автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Основы технического использования, обслуживания и ремонта контейнеров международного стандарта на морском транспорте

•УО* 9 * .

/ ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ 0,-Ъ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

БЛИНОВ Эдуард Константинович

ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА КОНТЕЙНЕРОВ МЕЖДУНАРОДНОГО СТАНДАРТА НА МОРСКОМ ТРАНСПОРТЕ

Специальности:

05.08.04 - технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства 05.08.19 - эксплуатация водного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ленинград - 1991

Работа выполнена в Арендном предприятии'Балтийское морское пароходство"

Официальные оппоненты: доктор технических наук ЛАЗАРЕВ Александр Николаевич доктор технических наук ДРАНИЦЫН Сергей Никитич доктор технических наук, профессор ВЕТРЕНКО Леонид Данилович

Ведущая организация - Институт проблем транспорта Академии

Защита состоится 21 июня 1991 г. в II час. в ауд. 235 на заседании специализированного совета ДП6.01.01 в Ленинградском институте водного транспорта

по адресу: 198035, Ленинград, ул.Двинская, 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " мая 1991 года.

наук СССР

Ученый секретарь специализированного совета

В.К.ЛОНАРЕВ

г ' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

о* I ,t.|

!Ак|Т у а л ь н о с т ь проблемы. Проблема повы-юния ¿эффективности международных контейнерных перевозок морским ранспортом,особенно-в заграничном плавании, 'является одной из ажнейших в современных условиях перестройки экономического меха-изма хозяйствования в СССР. Особое место в этой проблеме занима-т контейнерный парк , контейнеровозные суда и инфраструктура, беспечивашая их техническое обслуживание и ремонт. В настоящее ремя стоимость мирового контейнерного парка составила около млрд.долларов. Стоимость мирового контейнеровозного флота вмес-е с инфраструктурой его обслуживания, включая контейнерные тер -иналы, превысила 100 млрд.долларов и продолжает расти. Советские эрские контейнеровладельцы владеют 150 тысячами собственных кон-зйнеров в 20-футовом исчислении СДФЭ) и их численность увеличи -ается. СССР ежегодно строит более 45 тысяч ДФЭ,и в настоящее вре-I ведется строительство третьего в стране завода по изготовлению жтейнеров международного стандарта. Количество судовых контей->рных ячеек в СССР достигло 119 тысяч ДФЭ на 459 судах-контейне-|возах.

Всё морские бассейны страны имеют контейнерные терминалы в ставе торговых портов. Такие же терминалы имеют железные доро-Í, автопредприятия и речные пароходства. Аэрофлот также начал ревозить контейнеры международных стандартов на широкофозеляж-х самолетах.

При контейнерных терминалах созданы базы ремонта и техниче-ого обслуживания контейнеров различной мощности (например, в нинградском порту 8-10 тысяч ДФЭ в год). Расходы на техническое служивание и ремонт контейнеров в МШ> превышают 100 млн.рублей, том числе в инвалюте около 25-27 %.

Научное осмысление системы технического обслуживания и ремон- . контейнеров международного стаццарта имеет решающее значение является базисной проблемой в мировой и отечественной контейнер-Я транспортной системе (КТС). Основы управления и организации зтемы технического обслуживания контейнеров, являясь карпиналь-\ составляющей всего процесса контейнеризации, пока . недостаточ-научно обоснованы и очень скромно описаны в специальной литера-зе.

Имеются отдельные теоретические и прикладные исследования |бласти КТС, которые получили освещение в трудах советских и

зарубежных авторов. Но в большей степени они касаются коммерческого использования контейнерного парка.

В отечественной литературе конкретные цути, формы и методы повышения эффективности системы технического обслуживания и ремо та (ТО и Р) контейнеров остаются малоизученными. Хотя в США, например, создан и работает международный институт контейнеровладельцев IIСХ и его исследования приносят многомиллионные прибы ли его учредителям. Анализ библиографических данных, которыми мы располагаем в СССР, насчитывает 14 работ ,в той или иной степей излагающих проблемы КТС, в том числе 5 работ зарубежных авторов. В то -же время иностранная периодика очень значительна и объемна, так, например, только Англия издает 5 специальных журналов по раз личным вопросам контейнерного процесса.

В настоящее время в СССР в области технической эксплуатации контейнеров, включая ТО и Р, известны в основном различные инструктивные материалы, руководства и правила, в том числе Правила Регистра СССР и некоторых других иностранных классификационных о ществ. Поэтому настоятельно требовалось серьезное научное исследование, которое позволило оу дать операторам контейнерного парка теоретически обоснованные рекомендации в области технической эксплуатации контейнеров. Б диссертационной работе представлены теоретические основы действующих на практике процессов, что позволяет получить весьма значительный материальный эффект. В СССР, в настоящее время сложилось сложное и динамичное по своему существу контейнерное хозяйство. По своему качеству оно долдао соответствовать международным стандартам. Постоянно находящийся в ди намике транспортного процесса многотысячный парк контейнеров во всех циклах своего использования подвергается высоким нагрузкам, разрушениям и повреждениям. Происходящие процессы требуют глубокого анализа и теоретического осмысления. Разработанные в работе рекомендации, вытекающие из теории и практики одного из крупнейших контейнеровладельцев в СССР, которым является БМП, позволяют как показано в диссертации, реорганизовать систему ТО и Р как на уровне морских пароходств, так и в смежных транспортных отраслях страны.'

1{омплексная разработка научных и методологических основ раз вития новых форм и методов, на которых строится система технического использования, обслуживания и ремонта контейнеров междунар

1Г0 стандарта, представляет собой крупную народнохозяйственную габлему, Она требует научных исследований и практических решений, ■им в значительной степени был определен выбор темы диссертации, 1щее направление, основная идея и логика построения работы.

Цель и задачи исследования. Цель юсертационного исследования состоит в теоретическом обоснова-[и взаимосвязей и взаимозависимостей между эффективностью тех-(ческих решений в области системы технической эксплуатации кон-1йнеров международного стандарта и научными основами организа -[и управления данной системой. Система исследуется как единая |льшая система на отраслевом уровне, включая уровень морских па-ходств. Рассматривается морское пароходство одновременно как вделец контейнеровозных судов, собственного контейнерного пар. и иногда контейнерных терминалов по перегрузке с базами ТО и контейнеров, либо ремонтных депо при морских торговых портах. • Проблемы системы привязаны к новым технико-экономическим и сплуатационным показателям, впервые разработанным автором в оей монографии. Задачи, решаемые в рамках этой системы, рас-атриваются с использованием математических методов и методов стемного анализа с постановкой, теоретическим обоснованием и актическим решением отдельных составляющих проблемы. Исследуют-задачи, которые сформулированы следующим образом: анализ динамики контейнерных перевозок ; анализ особенностей контеЯнеровозного флота ; анализ отечественного парка контейнеров в составе ГСГС ; обоснование контейнера как транспортного средства и в же время как элемента морского транспортного судна ;

разработка научных основ технического использования контей-рного парка ;

технико-эксплуатационные обоснования единства судна и кон -йнера ;

исследование единства подходов в расчетах усилий, действую-х на судно и контейнер ;

разработка математической модели схемы идеализации конструк-и корпуса контейнеровоза, контейнеров и узлов их крепления ;

разработка математической модели силового взаимодействия кон-рукции корпуса и контейнеров ;

численное исследование на базе математических моделей усилий

взаимодействия контейнеров с корпусом судна ;

разработка метода расчета прочности контейнеров международного стандарта ;

исследование деформаций контейнеров при многоярусном штабелировании на судах ;

исследование влияния найтовых на деформацию контейнеров при многоярусном креплении, выбор и обоснование принципов оценки надежности их крепления (МСКН) ;

обоснование пределов прочности и жесткости палубных гнезд для крепления контейнерных найтовых ;

разработка системы технической эксплуатации контейнеров с обоснованием ее принципов, структуры и функционирования ;

исследование принципов управления системой, рассмотрение ее целевой функции с выработкой критериев оптимальности ;

определение технико-эксплуатационных показателей использования контейнеров соразработкой моделей по оптимизации локаль -ных задач ремонта и технического обслуживания.

Постановка задачи. Процесс контейнеризации, динамично развивающийся в мире, необратим. Уже можно уверенно говорить о создании международной контейнерной транспортной системы (КТС), в состав которой органически входит КГС СССР. Особую часть системы составляют морские контейнерные перевозки наи -более развитые в техническом и методологическом смысле. Транспор-тно-технологическую основу КГС составляет стремительно развиваю -щийся парк контейнеров, представляющих собой принципиально новые унифицированные несамоходные транспортные средства с присущими им конструктивными, технико-эксплуатационными и хозяйственно-экономическими особенностями.

Особое место в КГС занимает инвентарный контейнерный парк, который вместе с судами-контейнеровозами и контейнерными терминалами составляет единую общность жизнедеятельности системы. Исправное техническое состояние главных звеньев этой триады - основа нормального функционирования всего контейнерного конвейера. В связи с этим пониманием функциональной деятельности, возникла система технической эксплуатации - основа функционального обеспечения жизнедеятельности контейнерного парка. Она является комплексной технико-экономической системой, охватывающей все сфер^ развития и функционального использования контейнерного парка. В семиде-

сятые годы интенсивно создаются прогрессивные транспортно-техно-логические схемы перевозок. В связи с этим качественно обновляются перевозочные средства, появляются новые типы специализирован -ных судов. Увеличиваются размеры и скорости таких судов.

Появляется и интенсивно создается контейнерный парк из контейнеров международного стандарта. Создаются промышленные комплексы по изготовлению и обслуживанию контейнеров. В морских портах и других транспортных центрах открываются терминалы по перегрузке и обработке контейнеров и контейнеризированного груза. Параллельно с этим строятся ремонтные депо или базы ремонта контейнеров (БРК). Таким образом, создается совершенно новая инфраструктура, цель и задача которой срочная доставка груза на принципах "от двери до двери".

Возникает необходимость разработки теоретических основ технической эксплуатации контейнеров, формирующих научную базу по совершенствованию системы в целях повышения конкурентной способ-> ности контейнерных перевозок на мировом фрахтовом рынке. По технической эксплуатации флота, в том числе контейнеровозного, вы -полнены многочисленные исследования. Однако в основном опубликованные работы относятся к отдельным судовым техническим средствам, которые рассматриваются как судовые автономные элементы. Задачей предлагаемого исследования было провести параллели и теоретически показать, что контейнер в области технической эксплуатации может 5ыть исследован как составляющий элемент конструкции судна. Такой подход позволяет использовать в качестве аппарата исследования зсю палитру комплекса теоретических разработок, которые рассматривают судно как единую сложную систему. Ото в свою очередь поз-золяет опиреться на фундаментальные работы в области теорий иссле-;ования операций,больших систем, массового обслуживания, вероят--юстей и надежности.

Новые научные положения, выносимые 1а защиту:

теоретические основы технического использования контейнер-юго пйрка ; научное -обоснование технико-эксплуатационного един-;тва судна и контейнеров, для чего исследуются гидрометеорологи-¿еские факторы и силовые нагрузки, действующие на судно, контей-<еры и крепление ;

единая методика расчетов и модели усилий, действующих на

конструкцию контейнера, и приемы расчетов действующих нагрузок для определения деформаций при многоярусном штабелировании ;

теоретические основы системы технического обслуживания и ремонта контейнерного парка, включая концепсию, принципы, структуру и функционирование системы, а также критерии оптимальности ;

технико-эксплуатационная и технико-экономическая эффективность эксплуатации контейнерного парка, включая модели размещения на бассейне баз ремонта и модели решения задач по их оптимальному выбору.

