запасам топлива с его грузоподъемностью (в целом (Pgrr) и по основным видам вырабатываемой мороженой (Pgnnr) и/или охлажденной (Pgrsr) продукции) и допустимыми сроками хранения свежья (Тхгг),

• производительности технологических линий судна (Q,) принятой схеме освоения улова с заданными значениями доли улова, направляемого на обработку (dobr), и коэффициента выхода готовой продукции (Каьг),

• грузовместимости складских помещений для субпродуктов (вспомогательного консервного производства PVkp, рыбной муки Pgrmr> а также отходов обработки Poixr, доставляемых в порт при отсутствии на судне РМУ) их количеству, вырабатываемому на судне в течение рейса, а также

• сокращение запасов топлива (К^р), предусматриваемых в расчетном случае нагрузки (при снятии судна с промысла с последующим его возвращением в порт) зачастую в избыточном количестве.

Удовлетворение этих требований осуществляется в рамках способа последовательных приближений, для чего по результатам выполненного цикла расчетов моделью формируются рекомендации по корректировке значений рассмотренных характеристик ТЗ. Оптимизационные исследования в широком плане ТЭА осуществляются при вариациях как характеристик судна (его грузоподъемности, мощности главных двигателей, производительности технологического оборудования и пр.), так и ТЭУ его эксплуатации (состояния сырьевой базы района промысла, его удаленности и пр.). Программное обеспечение

модели выполнено в удобной и доступной системе MathCad, открыто для пользователей и позволяет вносить коррективы, учитывающие наиболее существенные особенности судов и ТЭУ их эксплуатации.

Особенности модели определяются характером решаемых ею задач. Как показал опыт эксплуатации моделей разработанных ранее, сопоставительный ТЭА вариантов назначения судов эффективнее осуществлять в рамках способа постоянного водоизмещения. Для решения этих задач была разработана модификация модели МНРС, которая названа исследовательской (МНРСИ). В ней полагается, что для судна заданного водоизмещения D, т, и особенностей его назначения, формируемых задаваемой производительностью его технологических линий Qi, mJcym, требуется определить его грузоподъемность Pgr, m, автономность Ли, сут, необходимые на рейс запасы топлива Рт, т, их долю при снятии с промысла Кшр, экономические показатели эксплуатации в заданных ТЭУ (например, эффективность капиталовложений Рыр) и др. При вариациях мощности судна Ngd, кВт, значения указанных характеристик и показателей меняются, а их сопоставление позволяет найти оптимальный вариант распределения водоизмещения судна между его грузоподъемностью и энерговооруженностью с соответствующими судовыми запасами. Аналогичные расчеты, выполненные для других вариантов назначения судна (например, морозильно-свежьевого или морозильного судна с разделкой или без разделки улова) соответственно определяют их оптимальные варианты. Сопоставление этих данных позволяет выявить наиболее эффективные варианты назначения НРС для заданных ТЭУ их эксплуатации.

120 Fkap

Рис.10. Эффективность промысла при вариациях технологической оснащенности НРС

Разработка МНРСИ позволила выполнить ряд серий сопоставительных расчетов НРС, ориентированных на эксплуатацию в удаленных районах (R=250 миль) прибрежного рыболовства Вьетнама. В этих расчетах значения водоизмещения судов рассматривались в диапазоне, характерном для действующих MPC Вьетнама - от 60 до 240т. При выборе коэффициента энерговооруженности (Ngd/D) принято во внимание, что для вьетнамских судов водоизмещением D от 60 до 80т его значения изменяются в пределах 1...3.7, а при D>180t не превышают 1,3. Характеристики формы корпуса, также характерные для MPC, приняты постоянными: коэффициент общей полноты 6=0.65, продольной ср=0.72, КВл а=0.85. Относительная длина судов определялась формулой 1=4.04-3.1D/103. Рассматривался автономный траловый лов с неизменным коэффициентом сырьевой базы. В экономических расчетах уровень цен для всех вариантов расчетов принят неизменным. В качестве критерия эффективности принималась эффективность капиталовложений Fkap. Частное обобщение выполненного анализа представлено графически применительно к НРС водоизмещением D=240m и мощностью Ngd=360 кВт. Варианты назна-

чения НРС отмечены на рис. 10 рядом дискретных значений: 1 - свежьевое судно без обработки улова с регламентируемым сроком его хранения (7"дгг=5сут.), 2 - свежьевое судно, для которого сняты ограничения по Тхгг, и далее суда: 3 — морозильно-свежьевое, 4 - морозильное , 5 - морозильно-обрабатывающее , 6 — НРС-рыбозавод с РМУ и 7 - то же с ВКП.

