автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Разработка методики выбора оптимальных типов и количества буксиров для морского порта

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧИ

1.1. Состояние проблемы

1.2. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ И ОСОБЕННОСТЕЙ РАБОТЫ БУКСИРОВ В

ПОРТУ.

2.1. Анализ факторов, определяющих потребность порта в буксирах.

2.2. Анализ структуры и объемов работ буксиров-кантовщишв в порту.

2.3. Исследование закономерностей заходов судов в отечественные порты

2.4. Исследование практики буксирных операций

2.5. Исследование сил и моментов, действующих на буксируемый объект, и определение потребной тяги для его буксировки

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО

КОЛИЧЕСТВА И ТИПОВ БУКСИРОВ В ПОРТУ.ИЗ

3.1. Математическая модель определения оптимального количества и типов буксиров с выбором рекомендуемого ордера.ИЗ

3.2. Математическая модель определения оптимального количества и типош буксиров с выборам относительных частот применения допустимых ордеров.

3.3. Математическая модель выбора дополнительного количества и типов буксиров с учетом обработки лихтеровозов

3.4. Формирование допустимого количества и типов буксиров для одной буксирной операции

3.5. Решение сформулированных задач методами дискретного программирования.

3.6. Метод обработки исходной статистической информации, необходимой для решения сформулированных задач.

ГЛАВА 4. НОРМАТИВНО-ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, НЕОБХОДИМОЕ

ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА И ТИПОВ БУКСИРОВ

4.1. Эксплуатационные и экономические нормативы и показатели.

4.2. Бюджет рабочего времени буксиров.

4.3. Число операций с несамоходными баржами

4.4. Длительность буксирных операций с транспортными судами.

4.5. Длительность буксирных операций с несамоходными баржами.

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Численное решение задач выбора оптимального количества и типов буксиров

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИЙ

I

Развитие морского транспорта осуществляется в соответствии с Основными направлениями экономического и социального развития | СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года, утвержденными I ХХУ1 съездом КПСС. За период X и первые года XI пятилетки мор« I ской транспорт подучил развитие, обеспечившее независимость нашей внешней торговли от мирового фрахтового рынка.

В деятельности морского транспорта значительное место занимают порты, пропускная способность которых существенно влияет ■ на организацию эксплуатации и экономику морского транспорта в целом. Не случайно только в X пятилетке на развитие материаль-\ но-технической базы портов было выделено 1,6 млрд .рублей. В портах введены в действие перегрузочные комплексы мощностью 44.5 млн.т в год, протяженность причального фронта увеличилась | на 8,4 км. Несмотря на огромные капиталовлохения и на внимание, | уделяемое развитию портов и организации работы в них, они осI таются узким местом в обширной деятельности морского транспорта. \ Развитие работ в портах по непрерывному плану-графику транспортного узла (НПРГУ), опыт которых был одобрен и рекомендован к повсеместному распространению постановления ЦК КПСС, 1 позволило преодолеть межведомственные перевозки и во многих портах значительно повысить эффективность работы.

В одиннадцатой пятилетке намечено поставить морскому транс

I, порту суда общим дедвейтом 3,2 млн.тонн. Мощность морских портов, благодаря техническому перевооружению, будет увеличена на 22 млн.тонн. Большой вклад в переоснащение и перевооружение причальных линий и судов портофлота в XI пятилетке предполагается ввести в порты Восточный, Владивосток, Магадан, Тикси, Новорос

- 5

5 сийск, Жданов, Ленинград.

Эффективность работы портов и безопасность судов в них в значительной степени определяются парком буксиров-кантовщиков,

I обслуживающих порт. Установлено, что выбор типов и количества буксиров в данном порту является важной народнохозяйственной I

I задачей, которая должна осуществляться на научной основе.

Суть дела, если говорить об экономике, - сказал товарищ Ю.В. 1

Андропов / I /, - состоит в том, что мы вступили в новый этап, I когда возросшие возможности и возросшие общественные потребности диктуют необходимость серьезно повысить уровень всей хозяйственной работы, существенно поднять эффективность экономики, превратить все наше огромное хозяйство в бесперебойно работаюI щий, хорошо отлаженный механизм".

1 Это положение в полной мере относится к морскому транспор

1 ту. Для решения поставленной проблемы необходимо разработать I ряд математических моделей, учитывающих все реальные особенности работы порта и условий буксировки транспортных судов в пор/ тах. На основе анализа условий и особенностей работы буксиров в порту, факторов, определяющих потребность портов в буксирах, закономерностей заходов судов в порты, исследование практики буксирных операций и гидродинамики буксирных работ созданы таI кие математические модели, описывающие все особенности поставленной проблемы. К числу этих моделей относятся математическая модель определения оптимального количества и типов буксиров в порту с выбором рекомендуемого ордера, математическая модель определения оптимального количества и типов буксиров с выбором относительных частот применения допустимых ордеров, математичеекая модель определения дополнительного количества и типов бук

I сиров с учетом обработки лихтеровозов, формирование допустимого С количества и типов буксиров для одной буксирной операции.