Практическое значение диссертации состоит в том, что предложенные в ней теоретические основы технического использования, обслуживания и ремонта контейнеров составляют научную базу системы технической эксплуатации контейнерного парка, являющейся базисом контейнерно-транспортной системы. Она позволила теоретически обосновать концепсию создания такой системы и дала возможность практически реализовать ее в рамках Балтийского морского пароходства. Затем ее принципы, структура и функционально-технологические решения были распространены на всю отрасль морского флота. Многие решения используются в смежных транспортных отраслях (равночисленный учет контейнерного парка различных контейнеровладельцев, обезличенный ремонт, единые технологические приемы ТО и Р, слежение за движением и техническим состоянием эксплуатационной части инвентарного контейнерного парка и т.д.).

На основе отдельных положений, предложенных теорий разработаны программы для ПЭВМ, успешно работающие в ремонтных депо и базах ремонта контейнеров.

Результаты исследований системы "судно - контейнер" позволили практически понять механизм взаимодействия конструктивных элементов корпуса судна и конструкций контейнера в условиях динамики моря. Это в свою очередь позволило создать практические рекомен -дации для безопасной и сохранной перевозки контейнеров морем.

Эти же результаты позволили выделить группу элементов конструкции контейнера и контейнеровозного судна наиболее уязвимых для повреждений, что в свою очередь дало возможность прогнозировать объемы ремонта, оптимизировать использование систем многоразового крепления, многих технологических решений в практической работе ремонтных депо и БРК.

Предложенная методика расчета возрастных изнооов элементов конструкции контейнера позволила оснастить практических работников ремонтных депо и БРК математическим инструментом по выбраковке контейнеров, достигших своего предела надежности. Эти же критерии признаны инспекциями Регистра СССР и используются при их надзоре за техсостоянием контейнеров.

Методика оптимального выбора ремонтной базы для контейнера используется в практической деятельности контейнерных отделов морских пароходств.

Многие положения, найденные в процессе диссертационного исследования, практически применены при проектировании и строительстве БРК БЫЛ и в настоящее время при возведении контейнерострои -тельного завода в Ленинграде.

Апробация работы. Результаты исследований и научно-методологические обоснования выдвигаемых положений и разработок докладывались и обсуждались на различных отечественных и зарубежных симпозиумах и конференциях (последнее сообщение было сделано на конференции "Интермодал-90" в Международном конгресс-центре, Берлин, 17-19 октября 1990 г.), а также на ученых советах ЫШ, ЦНИИМФ, Ленинградского института водного транспорта, Государственной Морской Академии им.адм.Макарова, Ленинградском бассейновом НТО ВТ, Институте проблем транспорта АН СССР и др. Основное содержание диссертации изложено в двух монографиях и 14 пе -чатных работах, в том числе в 2 работах, опубликованных за рубежом.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав с 26 разделами, заключения и списка использованной литературы. Общий объем работы содержит 274 страниц машинописного текста, включая 60 рисунков и 16 таблиц. Список литературы содержит 123 наименования.

Публикации . Основные положения диссертации опубликованы в двух монографиях "Контейнеры международного стандарта" 1-е издание, 1932 г. и "Контейнеры межудународного стандарта" 2-е издание, 1990 г., переработанное и дополненное; в книге "Техническая эксплуатация флота и современные методы судоремонта", издания IS68 и 1990 годов. Обе книги утверждены в качестве учебных пособий для курсантов мореходных училищ. За рубежом изданы 2 брошюры

*'Technical raaitcnance of vessels and updated methods of shiprepair vnrkr, " и *'The open sea loads influence to the multilevel Container

block c'irried on the d e с К * * . Кроме этого, многие положения

диссертации изложены в многочисленных статьях общим объемом 15,5 п.л.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Специализация морских перевозок грузов, вызвавшая создание узкоспециализированных судов, рассматривается как передовой и основной рубеж научно-технической революции в судостроении и на морском транспорте. Главным направлением в специализации морского флота является контейнеризация перевозок. Специфика перевозки грузов в контейнерах, особенности конструкции, технико-экономических показателей, эксплуатации различных типов контейнерных судов, роль контейнера в сложном транспортном процессе обуславливают вопросы технической эксплуатации, технического обслуживания, ремонта контейнеров, как основного элемента в этом процессе,в решении большой народнохозяйственной проблемы, имеющей международное значение.

Однако масштабы этой проблемы недостаточно изучены и о них недостаточно осведомлена широкая общественность в судостроении и в области технической эксплуатации флота. Проведенный в работе научностатистический анализ развития контейнерных перевозок показал, что любое изменение валового национального продукта (ЗНП) порождает пропорцинальное изменение в базе контейнеризированного груза. Увеличение значений ЗнП в мире на 4 % увеличивает средний прирост тоннажа груза в контейнерах на 5 %.

Представленный анализ объемов контейнерных перевозок за сопоставимый период позволил сделать соискателю вывод, подтверждающий устойчивый многолетний подъем объемов контейнеризированных грузов,перевозимых морем. Это в свою очередь подтверждает значимость и актуальность темы диссертации как важной народнохозяйственной проблемы.

В работе раскрыты технико-эксплуатационные и конструктивные особенности контейнеровозного флота. Анализ состава действующего и строящегося контейнеровозного флота позволяет сделать вывод, что по конструкции в мире преобладают ячеистые контейнеровозы. Они составляют 62 % в действующем и 52 % в строящемся флоте. Возрастной уровень основного ядра ^лота контейнеровозов составляет около 8-10 лет, а наиболее продуктивные годы по числу построенных контейнерных судов 1977-79 гг. и 1983-1985 гг. Контейнеровме-

:тимость советского контейнеровозного флота в ДФЭ в 1989 году ¡оставляла около 120 тысяч мест, а по материалам журнала ,Сaitjourate Int&znationaC" за декабрь 1990 года контейнеровоз-1ый флот СССР занимал 5 место в мире, пропустив вперед себя толь-со CU1A, Великобританию, Японию и Тайвань. По размерам наиболее срупные суда способны перевозить более 3500 ДФЭ, однако их коли-юство не превышает 4,3 %. Анализ размеров контейнеровозок пока-)ал, что почти все они имеют размерения,ограниченные шириной злюза в Панамском канале (33,5 м) ; скорости для них колеблятся i диапазоне до 18 узлов или 22 узла и более (рис.1).

Здесь же анализируются составляющие компоненты контейнерно-'о парка в динамике его развития совместно с контейнеровозным лотом в стоимостном и количественном отношении. В 1986-88 гг. :тоимость контейнерного парка мира увеличилась с 1,6 млрд.ам,долл. ю 2,5 млрд.ам.долл. и имеет тенденцию роста. По оценке автора тоимость мировой контейнерной инфраструктуры: терминалы, контей-[еровозные суда, контейнерный парк, ремонтные дело, контейнеростро-[тельные заводы и т.д. - превышает в настоящее время 50 млрд.ам. долларов.

Мировой контейнерный парк в ДФЭ на конец 1990 г. составлял i874084 контейнера, в том числе парк ММФ СССР более 150 тыс.ДФЭ. I СССР построено 2 контейнеростроительных завода соответственно ¡0 и 10 тыс.ДФЭ; в Ленинграде строится 3-й завод мощностью О тыс.ДФЭ.

Иными словами, на современном этапе развития мирового хозяй-тва,в условиях усиления конкурентной борьбы, повышение эффектив-юсти морского транспорта невозможно без контейнеризации самого ранспортного процесса. Этот вывод в данной главе объективно подтверждается всем арсеналом статистических данных, собранных в ¡CCP и по всему миру и обработанных в диссертации.

В диссертации исследуется состояние морских контейнерных еревоэок в СССР, которые с 1970 по 1985 год увеличились в > раз, а себестоимость перегрузочных операций на этих перевозках низалась в 1,5-2-раза. Исследования показали, что в мире посто-:нно увеличивается производство контейнеров: в 1988 г. на 27 % ¡ольше, чем в предыдущем и на 50 % больше уровня 1986 г. По мне-[ию автора, рост производства контейнеров будет продолжаться, что юдтверждается динамикой роста производства в Южной Корее -

Возрастной состав флота контейнеровозов

1988 г. - 290 тыс. ДФЭ, а в 1990 г. более 400 тыс.ДОЭ(рис.2). (Для сравнения в СССР - 1988 г. - 37 тыс., в 1990 г. - около 40 тыс.).

В этой части диссертации делается вывод, что процесс мировой контейнеризации необратим и требует глубокого теоретического исследования всех его составляющих. Для своего диссертационного исследования соискатель избирает часть общей проблемы, ограниченной рамками технического использования, обслуживания и ремонта контейнерного парка.

Как показывает практический опыт, в СССР в настоящее время сложилось сложное и динамичное по своому существу контейнерное хозяйство. Находящийся в динамике транспортного процесса миллионный парк контейнеров во всех циклах своего использования подвер -гается высоким нагрузкам, разрушениям и повреждениям. Анализ,сде-данный в диссертации, показал, что затраты на ремонт мирового парка контейнеров (кроме СССР) составляют в год около 800 миллионов ам.долларов; в ММФ (на примере БИЛ) расходы на ТО и Р одного контейнера в год приближаются к 150 ам,долларам, что при парке в 50 тыс.ДФЭ составит 7,5 млн.ам.долларов. Таким образом, в рамках диссертационного исследования решается важная народнохозяйственная задача, представляющая значительный интерес для теоретического осмысления процессов, происходящих внутри нее.

Анализ библиографических данных, которые известны в СССР, показал довольно широкое исследование области коммерческого использования контейнеров и контейнеровозных судов (более 14 пе -чатных работ). Однако в области технического использования контейнеров таких работ недостаточно. В это же время в США работает Международный институт контейнеровладельцев (IICL), который ис-зледует всю проблему контейнероиспользования в;целом.

Вмосте с тем, техническое использование контейнеров международного стандарта не нашло своего места и достаточно полного изложения в немногочисленных работах советских авторов, посвященных «онтейнерным перевозкам водными видами транспорта. Различные вопросы использования контейнеров рассмотрены в работах А.П.Антропо-äa, 12.И.Жукова, М.НЛисемской, H.H.Клименко, В.Т.Осипова, Н.А.Гун-;обина, С.н.Кочетова, Э.Л.Лимонова, Э.А.Гагаринского, Ф.А.Пладиса, З.А.Шкурина, Г.Э.Сурмаева, А.В.Комарова, А.П.Полуэктова, В.С.Крав-(енко, В.И.Снопкова и др. Во всех этих работах в основном изложена вопросы коммерческого использования контейнеров и частично ro-

Динамика производства всех водов контейнеров на мировом рынке (1985-1988 гг.) в ДФЭ

В том числе: стандартных стальных ДФЭ

рефрижераторных стальных ДФЭ*5^ стандартных алюминиевых ДФЭ***'

Крупнейшие производители контейнеров в мире: Юкн.Корея (290 тыс.ДФЭ), Тайвань (100 тыс.ДФЭ), СССР (45 тыс.ДФЭ), Кит,ай (28 тыс.ДФЭ), Япония (22 тыс.ДФЭ), США (20 тыс.ДФЭ)

Рис.2

)риться о береговой инфрастрактуре КТС.