Результаты выполненного ТЭА характеристик НРС для тралового лова, приближенных к удаленным районам прибрежного промысла Вьетнама, позволили утверждать следующее. Повышение эффективности промысла предполагает использование НРС увеличенного водоизмещения, оснащенных современным промысловым оборудованием и снабжением и предусматривающих развитой технологический процесс освоения улова. Этот процесс включает в себя разделку улова, заморозку продукции, вспомогательное консервное производство (ВКП) для наиболее ценных объектов промысла и/или их субпродуктов (икры, печени и др.) и утилизацию отходов. Таким образом, определяется экономическая целесообразность разработки проекта малого траулера-завода для прибрежного рыболовства.

Использование гибкой технологии рыболовных судов наливного типа позволяет минимизировать производительность его технологического оборудования, определяя ее без резервирования, характерного для традиционных судов. Ограничение численности экипажа предполагает использование автоматизации в работе оборудования. Общим результатом работ этого направления является повышение качества продукции, доставляемой на берег, в совокупности с ростом экономической эффективности промысла, мореходных качеств судна и его безопасности.

С учетом современного состояния промыслового судостроения Вьетнама, освоившего строительство рыболовных судов водоизмещением до 240т, наиболее предпочтительным представляется использование морозильно-свежьевых и морозильных НРС. Предлагаемые вариации НРС обеспечивают относительно мягкий путь развития рыбохозяйственной отрасли страны, позволяющий обеспечить практическое освоение проектирования, постройки и эксплуатации таких судов. Соответственно последующая серия оптимизационных расчетов осуществлена для этих судов водоизмещением в 240т с параметрами объема и масс СЭУ, соответствующими современным рыболовным судам, и с повышенной (до 7 чел.) численностью экипажа.

Выполнена однофакторная оптимизация, где в качестве фактора выступает мощность главного двигателя судна. Результаты оптимизации приведены на рис. 11 и 12, где Fkap — эффективность капиталовложений, Qm0r - производительность морозильной установки, т/сут., PgrSr - грузоподъемность судна по свежей продукции, т, Pgrmr - то же по мороженой продукции.

Результаты расчетов, в частности, показали, что рост мощности судна сопровождается снижением его грузоподъемности и автономности. Для обоих судов обеспечивается эффективность промысла. При малом водоизмещении морозильное судно с более высокой технологической оснащенностью по показателю эффективности уступает морозильно-свежьевому судну. В работе представлен также анализ влияния параметров проектирования на элементы и экономические показатели морозильно-свежьевого судна.

Рис.11. Оптимизация характеристик морозильно-свежьевого НРС й=240т

Рёп™,1 «ОР,* 60

Рис.12. Оптимизация характеристик морозильного НРС й=240т

—Ркгр -«-Рьгтг —Ив^иВт

В 5-й главе работы рассмотрены методологические аспекты оптимизационного проектирования НРС, приведены характеристика программного комплекса и практические рекомендации для его пользователей. Укрупненная

Информационная база проектирования

Технические характеристики рыболовных судов Графическая информация о судах ТЭУ эксплуатации рыболовных судов

>

Разработка концепции проекта судна Диапазон вариантов ТЗ проекта

>

Рис. 13. Укрупненная схема проектирования НРС

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы, определяющие ее научную и практическую значимость, заключаются в следующем:

1. Осуществлен анализ традиционных вьетнамских, российских и западноевропейских рыболовных судов и результатов их эксплуатации в условиях удаленных районов прибрежного рыболовства,

2. Для таких районов Вьетнама обоснована концепция перспективных рыболовных судов наливного типа с повышенной производственной (энергетической, промысловой и технологической) оснащенностью,