Несколько в большей степени техническое использование контей-;ров освещено в работах иностранных авторов: Л.К.Кендалл, Агнеф Хантлей, Л.Е.Реналди, Е.Р.Виттакер. Однако весь этот научный зсенал, решая отдельные частные задачи, не создает теоретический 'ндамент и не обеспечивает практическую направленность целой, рльшой и перспективной отрасли народного хозяйства, какой являат-I контейнерная перевозка грузов. Теоретические исследования в ¡ласти технического использования, ТО и Р контейнеров, предназна-!нные для решения самостоятельных производственных задач, не про-дились и осуществляются впервые. Они опираются на фундаменталь-!9 работы по надежности и массовому обслуживанию Е.Ю.Барзеловича, Ф.Васкобоева, Б.В.Гнеденко, а также на исследования С.Н.Драницы-, В.Г.Никифорова, А.Н.Лазарева, П.А.Малого, Л.И.Погодаева, В.Сумеркина, В.С.Гаврилова, С.В.Камкина, Ф.М.Кацмана, В.Е.Михай-йа, Б.Я.Рогинского, Л.М.Гаськова, Л.Д.Затренко, С.П.Арсентьева других.

Наша страна - великая морская держава. Советский морской флот ляется составным элементом единой транспортной системы страны, в торую входит 1СГС со своим контейнерным парком. В этой связи воз-кла необходимость разработки теоретических основ технической сллуатации контейнерного парка. Разработка таких основ представ-эт собой задачу и цель работы.

Безусловно, что разработка теоретических основ опирается на :ь располагаемый научный потенциал по технической эксплуатации экспортных средств. Вместе с тем этот потенциал используется с зтом конструктивных, технико-эксплуатационных и хозяйственно-зномических особенностей контейнерного парка.

Во-первых, в технико-эксплуатационном и хозяйственно-эконо-!еском смысле контейнеры представляют собой автономные унифици->анные несамоходные транспортные средства, действующие во всем шспортном пространстве. Они строятся по специальным правилам, годятся под надзором классификационных обществ, самостоятельно юбрзтаются, эксплуатируются, передаются, сдаются в аренду, об-'живаются и ремонтируются, продаются и списываются. Короче, сейнерный парк - это в определенной мэре парк самостоятельно [ствующих в транспортном пространстве специальных унифицирован: несамоходных транспортных средств.

Во-вторых, составляя транспортно-технологическую основу контейнерных грузоперевозок, контейнеры не только сопрягаются конструктивно с перевозочными средствами всех видов транспорта (морскими и речными судами, железнодорожными и автомобильными платформами), но являются составными сменяемыми элементами этих перевозочных средств, определяя их архитектурно-конструктивные формы, технико-эксплуатационные характеристики, надежность и безопасность эксплуатации всего конструктивно единого комплекса "перевозочное средство - контейнеры" при морских, речных, железнодорожных и автомобильных перевозках.

В-третьих, эксплуатация контейнерного парка объединяет в себе формально автономные техническую и коммерческую эксплуатацию, но хозяйственно-экономически между собой взаимосвязанные.

Эти конструктивные технико-эксплуатационные и хозяйственно-экономические особенности определяют структуру и содержание технической эксплуатации контейнеров, ее теоретических основ и, как следствие, построение самой работы. Структурно она включает три взаимосвязанных раздела: техническое использование, обслуживание и ремонт контейнерного парка и технико-экономическую эффективность эксплуатации контейнеров. Краткое содержание и исследовательская целенаправленность разделов:

техническое использование контейнерного парка - классификация и конструкции контейнеров, действующие нагрузки на контей -неры в зависимости от их размещения и крепления на судах, повреждаемость и износы контейнеров (и вытекающие из этого состав и объемы их технического обслуживания и ремонта), методы расчета и обеспечения устойчивой надежности и безопасности контейнерных грузоперевозок (в том числе за счет своевременного технического обслуживания и ремонта контейнеров) ;

техническое обслуживание и ремонт контейнерного парка -принципы технического обслуживания и ремонта контейнеров, структура, схемы управления, целевая функция и критерии оптимизации системы технического обслуживания и ремонта контейнерного парка ;

технико-экономическая эффективность эксплуатации контейнерного парка - технико-экономические показатели эксплуатации контейнеров, хозяйственно-экономическая сопряженность технической и коммерческой эксплуатации контейнеров и механизмы.этой сопряженности.

И

Основные положения диссертационной работы разработаны для эрского флота. 3 то же время принципиально они применимы к ругим видам транспорта (речному, железнодорожному, автомобиль-эму и авиации), осуществляющим контейнерные грузовые перевозки.

Современные научные основы технического использования кон-зйнеров могут быть разработаны, если будут найдены ответы на ряд ажных вопросов, характеризующих условия их перевозки морем и эзволяющие оценить максимум факторов, влияющих на их надежность.

Решению задач, отвечающих на эти вопросы, посвящена вторая пава диссертации.

Основы технического использования контейнерного парка

В работе доказано, что контейнер является составной частью 1ециализированного судна и должен исследоваться как модуль судна )вместно с ним. Это положение рассматривается с эксплуатацион-к, технологических, конструктивных, технических и других по-щий. Для оценки условий работы контейнера на судне подробно шсаны гидродинамические факторы, действующие совместно на кор-гс судна и контейнер. В целях максимального использования, грузовме-:имости судов контейнеры в виде многоярусной конструкции распо-1гаются на палубе судов. Лобовые удары волн, заливаемость, наг-гзки от обледенения, динамические воздействия различных видов 1чки, ударных усилий от слеминга и другие факторы воздействуют I контейнеры и судно претопцественно в штормовых условиях. В дис-¡ртации рассмотрены основные усилия и реакции, действующие на 1лубный контейнер с учетом статических сил тяжести, действующих >и крене и дифференте на бортовой и килевой качке, от всех ви-1В инерционных сил, динамических сил, от ударов волн при залива-[и и от воздействия ветра.

В качестве выходного процесса рассматриваются усилия и напря-!ния в заданных точках конструкции контейнера и узлов его крепле-[я. Для вероятностной оценки выходного процесса была использована юрема А.Я.Хинчина, которая для стационарного процесса позволяет жучить спектральную плотность выходного процесса

1е с/((л), в) амплитудно-частотная характеристика.

Дисперсия выходного процесса

+ £ оо

^"[^у^вдав (2)

и стандарты 7 <5*„ » . зависящие от балльности волнения,

скорости хода, курсового угла, загрузки судна.

Подробное рассмотрение сил, моментов, действующих на судно и на контейнер, приведенное в диссертации, позволяет аргументи*-рованно утверждать о единстве подходов при оценке прочности корпусных конструкций, перекоса контейнеров, элементов крепления. Созданные математические модели силового взаимодействия корпуса судна и контейнеров, в том числе модели схем идеализации сил, действующих при использовании контейнеров, подтвердили тезис о единстве подходов к корпусу судна и к контейнерам.

Несмотря на то, что грузовая часть корпуса представляет собой сложную трехмерную конструкцию, образованную рамными связями, ребрами жесткости и пластинами, предложена расчетная модель, отличающаяся простотой, которая позволяет детально анализировать усилия и деформации в поперечных сечениях конструкции корпуса, контейнеров и средствах крепления с достаточной точностью, учитывающую все виды пространственных деформаций корпуса. Модели построены на принципе суперэлементов, рассматривая группы отсеков или один отсек корпуса судна.

Граничные условия для отсека характеризуют общие деформации корпуса и вычисляются при представлениях о судне как балки переменного сечения, испытывающей изгиб в вертикальной плоскости, изгиб в горизонтальной плоскости и кручение с учетом неравномерного распределения нагрузок от всех внешних факторов.

Особенность расчетных моделей связана с наличием большого числа дискретных связей, соединяющихся между собой в узловых точках. Взаимодействие контейнеров с конструкцией корпуса сосредоточено также в узлах крепления. Наиболее удобным для дискретного описания совместных элементов корпуса и контейнеров оказался матричный метод, который хорошо реализуется на ЭВМ.

В работе принят матричный метод перемещений, в котором неизвестными являются линейные и угловые перемещения в узловых точках. Это важно еще потому, что по формальным алгоритмическим процеду-_ рам матричный метод перемещений для стержневых моделей близок к.; распространенному при решении подобных задач методу конечных зле-

центов, используемый в работе для решения других проблем. Поведете калдспо стержневого элемента описывается матричным уравнени-

'де - вектор узловых перемещений;

- вектор

узловых реакций и вектор узловых нагрузок ; [ £ 3 £ - матрица,

жестхостей £ -го конечного, элемента.

Из энергетических соотношений работ всех сил на возможных юрвмещеитх расчетной модели к всей совокупности элементов полу-шны соотношения для матрицы коэффициентов и вектора правых частей системы разрешающих уравнений

[К] -2 САЗТ [А], ГАЗ, ; (4)

1Р}-|[А],Т{Р1, . <»

В постановке диссертации задача является линейной^и измене-ше системы внешних нагрузок, пропорциональное одному параметру, [ривело к соответствующему изменению компонент напряженно-деформи-юванного состояния. .

Проведение численного исследования усилий взаимодействия юнтейнепов с корпусной конструкцией контейнеровозов ячеистого ■ипа подтвердило работоспособность и практическую пригодность озданних расчетных математических моделей.

Выполненные на ЭВМ расчеты и исследования подтвердили, что :онтейнер следует рассматривать только как модуль судна и его не-гьемлемую часть. Единство сил, моментов, усилий, общность науч -их подходов и расчетных методов однозначно подтверждают обосно -ашюсть этой принятой в диссертации концепсии. Помимо этого в 1езультате выполненных расчетов получена обширная информация о еремещениях, деформациях, внутренних усилиях и напряжениях по аждоМу элементу и—всей расчетной модели.

В частности, из расчетов следует, что наиболее нагруженной вляется конструкция шпангоута в районе двойного борта с двойным ,ном. Неразрывная часть контейнеров и корпуса судна, доказанная

в работе, позволила подойти к решению конкретных задач технической эксплуатации контейнеров, научной организации их технического обслуживания и ремонта.

В основе решения этих сложных комплексных задач, слагающихся в единую проблему, лежат вопросы надежности контейнеров в эксплуатации.

Использование созданного в диссертации расчетного механизма показало, что применяемые до сих пор методы расчета прочности контейнеров и предъявляемые к ихпрочности требования всех классифи -кационных обществ не удовлетворяют реальным условиям эксплуатации.

Поэтому первым шагом на пути .постановки задач об обеспечении надежности контейнеров в эксплуатации,' должны быть разработка научно обоснованного метода расчета прочности контейнеров. Затем должен быть создан обоснованный математически и физически аппарат, позволяющий оценить все аспекты прочности контейнеров международного стандарта.

Ицея предложенного метода основана на математическом описании свойств материала внутри отдельного элемента дискретной области, геометрически разделенной на конечное число элементов. Примененный метод Конечных элементов не требует для повышения точности увеличения . до бесконечности количества элементов, так как на определенном этапе дискретизации решение -асимптотически приближается . к некоторому стабильному решению.

Алгоритм метода представлен в матричной форме, а его реализация апробирована на ЭВМ.

Основными эксплуатационными нагрузками, действующими на контейнер, являются сжатие, возникающее при многоярусном штабелиро -вании, и перекос от поперечных нагрузок сил инерции во время качки. При сжатии и перекосе контейнера сопротивление деформации оказывают торцевые и боковые стенки контейнера, включая угловые и поперечные стойки. Расчету подлежат торцевые и боковые стенки контейнеров. Основное матричное уравнение МО записано в следующем виде: ,11-1

CK3U) = i F } , (6)

где глобальная матрица жесткости, полученная по всем эле-

ментам области ; - вектор неизвестных узловых смещений ; вектор внешних узловых усилий.

Матрицы жесткости элементов определяются по формула:

[Rl°] =/[B<ej]T[D][B(í']c/V , (7)

v

где [B(e)J- матрицы функции или градиентов ;

Т - знак транспонирования ; [ - матрица упругости, содержащая характеристики материала. Важным элементом расчетов является обоснованный выбор расчетных значений модулей упругости. Этот вопрос был решен с учетом по-датливостей применительно к соответствующему решению, приближающемуся к точному.

Аппроксимация стенок контейнера была реализована треугольны -ми элементами, в связи с лрямоугольностыо разбиения рассчитываемой эбласти на горизонтальные и вертикальные зоны с последующим деле-чием на треугольники.

Выполненные в объеме диссертационной работы расчеты позволили получить ряд следующих важных для практики выводов:

предельная построечная прочность контейнера должна удовлетво-зять воздействию максимальной сжимающей силы, приложенной к каждому угловому фитингу и равной 730 кН;

предельные значения напряжений не превышают допускаемых, кото-аде обычно принимаются равными для контейнеров международного стан-(арта 350 ЫПа.

Изменение напряжений по мере удаления от угловых стоек харак-■еризуется значительным снижением и даже сменой знака деформации, [оперечные горизонтальные верхние и нижние балки также быстро раз-ружаются при удалении от угловых фитингов. В средней части балок апряжения близки к нулю.

Анализ напряжений, возникающих при сжатии контейнера предель-ыми силами, показывает, что наиболее нагруженными участками явля-тся зоны, прилегающие к угловым фитингам. Максимальные напряжения е превосходят допускаемых. Удаляясь от угловых фитингов, можно аблюдать резкое снижении уровня напряжений. Центральную и, вообще, реднюю-часть стенок контейнера можно считать малонапряженной.

Сжатие контейнеров действительно является основным эксплуа-ационным видом нагружения, так как перевозка контейнеров на мор-хих судах осуществляется их многоярусным штабелированием. Под -зердилось, что вторым важнейшим видом нагружения является пере ->с контейнеров от действия сил инерции при качке судна в штормо-

вых условиях. В стандартных испытаниях контейнеров на прочность предусматривается воздействие поперечной горизон»альной нагрузки, величиной 150 кН.

Небольшие значения напряжений отмечаются вблизи верхнего и нижнего фитингов со стороны приложения силы. У верхнего фитинга появляются напряжения сжатия горизонтального направления. У нижнего - напряжения растяжения вертикального направления. Оба вида напряжений значительно ниже допустимых.

Несмотря на то, что напряжения вертикального направления в районе правого нижнего фитинга в 2-3 раза меньше указанных ра -нее, именно они вызывают наибольшие опасения, так как только в этом места имеют одинаковый знак и будут суммироваться с напряжениями от сжатия контейнера. Значения напряжений вертикального направления превосходят допускаемые. Такая комбинация нагрузок в эксплуатационных условиях недопустима.

Являясь модулем судна, контейнер оказывает существенное влияние на- конструктивные особенности судов. Современные контейнеровозы первого поколения - одно- двухярусные контейнеры; Второго поколения - трехярусные; контейнеровозы будущих 4-го, 5-го поколений будут перевозить до 8-9 ярусов контейнеров. Такие суда уже проектируются и строятся. Поэтому.для решения проблемы перевозки кон -тейнеров на контейнеровозах текущих и ближайших поколений, в це -лях обеспечения необходимых конструктивных решений для этих судов, следует разработать методику расчетов, позволяющую выявить характер и величины деформации контейнеров при многоярусном штабелировании.

Рассматривая единичный контейнер как прямоугольный паралле-пипед,в общепринятых методиках используется модель чистого сдвига. По опытным данным определена податливость отдельно для передней и задней (дверной) торцевых стенок, естественно, что податливость дверной стенки значительно больше.

Деформации штабелированных контейнеров по величинам горизонтальных сил в эксплуатации

i/i-QSFt , (8)

где Уi- горизонтальное смещение верхнего углового фитинга от перекоса контейнера ;

Q - коэффициент податливости соответствующей торцевой стенки ;

2 суммарная поперечная сила.приложенная к угловому фитингу.

Прямоугольная форма контейнеров идеально подходит для применении численного метода конечных элементов.

Использована сетка с 98-ю треугольными элементами и 64 узловыми точками. 3 работе, задаваясь увеличенными значениями модуля упругости для участков повышенной прочности и наоборот уменьшая модуль упругости до нулевых значений (пустоты, полости).методом конечных элементов (МКЭ) был охиачен весь ряд возникающих задач. Были выполнены расчеты МКЭ с использованием указанного выше приема для совместных деформаций штабеля контейнеров или их блока, состоящего из напольных штабелей.

Одновременно были выполнены расчеты по методике Германского Ллойда и Регистра СССР. В расчетах, сделанных по методике Регистра СССР, имеется неточность, которая заключается в том, что предполагается деформация идеальной стержневой системы при отсутст -вии изгиба. Результаты расчетов по методикам Регистра СССР и Германского Ллойда практически идентичны. Результаты расчета по MIO существенно отличаются. Эти результаты были проверены путем проведения натурных испытаний на т/х "Пионер Выборга" и т/х "Магнитогорск" БШ. Контейнеры устанавливались в штабели разной высоты от одного до пяти ярусов. Величины поперечных нагрузок, действующие на контейнеры, подбирались так, чтобы они не превышали максимально допустимых (150 кН) для верхнего углового фитинга. В дис -сертации подробно изложены и объяснены результаты экспериментов, которые полностью качественно и количественно совпали с результатами расчетов по МКЭ. Эти результаты по МКЭ сводятся к наличию характерного для балок изгиба, с наибольшим прогибом в нижней части.

Стрелка прогиба изогнутой линии штабеля контейнеров направлена в противоположную силам сторону. Горизонтальные поверхности контейнеров поворачиваются на некоторый угол. Чем выше штабель, тем больше разворот. Однако по мере увеличения ярусности штабеля контейнеров, доля сдвига в общей деформации снижается. Решающая роль в этом случае принадлежит изгибающему фактору.

В целях более убедительной проверки ({акторов несовпадения расчетов по МКЭ и по Германскому Ллойду дополнительно исследовано различие в характере деформации. Это сделано с помощью математического аппарата теории упругости.

Из уравнения упругой линии стержня в интегральной форме:

У^-кПг^ + И^с/д:^ , О)

О О О 2

применительно к схеме соединения неполных контейнеров после преобразований и интегрирования, подучено окончательное расчетное выражение: п

1 £=« 4 где У(х)~ прогиб стержня ; К - коэффициент сдвига для поперечного сечения К =» 6/5; б - модуль сдвига ; А - площадь поперечного сечения, м2; Е - модуль упругости; <Уг- осевой момент инерции; СС, Х^ - переменные интегрирования.

Сравнительный анализ результатов расчетов показал, что для всех рассмотренных, в диссертации случаев имеет место хорошее совпадение результатов расчетов по ЫКЭ, по формулам теории упругости и по эксперименту. Наибольшее расхождение наблюдается только на уровне верхнего в штабеле контейнера, что объясняется особенностями МКЭ (рис. 3) .

Расчет, проведенный по методике Германского Ллойда, дает неплохие совпадения с указанными методами только до .двухярусного штабелирования. При пятиярусном штабелировании погреш -ность составляет 500 %. Это в первую очередь объясняется игнорированием фактора изгиба. Следовательно, применительно к судам^современным и перспективным, необходимо совершенствовать требования классификационных обществ и внедрять их в методику расчета, апробированную в настоящей диссертации.

Выявленные деформации контейнеров в многоярусных блоках в трюме и на палубе, возрастающие от сил инерции во время качки, обуславливают высокие амплитуды колебаний особенно верхнего в штабеле контейнера.

Снижение динамичности нагрузок палубных контейнеров достигается раскреплением их найтовыми. Имеются утвержденные Регистром СССР и другими классификационными обществами методы расче -тов с учетом влияния найтовов. Однако эти расчеты разработаны, как показано в диссертации, только применительно к двухярусному штабелированию.

Решением уравнений совместимости деформаций получены выра-

Сравнение результатов расчета поперечной деформации контейнеров

ЗОкН

150 к Н

| !

\

10 к Ц

20 кН ' 1 1

" п 1

1 ЗОкН | 1

1 "I 1

1 40кИ\ 1 ща

" 1 | 1

бОкИ, 1 1 1 1 —1 1 1 1 5

20 кЦ

30 кН

40кН

50кЦ

I

/77777777777

Н

ч У

9

ярввя

щм

3

у - перемепение верхнего углового фитинга; У////1 - теория упругости; ■п - метод конечных- элементов; Германский ЛлоЦа

Масштаб переметений

О 50 100 им Рис. 3

нения для определения внутренних усилий, вызывающих перекос кон-тейнероз:

Т (^Г-)В-А

с с (1+Т)А+£в

(12)

п -<±т ; п - —т (13)

с 1Г 2 с гг С '

где А к & - составляющие, зависящие от инерции и ветровых нагрузок; С соответственно, коэффициенты податливости контейне-

ров и найтовов.

Используя разработанные и апробированные вычислительные компьютерные программы,были исследованы практические вопросы, в частности, оптимальной жесткости найтовов и наиболее эффективных способах крепления найтовов. 3 работе приведены результаты расчетов и их подробный анализ. В частности, расчеты свидетельствуют, что по соображениям прочности приходится уменьшать податливость най -товов. Реальное значение податливости Ю~2 Ю~3 мм/кН.

На величину снижения деформации контейнеров влияют углы наклона найтовов и особенно точка прикрепления найтова к контейнеру. В диссертации предложена методика расчета усилий,влияющих через найтовы на поперечную деформацию контейнера в зависимости от его крепления к фитингу (правое и левое положение). Результаты расчетов представлены в виде графиков.

На рис. 4, 5 приведены графики, полученные по результатам расчетов. На горизонтальной оси отложена податлизость найтовов Си , по вертикальной оси - горизонтальное и вертикальное смещение фитинга.

3 работе приведены конкретные рекомендации по раскреплению контейнеров найтовами при различном количестве ярусов штабелирования. Показано,что отдельные наиболее широко применяемые на практике схемы раскрепления часто бывают бесполезными. .

Можно констатировать, что применительно к многоярусному штабелированию следует использовать предложенный а диссертации рас -четный метод, который может быть рекомендован в качестве основы для требований классификационных обществ.