3. Разработана математическая модель наливных рыболовных судов МНРС для задач их проектирования, экономической экспертизы и технико -экономического анализа их характеристик,

4. Разработана исследовательская модификация математической модели наливного судна МНРСИ для определения характеристик и элементов судна способом постоянного водоизмещения,

5. На базе математических моделей создан программно-методический комплекс для технико-экономического обоснования характеристик и элементов наливных рыболовных судов,

6. По результатам оптимизационного анализа, выполненного в диапазоне водоизмещений в 60-240т, характерном для MPC Вьетнама, в качестве основного направления в повышении эффективности наливных судов определены рост водоизмещения судов в сочетании с повышением их производственной оснащенности,

7. В плане обеспечения эволюционного развития промыслового судостроения Вьетнама и освоения удаленных районов его прибрежного рыболовства в настоящее время в качестве наиболее перспективных судов определены морозильно-свежьевые и морозильные НРС водоизмещением в 240т с повышенной энергетической и промысловой оснащенностью.

8. Результаты оптимизационного анализа, выполненные для судов водоизмещением в 240т, определили перспективные варианты наливного рыболовного судна для удаленных районов прибрежного рыболовства СРВ.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

а) в изданиях, рекомендуемых Перечнем ВАК:

l.O проработке и развитии концепции рыболовного судна для удаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама/ Нго Дык Тханг, Нгуен Чунг Ань// - Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология, Изд. АГТУ, 2013. №1 (апрель).- с. 2837. (Автор - 75%),

2. О математическом моделировании рыболовных судов наливного типа для Вьетнама/ Нго Дык Тханг // Морские интеллектуальные технологии, СПб., 2013, №2(20), с. 17-20. (Автор -100%),

3. Концепция рыболовных судов наливного типа и методология их оптимизационного проектирования/ Иванов В.П., Нго Д.Т.// - Известия БГАРФ, 2013. №1. - с. 15-25. (Автор - 50%),

4. О рыболовных судах наливного типа для удаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама/ Нго Дык Тханг // Морские интеллектуальные технологии, СПб., 2013, №3 (21), с.15-18. (Автор -100%),

б) в других изданиях:

5. О некоторых характерных особенностях современных рыболовных судов и их математическом моделировании / Иванов В.П., Нго Дык Тханг// - Калининград: Материалы IX международной конференции «Морская индустрия, транспорт и логистика в странах региона Балтийского моря: новые вызовы и ответы», г. Калининград. - Изд-во БГАРФ, 2011- с.24-28. (Автор 50%),

6. Использование информационных технологий при реконструировании геометрических характеристик рыболовных судов для задач обеспечения статистического анализа / Нго Дык Тханг, Иванов В.П. // - Калининград: Материалы IX международной конференции «Морская индустрия, транспорт и логистика в странах региона Балтийского моря: новые вызовы и ответы», г. Калининград. - Изд-во БГАРФ, 2011,- с.123-127. (Автор 50%),

7. Вариации наливных судов для удаленных районов промысла Вьетнама / Нго Д.Т., Иванов В.П.// - Калининград: Материалы 12-й межвузовской научной конференции аспирантов, докторантов, соискателей и магистрантов "Научно-технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров", г. Калининград. - Изд-во БГАРФ, 2012 - с.29-34. (Автор 50%),

8. Основные производственные операции традиционных и наливных рыболовных судов и их функциональное обеспечение / Иванов В.П., Нго Д.Т.// -Калининград: Материалы X международной конференции «Морская индустрия, транспорт и логистика в странах региона Балтийского моря: новые вызовы и ответы», - Изд-во БГАРФ, 2012,- с.138-147. (Автор 50%),

9. Математическая модель наливного рыболовного судна для задач технико-экономического анализа его характеристик / Иванов В.П., Нго Д.Т.// - Калининград: Материалы X международной конференции «Морская индустрия, транспорт и логистика в странах региона Балтийского моря: новые вызовы и ответы», - Изд-во БГАРФ, 2012 - с.131-137. (Автор 50%),

10. Математическая модель для оптимизации характеристик MPC Вьетнама способом постоянного водоизмещения / Нго Д.Т.// - Калининград: Материалы X международной конференции «Морская индустрия, транспорт и логистика в странах региона Балтийского моря: новые вызовы и ответы», - Изд-во БГАРФ, 2012 —с.148-154. (Автор 100%),

11. Концепция и обеспечение оптимизационного проектирования рыболовных судов для Вьетнама / Нго Д.Т.// - Калининград: Тезисы докладов «Балтийский морской форум», секция «Судостроение и судоремонт», - Изд-во БГАРФ, 2013. - с.169-172. (Автор 100%).