влиянии найтова на поиеречнуи деформации (крепление эа ливиП фит m »г)

Рис.4

Ил ил пив пийтооа па поперечную дс<{юрмицио контоИнора (■фопленио эа прооый фитинг)

Си- податливость найтова;«^ - угол наклона найтова;

и ~ горизонтальное смещение фитинга;¿А - вертикальное смешение

фитинга;

, О о - смещение фитинга без найтова

Рис.5

Система технического обслуживания и ремонта контейнерного парка

Система ТО и Р контейнерного парка предполагает выполнение конкретных функциональных задач, которые основаны на разработанных в диссертации теоретических основах. Известно, что процесс промышленного производства состоит из двух взаимосвязанных фаз -собственное производство и обращения. Каждая фаза переходит в другую, образуя замкнутый цикл. По такой же схеме расчленяется транспортная промышленность, а ее функциональными системами является техническая и коммерческая эксплуатация. Системы объединены единой схемой управления. Система ТО и Р контейнерного парка входит в качестве подсистемы в систему технической эксплуатации и призвана обеспечить исправное состояние, высокую готовность и эффективное производственно-техническое состояние парка.

В последние годы резко возрастает значение технического обслуживания (ТО) как сферы народного хозяйства страны. Это положение является общей тенденцией мировой экономической системы. Многое из сферы ТО еще вчера воспринималось как лишнее звено,более того как неизбежная помеха. 3 настоящее время ТО превратилось в целостную систему, которая призвана следить за техническим совершенствованием оборудования всех видов. В перспективе эта система будет обеспечивать сохранение энергии, сырья, сокращение стоимости продукции, капиталовложений и защиту окружающей среды. Это положение означает не только стратегическое изменение концепсии подхода к ТО в рамках мировой экономической системы, но характеризует ТО в качестве важного фактора, влияющего на саму экономическую систему в целом.

Сегодня, в мире идут поиски новой стратегии ТО. Об этом шла речь на IX Европейской конференции по ТО в Хельсинки. Настоящий раздел работы содержит обобщение соображений и опыта в целях разработки стратегии технического обслуживания в Минморфлоте. Это необходимо для научного осмысления стратегии ТО в области предмета диссертационного исследования.

Предлагаемая в работе научная концепсия ТО и Р, основанная на анализе существа и экономического содержания ТО и Р, позволяет сделать некоторые выводы:

во-первых, только высокое качество объекта, заложенное при его изготовлении может снизить объемы ТО и Р в стоимостном и трудовом смысле. Однако полностью избежать затрат на Т,0 и Р невозмож-

га при достаточно высоком нормативном сроке службы объекта ;

во-вторых, только высокоорганизованные системы ТО и Р могут, рачительно снизить экономические потери от аварий, поломок ине-юправностей обслуживаемых объектов за счет сокращения времени [ростоя или избежания гибели объекта;

в-третьих, значительно влияние человеческого фактора в рам-:ах системы ТО и Р. Иногда этот фактор является решающим (напри-юр, на АОС). Человеческий фактор должен быть предметом исследо-1ания при системном подходе к ТО. и Р;

в-чотнертых, организация управления системами ТО и Р должна газироваться на научно обоснованных платформах (концепсиях), поз-оляющих выработать оптимальные стратегии ее жизнедеятельности, :то выдвигает эту проблему в ряд важнейших народнохозяйственных >адач.

Каждой концепсии присущи принципы, нак которых она основана, р данном случае принципы ТО и Р "внедрены действующие в ММй уководящие документы.

3 соответствии с Правилами технической эксплуатации ММФ (ПТЭ) се процессы технической эксплуатации (ТЭ) делятся на три взаимо-вязанные части: техническое использование, обеспечивающее безо-асную эксплуатацию объекта по назначению с технико-эксплуатаци-нными показателями, предусмотренными конструкторской документаци-й, заданием владельца и требований надзорных органов ; техническое бслуживание, обеспечивающее поддержание исправного состояния онструкций, элементов и технических средств объекта ; ремонт, беспечивающий восстановление до необходимого уровня качества кон-трукций, элементов и технических средств объекта. Надзорная прак-ика по ТО и Р определяется, в нашем случае, "Общими положениями о техническому надзору за контейнерами,"правилами изготовления энтейнеров, правилами допущения к перевозке грузов под таможен-ыми печатями и пломбами, руководством по техническому надзору за энтейнерами в эксплуатации".

В нашем случае для изучения и строительства системы, связан-эй с 70 и Р контейнеров, целесообразно воспользоваться положенной теории сложных систем, которая интерпретируется применительно условиям многофакторной проблемы "Контейнер - ремонт". В этой циной системе ТО и Р "контейнер" и "ремонт" являются подсистема-1. Элементы подсистемы "контейнер" - контейнеры - являются пред-зтами труда ремонтных предприятий. Сами ремонтные предприятия

(базы ремонта контейнеров - ЕРЮ являются элементами второй подсистемы "ремонт". Системы ремонта сложных объектов (к которым относится контейнер международного стандарта) относятся к сложным системам. Величина* показателя ее сложности может определяться выражением

, Ш)

о ¿г1 1

где сложность элемента ¿-го типа ;

- число элементов ¿-го типа ; о( - относительное число реализованных связей между элементами ;

коэффициент, учитывающЯ сложность связей в сравнении со сложностью элементов.

Количественное значение показателя сложности системы ТО и Р контейнеров даже в одной отрасли равно 10^" . Связующими звеньями между подсистемами "контейнер" и "ремонт" являются атрибуты управления в виде различных прямых и обратных связей с использованием необходимых стратегий, регламентных документов, положений и т.д.

Иными словами, система ТО и Р контейнерного парка - сложная система,объединенная единым управлением как взаимосвязанный комплекс, включающий развитую сеть баз технического обслуживания и обслуживаемый этой сетью парк контейнеров. 3 теоретическом смысле - это обычная система массового обслуживания с принципиально отработанной схемой функционирования, но вместе с тем, имеющая и свои производственно-технические особенности. Исследуя общий принцип действия этой системы, можно описать взаимосвязь компонентов. На базы технического обслуживания из портов поступают потоки контейнеров, являющихся физическими носителями работ по восстановлению, подлежащих выполнению. Потоки характеризуются интенсивностью поступления контейнеров (количеством контейнеров, поступающих в единицу времени), объемом и составом восстановительных работ (технического обслуживания). После выполнения восстановительных работ в надлежащем объеме, контейнеры покидают базы и вступают в эксплуатацию. Если при поступлении контейнеров базы полностью не загружены, то их обслуживание начинается немедленно. Если же при поступлении контейнеров базы полностью загружены, то их обслуживание осуществляется исходя из установленных по хозяйственно-экономической целесообразности приоритетов и присвоенных рангов преимущества.

По приоритетности различаются три основные схемы обслуживания контейнеров: справедливо-упорядоченная, с относительным и1 абсолютным преимуществом. Справедливо-упорядоченная схема - это бесприоритетная схема обслуживания. Ее особенность состоит в том, что обслуживание контейнеров ведется в порядке их поступления по принципу - первым поступил.- первым обслуживается. Схема с относительным преимуществом действует лишь в пределах очереди на обслуживание. Поступившие на базы' контейнеры с относительным рангом преимущества становятся в очередь и принимаются к обслуживанию сразу же после освобождения баз. Схема с абсолютным преимуществом действует не только в пределах очереди, но и самих баз обслуживания. Поступившие на базы контейнеры с абсолютным рангом преиму -щества принимаются к обслуживанию немедленно, при этом прерыва -ется обслуживание других, находящихся на базах контейнеров, завершение обслуживания которых осуществляется в учетом присвоенного им ранга преимущества.

По техническому обслуживанию контейнеры подразделяются на три группы. В первую группу включаются контейнеры, являющиеся собственностью судовладельцев, во вторую - собственностью предприятий и организаций смежных отраслей, в том числе железнодорожного, автомобильного и речного транспорта, и в третью - собственностью зарубежных фирм. Техническое обслуживание этих групп контейнеров осуществляется по-разному. Контейнеры, принадлежащие зарубежным фирмам, обычно имеют приоритет в обслуживании. По взаимным соглашениям контейнеровладельцев, договорно закрепленным, техническое обслуживание контейнеров осуществляется ими обезличенно в преде -лах установленных квот, исходя из располагаемого контейнерного парка каждого контейнеровладельца.

Техническое обслуживание контейнеров выполняется базами технического обслуживания(или специализированными цехами судоремонтных заводов). Они представляют собой совокупность взаимосвязанных технологических участков, объединенных в технологические линии, обеспечивающие выполнение полного цикла восстановления контейнеров. При общности своего назначения базы различаются по производственной мощности, пропускной способности, структуре и составу технологических линий. Типовыми являются сложные многолинейные базы технического обслуживания с автономными или пересекающимися технологическими Линиями, обеспечивающие одновременное восстановление группы контейнеров. Многолинейные базы с пересекающимися

технологическими линиями имеют промежуточные накопители.

Основные принципы управления системой ТО и Р

Высокая эффективность контейнерных грузоперевозок обеспечивается лишь в том случае, если в эксплуатации в распоряжении судовладельцев постоянно находится определенное количество исправных контейнеров (приобретенных, взятых в аренду и т.д.). Это эксплуатационно-необходимое количество контейнеров составляет эксплуатационно-необходимый контейнерный парк. Объем парка устанавливается судовладельцами, исходя из сложившихся условий работы флота, связей и взаимоотношений с другими видами транспорта, осуществляющими контейнерные грузоперевозки (железнодорожным, автомобильным, речным и т.д.Ь

В работе предлагается эксплуатационно-необходимый (инвентарный) контейнерный парк определять в относительном исчислении -кратностью суммарной контейнеровместимости судов ДФЭ, что представляется многопараметрической функцией: к

Ж = '5.1 П5 П5)

где ^--интенсивность прихода судов в порты контейнеро-

вместимость судов ; К - количество судов ; Уд/- интенсивность прибытия в порты транспортных составов (железнодорожных, автомобильных, речных и т.д.) ; Д,количество контейнеров в составе ; ПХ - количество составов.

Исследование взятых компонентов позволяет сделать вывод, что при прочих равных условиях этот парк является основным регулирующим параметром, которым обеспечивается накопление требуемых количеств контейнеров в портах к приходу судов и тем самым устойчивость режимов работы всей КТС. Это в свою очередь дает возмож -ность рассчитать оптимальное отношение эксплуатационно-необходи -мого (инвентарного) парка к интегральной вместимости контейнеро -возного флота, что составляет 2,4-2,5. Для нашей страны оно может быть несколько выше.

Зная размеры инвентарного парка 1СГС, можно перейти к определению ремонтно-необходимого контейнерного парка, под размеры кото-

ЯЗ ^ м/ Лв£ р аР

рого должна быть построена система ТО и Р. По своему назначению система технического обслуживания контейнеров должна обеспечить исправное состояние эксплуатационно-необходимого контейнерного парка. Однако этот парк сам по себе является скользящим. Поэтому вышедшие из строя и выведенные из эксплуатации для классификационных освидетельствований и планово-предупредительного технического обслуживания контейнеры должны своевременно замещаться восстановленными контейнерами из рэмонтно-необходимого контейнерного парка. Из изложенного можно сделать вывод: в любой момент времени должно существовать устойчивое статическое равновесие между потоками контейнеров, поступающих в ремонтно-необходимый контейнерный парк и покидающих этот парк после восстановления. Отсюда вытекают основные принципы и смысл управления системой технического обслужива -ния контейнеров. Они сводятся к обеспечению этого равновесия между контейнерными потоками при минимальных совокупных затратах. Предлагается решить эту проблему путем правильного построения разветвленной сети баз технического обслуживания контейнеров (размещения, структуры и производственных мощностей) и выбора количественного состава ремонтно-необходимого контейнерного парка.