Издательство СПбГМТУ, Лоцманская, 10 Подписано в печать 18.10.2013. Зах. 4568. Тир.70.1,1 печ. л.

БАЛТИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА ФГБОУВПО «КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

НТО ДЫК ТХАНГ

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НАЛИВНЫХ РЫБОЛОВНЫХ СУДОВ ДЛЯ УДАЛЕННЫХ РАЙОНОВ ПРИБРЕЖНОГО РЫБОЛОВСТВА СРВ

05.08.03 - Проектирование и конструкция судов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Иванов Владимир Павлович

Калининград,2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 .ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ 9

1.1 .Прибрежное рыболовство Вьетнама и его рыболовный флот 9

1.2.Современное состояние и тенденции развития малотоннажных рыболовных судов 21

1.3. Реконструирование характеристик зарубежных рыболовных судов 45

1.4.Вопросы методологии проектирования малотоннажных

рыболовных судов 54

1.5.Цели и задачи диссертационного исследования 60

Основные результаты по главе 1 62

2.КОНЦЕПЦИЯ РЫБОЛОВНЫХ СУДОВ НАЛИВНОГО ТИПА

И ВАРИАЦИИ ИХ НАЗНАЧЕНИЯ 63 2.1.Экономические аспекты обеспечения эффективности

рыболовных судов 63 2.2,Основные производственные операции рыболовного судна

и их функциональное обеспечение 66

2.3. Вариации назначения наливных рыболовных судов (НРС) 75

2.4. Сопоставительная оценка среднесуточной производительности

НРС по вариантам их назначения 77

Основные результаты по главе 2 84

3.РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЫБОЛОВНОГО СУДНА НАЛИВНОГО ТИПА И ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ 85

3.1 .Основные положения моделирования НРС 85

3.2.Технический блок модели МНРС 86

3.3. Эксплуатационный и экономический блоки модели МНРС 95

3.4.Модель МНРС как программный продукт и ее адекватность 104

Основные результаты по главе 3 119

4. ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК НРС 120

4.1 .Постановка задачи и факторы оптимизации 120

4.2. Модель НРС при задаваемом водоизмещении судна 122

4.3. Оптимизационный выбор вариантов назначения НРС

для прибрежного рыболовства 127

4.4. Анализ влияния параметров проектирования на элементы и экономические показатели НРС 142

4.5. Оптимизация характеристик НРС для удаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама 148

Основные результаты по главе 4 152

5.ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИОННОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАЛИВНЫХ РЫБОЛОВНЫХ СУДОВ 153

5.1. Методологические аспекты оптимизационного проектирования НРС 153

5.2. Характеристика программного комплекса и практические рекомендации для пользователей 157

5.3. Вопросы модернизации действующих рыболовных судов для освоения удаленных районов прибрежного рыболовства СРВ 165

Основные результаты по главе 5 168

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 170

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 173

ПРИЛОЖЕНИЯ 183

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Основу современного рыболовного флота Вьетнама до настоящего времени составляют традиционные маломерные суда (MPC), которые строятся в большом количестве и интенсивно осваивают сырьевые ресурсы в прибрежных районах исключительной экономической зоны (ИЭЗ) страны. Использование этих судов в удаленных (150-200миль) районах ИЭЗ и за ее пределами во-первых резко снижает безопасность их плавания в условиях открытого моря. Во-вторых, резко падает эффективность промысла, что обусловлено низкой технологической оснащенностью этих судов и малыми сроками хранения улова в тающем льду, принятом с берега. При неблагоприятной промысловой обстановке это вынуждает суда возвращаться в порт с незаполненными трюмами или (при продлении промысла) приводит к резкому снижению сортности доставляемого сырья.