В диссертации в качестве исходной принята типовая многолинейная база технического обслуживания с автономными (непересекающимися) технологическими линиями, способными обслуживать (восстанавливать) одновременно несколько контейнеров (по числу технологических линий базы). Определен принцип ее действия. На многолинейную базу технического обслуживания поступает поток контейнеров, подлежащих восстановлению. Контейнеропоток является однородным. Возможная неоднородность контейнеропотока (особенно по объему восстановления контейнеров) приближенно учитывается осреднением. Поступающие на базу технического обслуживания контейнеры сразу же принимаются к обслуживанию, если свободна хотя бы одна технологическая линия. Если все технологические линии заняты, контейнеры становятся в очередь и ожидают обслуживания. Схема обслуживания справедливо-упорядоченная.

Состояние базы технического обслуживания определяется количеством находящихся на ней контейнеров, обслуживаемых и ожидаю -щих обслуживания. Переход базы технического обслуживания из од -ного состояния а другое представляет собой марковский процесс. При сделанных допущениях динамика перехода описывается системой

дифференциальных уравнений:

^■--УРоШ+тиУ ;

ас

(ад

при /< с 4 £ ;

^^ = _ у,+С)>) Р. а)+а) + со,

при £ ^ I ,

где ¿- состояние базы технического обслуживания ( I = О, I, 2 ...); Р^ (¿) - вероятность нахождения базы технического обслуживания в /-ом состоянии ; Ц1- интенсивность поступления контейнеров на базу технического обслуживания ; )) - интенсивность восстановления контейнеров технологическими линиями ; £ - число технологических линий на базе технического обслуживания. В практике определяющее значение имеют предельные или установившиеся вероятности нахождения базы технического обслуживания в каком-либо заданном состоянии. Они определяют среднеотноситель-ное время нахождения базы в этом состоянии, выраженное в долях единицы или процентах от календарного времени.

Общие выражения, определяющие вероятностные состояния базы технического обслуживания контейнеров, найдены методом математической индукции. Применяя этот метод, получим:

у Ц/ ч

Рс ~ТГ\~ёЧ~)Ро , 0<1^£

(17)

Вероятность нулевого состояния базы технического обслуживания контейнеров, когда она полностью свободна (не загружена), вычисля-

отся ия условия нормирования:

¿=о

2 р1 - /

Подставим в это равенство значения вероятностей из выражений . После выполнения необходимых преобразований получим:

определяют состояние базы технического обслуживания контейнеров в зависимости от интенсивностей контейнерного потока, обслужива-. ния (восстановления) контейнеров и числа технологических линий. Отношение р = представляет собой коэффициент или степень загрузки базы технического обслуживания контейнеров. Числитель этого отношения характеризует количество контейнеров, поступающих на базу технического обслуживания в единицу времени, -а знаменатель - производственные мощности или пропускную способность базы. Это отношение изменяется от нуля до единицы. Если оно больше единицы, то очередь контейнеров на базе технического обслуживания неограниченно возрастает и ее производственные мощности (пропускная способность) недостаточны.

Применим основные выражения для определения характерных параметров систем технического обслуживания контейнеров. Вычислим прежде всего количественный состав ремонтно-необходимого контейнерного парка. Этот состав отражает среднее количество контейнеров, находящихся на базе технического обслуживания (обслуживаемых и ожидающих обслуживания) и представляется в виде:

(18)

Выражения (17) и (18)являются основными. Они полностью

е»

(19)

Количественный состав ремонтно-необходимого контейнерного парка зависит от отношения интенсивностей поступления и восстановления контейнеров и числа технологических линий базы технического обслуживания (рис. 6 )• С увеличением этого отношения он возрастает, а с ростом числе технологических линий сокращается.

Реаоктно-необходишП контейнерный'парк (отнесеншЯ к основному 5 параметру контейнеропотока) в зависимости от количества 1 обслуживашигх лшшЯ

130

НО

1«

се <.ао

л

• \

Г V \

\ 9 \ 'в > \ \гв

ч

б 7

КтмсяВа о(аиртСающих мнии.а.

Рис.3.7

Рис. 6. Ремонтно-необходимый контейнерный парк

(отнесенный к основному параметру контей-неропотока)в зависимости от количества обслуживающих линий

В ремонтно-необходимый контейнерный парк включаются контейнеры, находящиеся в обслуживании и ожидающие обслуживания. Количество контейнеров, находящихся в обслуживании, определяется выражением:

р

с оо

ер. =

г'° ¿«0 4 С

(20)

ил

Это выражение определяет также другой характерный параметр систем технического обслуживания - число занятых обслуживанием контейнеров технологических линий и тем самым средняя загрузку или использование производственных мощностей базы технического обслуживания (рис.7,8). Из выражений (19) и (20) непосредственно вычисляется (как разность между ниш) количество контейнеров ремонтно-необходимого контейнерного парка, находящихся в очереди в ожидании обслуживания.

Важным параметром систем технического обслуживания является длительность нахождения контейнеров в обслуживании (включая ожидание обслуживания). Он зависит от количественного состава ремонтно-необходимого контейнерного парка и загрузки базы технического об -служивания и представляется в виде:

г - 1 '

С, - о

V п7,в еУ а в! е'\( У У

х еу ее/^еУ ) (21)

О - ^) 2 и-у 77- тгК^)

Этот параметр отражает эксплуатационный период контейнерного парка, В производственно-экономическом плане он харак-

теризует возможные потери упущенной выгоды от простоев контейнеров.

Бесспорно, применение баз технического обслуживания иных структур приведет к изменению выражений основных параметров. Вместе с тем оно не отразится на методическом подходе, принципиальных положениях и закономерностях функционирования систем технического обслуживания контейнеров.

Критерий оптимальности системы ТО и Р

Эффективность систем технического обслуживания контейнеров определяется совокупными затратами. Чем меньше эти затраты, тем эффективней являются системы. В свою очередь совокупные затраты зависят от количественного состава ремонтно-необходимого.контейнерного парка. Поэтому построение систем технического обслужива-

35

Зегрузка базы (отнесенная к общей производственной ыоиности) в зависимости от количества обслуживающих линий

Рис.7

Общая длительность обслуживания контейнеров (отнесенная к длительности собственно обслуживания) в зависимости от количества обслуживающих линий

у 150

(ДО

1.30

1.20

1.<0

0

1

1.00

1 |

\ \

и* \ " С \

\ * уо \ ♦ \ 1 * \ О * V - уе>

ч

3 4 5 6 7 КоАичестбо обаухсиЕающих линий, ед.

36

Рис.8

контейнеров сводится к выбору такого количественного состава ре-монтно-необходимого контейнерного парка, при котором совокупные затраты становятся минимальными.*Этот состав является критерием оптимальности.

Организация технического обслуживания и ремонта контейнерного парка

Известно, что для контейнерного парка требуется рациональная и четкая организация планово-предупредительного ремонта и профилактического технического обслуживания. Однако в практической работе возникли существенные проблемы и трудности при поддержании контейнеров в хорошем техническом состоянии и особенно при организации промышленных методов плановых видов ремонта. Несмотря на множество субъективных факторов, влияющих на организацию жизнедеятельности системы, существуют объективные предпосыл- , ки -ее устойчивого функционирования в контейнерно-транспортной системе СССР. Рациональная организация работы системы находится в рамках руководящих документов,специально созданных для нее.

Плановвй текущий и капитальный ремонты должны осуществляться в стационарных базах ремонта контейнеров, принадлежащих морскому пароходству и признанных Регистром СССР. Базы предназначены для проведения ремонта контейнеров современными индустриальными методами с применением механизированных линий, специального технологического оборудования. Они имеют высокий уровень механизации производственных процессов.

В процессе работы над данным исследованием были обследованы советские и зарубежные базы (депо) ремонта в цедях определения причин и объемов поломок и повреждений контейнеров. "Шли выяснены и систематизированы причины возникновения и места появления повреждений. Анализ повреждений позволил сформулировать международные погрузочные факторы и их воздействие на конструкцию кон -тейнера в зависимости от_ транспортного процесса. Сделан вывод, что на частоту повреждаемости влияет коэффициент оборачиваемости, который колеблется от 3,5 до 5 (для СЗСР). Также определялось, что наибольшее количество повреждений контейнер получает во время погрузо-разгрузочных работ на мор&ких контейнерных терминалах (47 %) (см.рис. 3 ). Исходя из этого, ориентировочный годовой объем ремонта контейнеров в ММФ составит текущий 43ЭОО Д5Э и капитальный 20900 ДФЭ, при их отношении - 2,31. Полученное отноше-

Диаграмма повреждений контейнера

Рио.9

Типовая схема производственного корпуса межпортовой базы ремонта контейнеров

Рис ДО

I - площадка под вентиляционное оборудование; 2 - рабочий пост ремонта 6-метрового контейнера; 3 - рабочий пост ремонта 12-*метрового контейнера; 4 - склад оснастки; 5 - административное помещение; 6 - склад материала; 7 - склад сварочного оборудования; 8 - камера окраски контейнеров; 9 - линия перемещения контейнера по конвейеру; 10 - камера очистки контейнеров; II - краскораспределительный участок; 12 - теплогенераторы камеры окраски контейнеров

нив может использоваться при определении годовых программ БРК (депо), а, следовательно, учитывать загрузку при расчета производственных мощностей ремонтных баз. Найдены типовые решения при проектировании баз ремонта контейнеров различных мощностей, получены оптимальные соотношения размеров цехов, участков, территорий (рис.10 ).

Сделан анализ используемых технологий ремонта ж на его основе предложена принципиальная типовая технологическая схема ремонта. Она основана на положительном опыте советских и зарубежных баз ремонта и в своей основе содержит позиционный и поточно-операционный метод.

Анализ и обобщение типовых повреждений и поломок позволили сделать в работе их классификацию, положенную в основу технологических решений. Все повреждения сведены в группы по объемам и значимости ремонта, что позволило определить три вида ремонта с конкретными групповыми признаками, влияющими на принятие решения.

Такой подход позволил разработать краткие критерии технического состояния контейнера, которые базируются на международной унификации оценок состояний. Это в свою очередь позволило формализовать и закодировать (в международном коде)максимальное количество видов и типов повреждений, возникающих у контейнеров. Составлена таблица укрупненных повреждений наиболее час-, то встречающихся в практике с рекомендациями по принятию решения о ремонте.

Обобщена вероятность возникновения отдельных видов ремонта и размера ремонтных работ в рамках принятой статистической квалификации. Сделанные на результатах обобщения рекомендации позволят оптимизировать заказ и расход сменно-запасных частей, деталей и материалов.