В последние годы решению проблем проектирования MPC был посвящен ряд работ (по проектному обеспечению и экспертизе их мореходных качеств, 2010г., уточнению расчета масс и координат центра тяжести деревянных судов, 2010г., общепроектным проблемам и методике проектирования для условий Союза Мьянма, 2011г.). Отдавая должное результатам и практической направленности этих работ, отметим, что они выполнены в рамках традиционных особенностей рыболовных судов и практически не затрагивают важнейшие вопросы, связанные с повышением их эффективности за счет совершенствования технологических схем промысла, обработки и хранения улова. В данной работе для условий Вьетнама осуществлены разработки концепции перспективных рыболовных судов и методики их оптимизационного проектирования. В основе концепции - рыболовные суда наливного типа (НРС) с повышенной производственной (энергетической, промысловой и

технологической) оснащенностью. Созданное проектно-методическое и программное обеспечение направлено на решение актуальных проблем, включенных в Программу Министерства Науки и Технологии СРВ по развитию эффективного промысла в удаленных районах прибрежного рыболовства Вьетнама.

Объект исследования - рыболовные суда наливного типа (НРС) для Вьетнама и методика технико-экономического обоснования их характеристик.

Предмет исследования - концепция, характеристики и элементы НРС и способы их проектного анализа.

Цель исследования - проектное обоснование и технико - экономический анализ характеристик перспективных рыболовных судов наливного типа для удаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама.

Задачи исследования. Достижение поставленной цели предполагает решение ряда задач, включающих:

-анализ технико-экономических условий (ТЭУ) их эксплуатации и характеристик рыболовных судов для удаленных районах прибрежного рыболовства Вьетнама,

-разработка концепции НРС для заданных условий рыболовства Вьетнама,

- разработка математической модели для НРС и его эксплуатации, -формирование программного и методического обеспечения для задач технико-экономического обоснования характеристик и элементов НРС,

-оптимизационный анализ и графо-аналитическая проработка вариантов НРС для освоения удаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама. Информационная база исследования.

Разрабатываемые математическая модель и методика проектирования НРС базируются на общей теории проектирования судов, системном подходе и методах оптимизации с использованием трудов В.В. Ашика, А.В. Бронни-

кова, A.B. Букшева, А.Н. Вашедченко, А.И. Гайковича, А.И. Захарова, JI.M. Ногида, В.М. Пашина, Б.А. Царева, П.А. Шауба. В части проектирования рыболовных судов автор опирался на работы Н.Ф. Воеводина, А.И. Ракова, Н.Б. Севастьянова, Г.В. Аракельяна, М.В. Войлошникова, В.П. Иванова, С.И. Логачева, Ю.Л. Макова, Е.В. Маслюка, М.В. Набикановой, Ю.И. Нечаева, В.В. Ярисова. В работе использованы печатные издания и другие доступные материалы института «Гипрорыбфлот» (С.-Пб.) и его сотрудников (В.Е. Астахова, Э.В. Барковой, С.И. Белкина, Ю.В. Гапановича, К.С. Зайчика, Э.О. Егорова, Е.В. Каменского, В.И. Косульникова, Д.Д. Наумова, В.А. Романова и др.) по систематизации, анализу и обобщению данных по рыболовным судам и их эксплуатации, отслеживанию и формированию тенденций их развития. При сборе сведений по современным рыболовным судам Вьетнама, технико-экономическим условиям их эксплуатации использованы исследования Мая К.Ч., Нгуеа К.В., Нгуена K.M., Нгуена В.Х., Нгуена Х.А., Лвина A.C., Фама Н.Х.

Способы исследования и проектных решений.

Для решения задач, поставленных в работе, использованы методы теории проектирования судов, теории корабля и конкретных способов проектного обеспечения мореходных качеств, теории вероятностей, математического моделирования, численного математического эксперимента, оптимизации и экономического анализа.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования.

Создана математическая модель судна нового типа (НРС) и его эксплуатации для задач оптимизационного выбора характеристик и элементов судна на ранних стадиях его проектирования. Принципы, положенные в разработку этой модели, в частности - предваряющий выбор мощности главного двигателя, что обеспечивает перевод соответствующих масс и объемов в категорию независимых величин и упрощает процесс расчетов, могут быть использованы при разработке моделей ряда судов другого назначения.

Практическая ценность работы. Выполненные исследования направлены на практическое использование разработанных математических моделей и программ в проектно-конструкторских и исследовательских организациях, что обеспечит повышение уровня технико-экономического обоснования характеристик судна и поиск наиболее эффективных решений в обеспечении промысла в отдаленных районах прибрежного рыболовства Вьетнама.

Достоверность результатов исследований базируется на выверенной исходной информации и реконструктивном анализе данных в случае их неполноты. При разработке модели и ее использовании осуществляется ее тестирование с обеспечением адекватности по исходным судам-прототипам. В ходе исследований используются апробированные функциональные зависимости и методы теории проектирования судов, математической статистики и технико-экономического анализа. На защиту выносятся:

-концепция технологически оснащенных рыболовных судов наливного типа для Вьетнама,

-математическая модель НРС и их эксплуатации для задач технико-экономического анализа их характеристик,

-методика оптимизационного выбора характеристик и элементов НРС для удаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама.

Внедрение. Разработки диссертации нашли внедрение в учебном процессе БГАРФ и КГТУ при преподавании дисциплин проектного цикла и в рамках дипломного проектирования НРС. Программно-методическое обеспечение НРС принято в ПКЦ «Флот» (г. Калининград) и институте «Гипро-рыбфлот» (С.-Петербург) для использования в задачах технико - экономического анализа и проектирования НРС.

Апробация работы. Основные материалы и результаты работы докладывались и обсуждались: в 2011г. на 12-й межвузовской научной конференции аспирантов, докторантов, соискателей и магистрантов "Научно-

технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров", г. Калининград; в 2011-2013г.г. на международных конференциях «Морская индустрия, транспорт и логистика в странах региона Балтийского моря: новые вызовы и ответы», г Калининград;

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из которых 3 авторских статьи и 8 статей подготовлено в соавторстве, где доля соискателя составляет от 50 до 75%. В изданиях, рекомендованных перечнем ВАК, опубликовано 4 статьи, 2 из которых в соавторстве.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения и приложения. Объем - 195 страниц, в том числе 32 таблиц, 42 рисунков, графиков и блок-схем, 12 страниц приложения. В списке литературы 136 наименований.

^ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Указанная во введении необходимость разработки концепции перспективного типа рыболовных судов для отдаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама и методики их оптимизационного проектирования предполагает использование обширной и разноплановой информационной базы осуществляемого исследования. Эта база должна включать в себя сведения о современном состоянии:

• прибрежного рыболовства Вьетнама, его промыслового флота и технико-экономических условий (ТЭУ) его эксплуатации,

• мирового рыболовного флота для прибрежного рыболовства и тенденций его развития,

• методологии проектирования рыболовных судов и конкретных методик для осуществления проектного анализа их характеристик и элементов.

Критический анализ данной информации позволит наметить пути решения актуальной задачи по эффективному освоению отдаленных районов прибрежного рыболовства Вьетнама, конкретизировать направления данного исследования и сформулировать постановку его задачи.

1.1.Прибрежное рыболовство Вьетнама и его рыболовный флот

Проблемам промышленного рыболовства в странах юго-восточной Азии уделяется большое внимание со стороны исследователей, представляющих эти страны. К числу работ, выполненных по данной тематике, относятся исследования [66-68, 125-136], а за последние годы (2010-2012гг) - [49,

53, 65]. Их обзоры современного состояния прибрежного рыболовства соответствующих районов промысла за минувшие годы не потеряли своей актуальности и используются в данной работе с необходимыми дополнениями и в объеме, достаточном для постановки задачи последующих исследований.

Вьетнам (см. рис. 1.1.) - морская страна, протяженность морской границы которой составляет 3260км., а площадь исключительной экономической зоны (ИЭЗ) - более 1 млн. км Л

Морские биологические ресурсы Вьетнама богаты, разнообразны и характерны быстрой естественной воспроизводимостью. Они включают в себя более 2000 видов рыбных объектов, из которых более 130 относят к категории экономически ценных. Общее количество рыбных запасов оценивается в 4,2 млн. т. Для пяти районов вьетнамской акватории объем допустимых уловов (ОДУ) установлен в 1,67 млн.т.