Испытания контейнеров. Обобщен опыт советских и зарубежных классификационных обществ по испытанию контейнеров международного, стандарта в процессе их периодических освидетельствований как в период использования, так и после проведенных ремонтов. Исследованы методы испытаний, применяемые классификационными обществами, при постройке контейнеров с целью выбора оптимальных решений. Международная практика подтверждает, что нельзя ограничиваться испытаниями контейнера-прототипа, испытаниям должна подвергаться вся серия. Определены рекомендации по

испытаниям в зависимости от вида ремонта п установлена технологическая последовательность. , Научное обобщение управленческих процессов, происходящих в системе ТО и Р контейнеров, определяет место организации и управ ления системой как важнейшей составлявшей в КТО СССР. Принципы, залаженные в системе ТО и Р контейнерного парка, сопрягаемы с другими составляющими КТО, имеют научную совместимость и базируются на теоретических исследованиях,^выполненных на уровне народнохозяйственных задач, возникающих при эксплуатации водного транспорта Поливариантность системы поззоляет надеяться,что ыОзет быть полезн для смелных транспортных отраслей.

Технико-экономическая эффективность использования контейнерного•парка-

Исследования, проводимые в рамках диссертационной работы, позволили выяснить общуп эксплуатационную обстановку с использованием контейнерного парка, в том числе появилась возможность подойти к понимании технико-эксплуаталзонннх взаимосвязей, присущих именно контейнерыо-транспортно* системе.

Б основу этих связей положены разработанные в диссертации нор ш, показатели, коэ&сщцаента и другие критерии, характеризующие ■ эксплуатации парка ц отдельное контейнеров. В первув очередь зто временные показатели : - стоянка порознего контейнера ; Тк - календарный период; 3 - время использования контейнера;ТЭ, Тр - время нахождения контейнера в эксплуатации и ремонте, соответ ственно; Тст,Тд- время нахождения контейнера на стоянке и в двзжеи Т^, - вреда стоянки груженого а порожнего контейнеров;

Т* , время движения груженого' и пороннего контейнеров;

, Т?_ - время стоянки груженого' контейнера в морских

ТТЛП плп

портах и прочих пунктах; *^т.пр'. ~ время стоянки пороше

контейнера в морских портах и прочих пунктах; время

движения груаеного контейнера по морским и прочим путям ',

время движения пороинего контейнера по морским и прочим пуп В диссертации разработаны научно обоснованные нормы стояночного времени пороаних контейнеров и введен ряд коэффициентов, характеризующих техническое использование парка контейнеров. Для иллюстрации приведен некоторые из них

Кт и - коэффициент технического использования парка контейнеров

2 т ц

к = -~--____(22)

I

где ТЭ1 ,ТрГ период эксплуатации и время ремонта контейнеров £ -го вида ; IVI - объем контейнера £ -го вида;

Л"^" -. коэффициент использования контейнеров для перевозки и хранения грузов

кг = ТМ {23)

2 7",г М

I

который необходим для анализа бюджета стояночного времени контейнера с грузом и времени его использования для перевозки

грузов ; ,. г

/Сд - коэффициент времени движения контейнеров

л 2 Т,1 W¡

¿

предназначенный для анализа бюджета времени движения груженного и порожнего контейнеров ;

коэффициент использования контейнеров для морской перевозки и хранения грузов

кг К (25)

I

м - коэффициент времени движения контейнеров по морским

Ла2 ТЭ1IV

I

необходимый для анализа времени движения контейнеров по морским путям в груженом и порожнем состояниях ;

Гст

и.м.а ~ коэффициент использования контейнеров для хранения грузов в морских портах

'Ксг = £ Тм.п ^ (27)

I

1{оэффициенты /С, /Гд , , КА „ можно применять как для совокупности контейнеров, так и для отдельного контейнера.

Также разработаны и использованы показатели и подучены выражения их взаимосвязи. В заключении главы У приведены количе -ственные показатели эксплуатации контейнеров, показатели пере -возок, движения и грузооборота, технической работы и произвол -ственной Мощности контейнеров, провозной способности контейнерного флота и бюджет времени контейнеровоза в эксплуатации.

Здесь же представлены качественные показатели работы контейнеровозов, также как показатели состава флота,показатели технической работы и производственной мощности контейнеровоза, использование бюджета времени контейнеровоза и другие.

Проанализирована сопоставимость технико-эксплуатационных показателей контейнерного парка и контейнеровозов, которая представляет особую важность при оценке эффективности контейнерного процесса. Показана взаимосвязь увеличения вместимости контейнеровозов и роста количества контейнерного парка. Получены аналитические зависимости, характеризующие связь количества находящегося в контейнерах груза, перевозимого контейнеровозами, а также зависимости, определяющие объем транспортной работы, выполненной с использованием контейнеров. Полученные в работе зависимости позволяют оценить влияние количества контейнеров и контейнеровозов от изменения времени оборота контейнеров и других эксплуатационных факторов.

Важным элементом научно обоснованной организации управления контейнерным парком является оптимальное распределение поврежденных контейнеров по базам ремонта. Необходимо исключить нерациональное перемещение поврежденных контейнеров до баз ремонта. Максимально загрузить отечественные базы ремонта, сократить неоправданные валютные расходы. Предусмотреть загрузку контейнеров после ремонта вблизи баз ремонта, избегая их порожнего перемещения до баз загрузки и т.д. При этом следует учитывать возросшие

за последние годы стоимости ремонта и другие эксплуатационные расходы. Для решения этих задач в диссертации разработаны математические модели, позволяющие оптимизировать распределение поврезденных контейнеров по базам ремонта. В реальной эксп^а-тации возникает проблема распределения поврежденных контейнеров по базам ремонта в пределах морского бассейна. Математическая модель такого распределения представлена в следующем ви -ДЭ

¿4 ¡4 V V ь ^ 1Г V

при условиях:

I)

2

3) Х1 ■ > О ;

а

4) 0« р5 < \ . Принятые обозначения:

/ - индекс источников поступления поврежденных контейнеров ; у - индекс ремонтных баз ; ^ - вид и технология ремонта контейнеров ; С4-: - затраты на перемещение поврежденного контейнера из

^ В У :

С0 - затраты по базам ремонта контейнеров, независимые от ремонта (амортизация, капиталовложения и т.д.) ; - коэффициент перевода числа доставленных нау'-ю базу ^ контейнеров в объем ремонта 5 -го вида ; К:з - затраты на ремонт 5 -го вида на ^-й ремонтной базе ; щ. - максимальная мощность ^ -й базы по ремонтам 5 -го ви-

& да за исследуемый период ; Р ■ - вероятность ¿-го вида ремонта в потоке поврежденных ® контейнеров, поступающих из всех I на данную ^ -ю ремонтную базу; ПХ - число источников поступления поврежденных контейнеров (терминалы в морских портах, железнодорожных станциях и т.д.) ;

П. - число ремонтных баз на бассейне ;

Хц - количество контейнеров, перемещаемых из С в ^ .

Подобная модель учитывает затраты на ремонт на ВРК, т.е. договорную оплату необходимых мощностей для ремонта или оплату за произвсдонные фонды для нужд конкретного контейнерного предприятия или ремонтно-необходимого парка контейнеров. Эта модель реализуется в рамках задач стохастического программирования. Для оптимизации задачи распределения поврежденных контейнеров по международным базам ремонта разработана математическая модель. Эта модель учитывает, в частности, специфику ремонта на зарубежных базах, оплату нахождения контейнера на ремонтной базе как в соввалюте, так и в инвалюте. Для зарубежных баз не учитываются затраты на амортизацию, капиталовложения и т.д., что также учтено в модели. Эта модель имеет следующий вид:

с огоаничениями:

I. ;

2 3 4.

Б (29) приняты следующие обозначения для компонент оптимизационной модели:

- время транспортировки I -го контейнера на у'-ю базу; В - стоимость простоя -го контейнера ;

Кц - затраты на ремонт 3 -го вида на базе J ;

- вероятность потребности в ремонте ;

- общее количество повревденных контейнеров из £ ; с/; - пропускная способность ремонтной базы ^ ;

- стоимость транспортных издержек ; /С; ~ стоимость ремонта контейнеров.

Изложенные модели находят применение при перспективном, долговременном планировании. Для решения задачи оперативного плани -

Блок-схема

Рис. II

45

рованин продетоплена игровая модель. Сущность игрооой модели сводится к следующему. Исходя из информации, хранящейся в ЭВМ, на основе оптимизационной постановки разрабатывается и выводится на дисплей наиболее удачный (оптимальный) план решения задачи. Ота оптимизация может основываться на одной из1предложенных выше оптимизационных моделей. Однако помимо оптимального, при -водящего критерии оптимальности к экстремуму, разрабатываются еще несколько других допустимых с точки зрения постановки вариантов. Для каждого варианта выводится ряд показателей, позволяющих пользователю ориентироваться б надежности и выгодности предложенного решения. Пользователь, мотивируя соображениями, не учтенными в математической оптимизационной модели, может выбрать одно из предложенных решений. В этом случае ему на дисплее или в виде "твердой копии" на бумаге демонстрируются эко -номические и производственные показатели выбранного варианта, сопоставляются'с предложенными ранее оптимальными показателями и дают распечатку последствий отклонения от него (рис.ц ).

Пользователь вправе отказаться от принятого решения и, выбрав другой вариант, "проиграть" его. Возможно пользователь предложит вариант, не учтенный математической моделью или отброшенный ею. При жесткой постановке оптимизационной модели этот вариант мог показаться неудачным,но не учтенные в модели факторы могут сделать его удобным для пользователя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

I. В диссертационной работе рассмотрено и тщательно исследовано сегодняшнее состояние контейнерно-транспортной системы в СССР и за рубежом. Выделено из общих проблем КТС звено, определяющее устойчивую жизнедеятельность всего контейнерного процесса, и обоснована необходимость тщательного научного исследования этого направления.

'¿. Впервые рассмотрен структурный аспект КТС на уровне системы технического использования, обслуживания и ремонта контейнеров ; с позиций системного анализа определен состав системы технического использования, обслуживания и ремонта. Обосновано соответствие требованиям, предьявляомым теорией сложных систом к этой системе, ее подсистемам, отдельным ее элементам, их взаимосвязям, критерию эффективности.

3. Обосновано, что важным составным элементом контейнерной системы перевозок является большой и конструктивно многообразный парк контейнеров. Уже сейчас он насчитывает свыше 5,0 млн.единиц. Поддержание в технической исправности такого многочисленного и развитого порка контейнеров, эксплуатируемого в жестких условиях

и находящегося под надзором классификационных обществ, представляет собой сложную и трудную проблему. По своей сути это принципиально новая народнохозяйственная проблема - создание развитой системы (индустрии) технического обслуживания и ремонта контейнерного парка, во многом определяющей надежность и эффективность контейнерных перевозок.

4. Выполненные исследования содержат интегральную разработку теоретических основ технического использования, обслуживания и ремонта контейнерного парка, составляющего транспортно-технологи-ческую базу стремительно развивающихся контейнерных грузоперево -зок. Эти основы разработаны с учетом конструктивных, техннко-экс-плуатационных и хозяйственно-экономических особенностей контейнеров. Вцделены и обоснованы три характерные особенности:

конструктивная сопряженность контейнеров с перевозочными средствами всех видов транспорта (морскими и речными судами, железнодорожными и автомобильными платформами) и технико-эксплуа -тационное единство всего комплекса "судно - контейнеры" в сфере морских контейнерных грузоперевозок;

технико-эксплуатационная автономность и самостоятельность действующего в транспортном пространстве парка контейнеров, как принципиально новых специальных унифицированных несамоходных транспортных средств;

хозяйственно-экономическая взаимосвязь технической и коммерческой эксплуатации контейнерного парка.

5. Теоретические основы технического использования, обслуживания и ремонта контейнерного парка разработаны дг.я морского флота. В принципе они также применимы к другим видам транспорта,осуществляющим контейнерные грузоперевозки.

6. Обосновано, что основная задача технического использования контейнерного парка состоит (и в этом ее особенность) в обеспечении устойчиво-надежной и безопасной эксплуатации в процессе морских грузоперевозок как самих контейнеров, так и всего конструктивно единого комплекса "судно - контейнеры". Разработан це -лостный математический аппарат, представляющий собой научную ба-

зу решения этой задачи. Он включает,

методы определения действующих на контейнеры внешних сил; методы определения силового взаимодействия контейнеров с судовыми корпусными конструкциями;

методы определения нагружений и деформирования контейнеров;

методы расчета прочности, надежности и безопасности перевозки контейнеров в зависимости от размещения, расположения, ярусности, конструктивного сопряжения и креплений.

7. Показано, что в судовых условиях нагрукения и деформирования для расчетов прочности, надежности и безопасности перевозки контейнеров могут быть использованы численные методы и прежде всего метод конечных элементов. Разработаны типовые программы расчетов по этому методу на электронно-вычислительных машинах разного класса, в том числе персональных компьютерах.

8. Проведен комплекс исследований прочности и надежности контейнеров, результаты которых подтвердили, что не всегда выводы классификационных обществ удовлетворяют требованиям, вытекающим из работы контейнеров на судне в условиях моря. Тем самым выявлены скрытые причины возникновения поломок и, следовательно, возможность сокращения объемов ремонта. Это также позволяет сделать обобщения для использования их при разработке новых национальных требований и правил.

9. Установлены причины разрушений при эксплуатации контейнеров, предложены и апробированы эксплуатационные и конструктивные меры снижения этих разрушений. Показано, что одновременное воздействие сжимающих и поперечных усилий, приложенных к угловым фитингам контейнера при условии достижения максимальных построечных и испытательных значений, приведет к превышению допускаемых напряжений в районе нижних угловых фитингов контейнера. Для сокращения числа возможных разрушений, при комплектовании штабелей контейнеров на судах, необходимо вводить ограничения

нь величину сжимающих усилий, определенных по массам контейнеров, расположенных под нижним в штабеле. Обосновано, что повышение рядности штабелей контейнеров на современных и перспективных контейнеровозах приводит к неэффективности использования традиционных методик, разработанных классификационными обществами для расчета деформаций контейнеров. Практическое применение раз-

аботанных методов, существенно повышая надежность и безопасность энтейнерных перевозок, снижает износы и повренадаемость контей-эров, объемы их технического обслуживания и ремонта.

10. Основополагающим элементом технической эксплуатации яв-зется техническое обслуживание и ремонт. Предложены и разработа-Ь1 концепция и общие теоретические положения системы технического 5служивания и ремонта контейнерного парка, Они определяют струк-уру, схему функционирования, принципы управления, целевую функ -ню и критерии оптимальности этой системы.

В разработках общесистемных положений использованы теория адежности, массового обслуживания и управления с учетом произ-эдственно-технических особенностей контейнерного парка, Схемно чвентарнцй контейнерный парк расчленен на два вэаимосвязанно-кользяпшх контейнерных парка - эксплуатационно- и ремонтно-не-5ходимый.

11. Предложен функционал для определения количественного эотава эксплуатационно-необходимого контейнернего парка, учи-лвающий все основные факторы хозяйственно-экономических сооб-акений (практически он исходит из общей контейнеровместимости энтейнеровозного флота).

12. Предложена методика определения критерия оптимальности лстемы технического обслуживания и ремонта контейнерного парка, снованная на совокупных затратах на приобретение (или аренду) энтейнеров количественно равных составу ремонтно-необходимого энтейнерного парка, на создании и содержании баз технического эслуживания и ремонта контейнеров. По своей сути управление «темой при заданных краевых условиях сводится к построению се-

1 баз технического обслуживания и ремонта, которое обеспечива-р оптимальный количественный состав ремонтно-необходимого кон-зйнерного парка и тем самым минимизирует совокупные затраты.

13. Разработаны аналитические методы и предложен функцио-зл для определения критерия оптимальности функционирования сис-;мы технического обслуживания и ремонта контейнерного парка, эинято, что техническое обслуживание и ремонт контейнеров осу-зствляется по справедливо-упорддоченной схеме (хотя они могут роводиться с установленными приоритетами в зависимости от при-военных по каким-либо соображениям рангам преимущества).

14. Составным элементом системы технического обслуживания ремонта является организационно-технологическая концепция их

проведения. Разработана классификация, воды и периодичность ремонта контейнеров с учетом нормативных сроков их службы. Установлены характерные повреждения контейнеров в зависимости от способа перегрузки. Сформулированы основные требования к базам технического обслуживания и ремонта контейнерного парка. Приведены технологические схемы ремонта контейнеров, опирающиеся на смещенные позиционные и поточно-операционные методы выполнения. Проведены критерии инспекции и отбраковки контейнеров в эксплуатации на контейнерных терминалах, исходя из требований Международных конвенций. Даются методы испытаний контейнеров, учитывающие требования изготовителей, инспекционных органов и эксплуатационников.

15. Впервые рассмотрена эффективность контейнерных перевозок в зависимости от взаимосвязанных коммерческой и технической эксплуатации аднтейнерного парка. Эта взаимосвязь устанавливается совокупностью техцико-эксщуатационных измерителей. Показано, что состав этих измерителей объединяет • коэффициенты технического использования контейнеров, времени их движения по морским цу-тям и использования для хранения грузов в портах. Дополненные

стоимостными измерителями (затраты на приобретение, аренду, техническое обслуживание и ремонт, хранение и амортизацию) они позволяют определить технико-экономическую эксплуатацию контейнер -ного парка.

16. Разработана методология и предложен функционал для опти мального распределения повреоденных контейнеров по базам технического обслуживания и ремонта. В основу положена нестандартная транспортно-производственная стохастическая задача. Для оперативных практических решений выбора баз технического обслуживания и ремонта контейнеров разработан и предложен алгоритм расчета и специальная игровая модель. Эта модель представлена в вще блок-схемы со встроенными аналитическими зависимостями. Составлена машинная программа для использования на ПЭВМ.

17. Положения и выводы работы практически внедрены или находятся в стадии внедрения. На их основе:

разработаны технико-эксплуатационные требования к контейнеровозам типа СКН-Н668, вместимость 2668 контейнеров, строящихся в ФРГ на верфях "Еремен-Вулкан" и "ХовальдДойчверке";

осуществлена модернизация контейнеровозов типа "Капитан Гаврилов" новой вместимостью ИЗО контейнеров на верфи "Джиронг"

Сингапуре;

определен и начал создаваться количественный состав кон-ейнерного парка БМГ1;

разработана и внедрена система технического обслуживания ремонта контейнерного парка БШ с учетом особенностей его про-зводственной деятельности;

создана база технического обслуживания и ремонта контейне-ов в Ленинграде, определены производственные мощности, техниче-кое и технологическое оснащение этой базы. Производственная мощ-ость базы достигла расчетной величины в 12000 ДФЭ, что соответ-твует расчетам;

в целях создания расчетного контейнерного парка начато стро-тельство контейнеростроительного завода в Ленинграде, производ-твенной мощностью 10000 Д£Э в год;

контейнеровозный флот пароходства претерпел модернизацию реконструкцию грузовых помещений и судовых технических средств целью повышения безопасности морских перевозок и снижения объ-мов ремонта контейнерного парка.

18. Выполненные расчеты показывают, что реализация только асти результатов исследования обеспечивает в пределах только дного морского пароходства (правда, самого крупного перевозчика :онтейнеров в отрасли) годовой экономический эффект примерно

-8 миллионов рублей.

19. Выполненные исследования позволили выявить направле-:ия дальнэйаих исследований, связанных с совершенствованием ор-■анизации и управления системой технической эксплуатации контей-;ерного парка на уровне отрасли; к ним можно отнести:

более глубокое исследование процессов технического исполь-ования контейнерного парка не только в условиях морских перево-юк, но и при перевозке контейнеров другими видами транспорта |ри их интермодальной системе перевозок;

исследования и разработку рекомендаций по применению про-'рессивных принципов технической эксплуатации на базе оценки тех-шческого состояния контейнеров методами технической диагностики ! выходом на техническое обслуживание и ремонт с восстановлением сачества;

исследование и разработку методических принципов прогно->ирования темпов износов, в том числе возрастных, контейнерного 1арка для установления оптимального срока службы контейнеров и

оптимизации программ пополнения контейнерного парка;

исследование резервов производственных мощностей БРК и ремонтных депо с целью повышения их производительности;

более углубленное исследование системы ТО и Р с целью еще большей интеграции межотраслевых и зарубежных структур в рамках КТС СССР и КТС всего мира.

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1. Комплексное обслуживание судов в морских портах. - М.: Транспорт, 1975. - 205 с. (в соавторстве).

2. Контейнеры международного стандарта. - М.:Транспорт, 1962. - 155 с.

3. Не по графику, а по состоянию. - Морской флот, № I,

- M., 1987, с.49-50.

4. Обеспечивают надежную защиту. - Морской флот, № 4.

- П., 1988, с.42-44".

5. История одной аварии. - Морской флот, № 5. - M., 1986,

с.40.

6. Техническая эксплуатация флота и современные методы судоремонта. - Л. Судостроение, 1988. - 83 с.

7. Комплексная система технического обслуживания и ремонте судов. Основное руководство. РД 31.20.50-87. - Л.:МШ, 1988.

- £94 с. (в соавторстве).

8. Судно XXI века. - Морской флот, № б, - M., 1989, с.35-38.

9. Совершенствовать техническое обслуживание флота. -Морской флот, № 5. - M., 1990, с.29-30.

10. Контейнеры международного стандарта. П-е издание, переработанное и дополненное. - М.:Транспорт, 1990, с.159-167.

11. Влияние найтовых на деформацию контейнеров при многоярусном штабелировании на судах. - Л.:Сборник Регистра СССР. 1990. (в соавторстве).

12. Техническая эксплуатация флота и современные методы судоремонта, 2-е изд. - Л. Судостроение, 1990. - 84 с.

13. Определение деформации контейнеров при многоярусном штабелировании на судах. - Л. : Судостроение, № 8, 1990, с.12-15. (в соавторстве).

14. Влияние контейнера как элемента корпуса судна на состояние конструкции контейнеровозных судов. - М. :ЦНИИШ

вып."Корпус и защита от коррозии". •1991. - 18 с. (в соавторстве).

15. Техническое обслуживание и ремонт контейнеров международного стандарта. - Л.:Политехник, 1991. - 233 с.

16. Blinov E.K. Technical maintenance of vessels and updated methods of shiprepair works, Juternational shipowners association, bulletion n 1 (72), GDYNIA, 1990, 5Tp.

17. Blinov E.K. Katsman F.M., Mikhailov V.E. The open sea loads influence to the multilevel container block carried on the deck. 20-In t e mat i onale Tagung der Hochschule fur Seefahrt Warnemunde-Wustrow am 7 and 8 november 1990. ROSTOCK, 3U-50p.