Рис. 1.1. Карта ИЭЗ Вьетнама

Районы промысла относятся к зоне экваториально-тропических муссонов. Средние температуры воздуха на юге страны меняются от 26° С в декабре до 29° в апреле, а на севере - от 15° в январе до 28° в июле. Температура воды достигает наибольшего значения в августе (до 30°С), наименьшего - в феврале (в Тонкинском заливе - около 15°С).

Атмосферные явления в рассматриваемом регионе характеризуются активностью муссонов и тропических циклонов (тайфунов). Зимний муссон начинается в северной части моря в середине сентября, в средней части - во второй половине октября и в южной - в октябре. Он активен в период с ноября по январь и достигает полного развития в январе. Над северной и средней частями открытого моря его сила ветра достигает 5, а временами - до 6-7 баллов. Ветры зимнего муссона обладают большой устойчивостью и силой, что благоприятствует развитию штормового волнения и зыби. При скорости ветра более 12 м/сек волны могут достигать высоты до 7м при длине до 175м. В северной части моря повторяемость волнения в 5 баллов и более достигает 24%. Наибольшее волнение наблюдается в северной части моря, наименьшее - в южной. Летний муссон обычно слабее зимнего. Сила ветра в это время обычно не превышает 4-5 баллов, а сильная и умеренная зыбь наблюдается сравнительно редко (от 5 до 32%). Глубины в северной, юго-восточной и юго-западной частях вьетнамской морской акватории относительно невелики и характерны малым уклоном дна. Более 50% площади моря имеет глубину менее 50м [127]. Максимальные глубины достигают 100-300м.

В кратком изложении новейшая история развития рыболовства Вьетнама такова. В 60-е годы минувшего века рыбный промысел осуществлялся во внутренних водоемах или в прибрежных водах на удалении в 4-^-5 миль от берега. Для этого использовались парусные деревянные лодки длиной не более 15м. Лодки строились в разных концах страны и в большом количестве от-

дельными мелкими рыболовецкими артелями кустарным способом по дедовским заветам. Судостроения как отрасли промышленности во Вьетнаме не существовало до 1975г. Годовой вылов составлял около 200 тыс. т. морской продукции и шел на удовлетворение внутренних потребностей страны. Определяющую роль в последующем развитии рыбохозяйственной отрасли страны сыграли ее объединение (1976г.) и решения VI съезда Коммунистической Партии Вьетнама (1986г.) о начале проведения политики всестороннего обновления. Важными политическими факторами стали введение рыночной экономики с социалистической направленностью и усиление индустриализации и модернизации в экономическом плане развития страны. На протяженном ее побережье стали открываться порты с малыми и средними коммерческими предприятиями для снабжения маломерных рыболовных судов (MPC) топливом, водой и технологическим льдом. В нескольких портах были организованы рыбоперерабатывающие предприятия. Определенное развитие получило и промысловое судостроение, благодаря чему возросло количество MPC. Часть таких судов стала строиться с соблюдением Правил, за основу которых были приняты советские Правила классификации и постройки судов, но основная их часть продолжала (и все еще продолжает) строиться кустарным способом. С 90-х годов рыбное хозяйство Вьетнама приобрело преимущественно экспортную направленность. В 2005 году объем вылова достиг 3,3 млн. тонн, в том числе 1,75 млн. тонн - в открытом море, 190 тыс. тонн - на внутренних водоемах, 1,36 млн. тонн - искусственное разведение в прибрежной акватории. По данным FAO, в 2010г. Вьетнам занимает четвёртое место в мире по экспорту рыбы и рыбной продукции. Главными экспортными партнерами являются Япония (31%), США (23%), ЕС (16%), Китай (5%). Таким образом, рыболовство во Вьетнаме превратилось в одну из ключевых отраслей народного хозяйства страны с высокими темпами ее разви-

тия. При этом рыболовный флот определен в качестве одного из основных факторов ее развития.

В настоящее время численность рыболовных судов Вьетнам