Методы дискретного программирования позволили определить оптимальное количество и типы буксиров в конкретных отечественных портах на ближайшие годы и на перспективу. В частности, был произведен цикл исследований применительно к портам Ленинград, Калининград, Выборг, Одесса, Ильичевск, Южный, Таллин, /

Рига, Новороссийск, Владивосток. В результате проведенной рабо-/ты доказана работоспособность методики и возможность внедрения / ее в систему ММФ. Предметом защиты является разработка методи-/ ки определения оптимального количества и типов буксиров, обес-/ печивающих выполнение существующего объема буксирных работ для ' каждого порта ММФ. J

- 7

- 194 -ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе проведенных исследований разработана и внедрена комплексная методика определения оптимального количества и типов буксиров, необходимых порту для выполнения всех буксирных работ в порту, учитывая обслуживания судов, средства портофло-та, дополнительные работы и пр.

2. Разработанная методика позволяет решать оперативные задачи по выбору конфетных типов и числа потребных буксиров для буксировки определенных объектов при сложившихся навигационных и метеорологических условиях и организационно-технические и методологические вопросы буксировки судов в порту.

3. Для разработки методики

- создана классификация факторов, влияющих- на потребность порта в буксирах;

- произведен анализ сил и моментов, действующих на буксируемый объект, и разработан метод их численного учета при определении потребной суммарной тяги буксиров;

- произведен модельный эксперимент в ледовом опытовом бассейне и получены аналитические зависимости сопротивления среды при повороте судов во льдах от угла поворота и соотношения главных размерений судов;

- получены аналитические зависимости влияния на величину сопротивления движению судна лагом при ограниченной глубине рас-то яния до стенки причала;

- разработан метод сбора и математической обработки исходной информации, необходимой дня определения объема буксирных работ в порту.

4. Создан ряд математических оптимизационных моделей работы буксиров в порту, на основе которых:

- разработан алгоритм и комплекс программ расчета оптимального парка буксиров;

- предложен алгоритм генерирования технически эквивалентных ордеров буксировки судна, исходя из суммарной потребной тяги буксиров с учетом действия внешних факторов,

5. Для практического внедрения результатов исследований и разработанной методики в портах Балтийского и Черноморского бассейнов произведен комплекс работ, включающие следующее:

- анализ функционирования портофлотов портов Ленинград, Калининград, Выборг, Одесса, Ильичевск и Южный с учетом судозаходов, внутрипортовых перевозок, географических, навигационных, метеорологических и других факторов;

- выполнение практических расчетов на ЕС ЭВМ применительно к ряду отечественных портов, и получено их подтверждение о внедрении результатов расчетов в практику работы портов;

- на основе анализа работы портов и выполненных расчетов для каждого порта разработаны мероприятия по перспективному оптимальному пополнению портов буксирами и предусмотрены предложения, вытекающие из данной работы и направленные на улучшение организации буксирного обслуживания порта.

6. На основе выполненных исследований получены отдельные теоретические положения, в частности:

- установлено, что распределение числа судозаходов не подчиняется закйну Пуассона. При разработке модели работы буксиров в порту нельзя ориентироваться на суммарное число судозаходов, а необходимо анализировать данные о заходах судов по портовым документам;

- выбор буксиров не может производиться для месяца с наибольшим суммарным числом судозаходов;

- число судозаходов не является единственным критерием, определяющим выбор оптимального количества и типов буксиров в порту. Их определение должно основываться на комплексном изучении функционирования порта в целом.

7. Из выполненных исследований и практических работ вытекают следующие рекомендации:

- сбор исходных данных должен производиться только по первичным портовым документам, в частности, по "Журналам заявок на лоцманские проводки", по "Журналам заявок на буксирное обслуживание" и др.;

- число судозаходов должно приниматься не по наиболее загруженному месяцу, а с учетом пиков заходов судов различных групп, приходящихся на различные месяцы;

- в связи со сложностью оптимизационной модели расчеты по методике требуют значительного машинного времени (для порта Ленинград на EC-IOßS от 3 до в часов), поэтому важную роль играет группировка судов по типам, и для выполнения расчетов требуется применение ЭВМ с высоким быстродействием;

- в зависимости от условий работы флота меняются условия работы портов. В связи с этим расчеты по определению оптимальных типов и количества буксиров целесообразно производить регулярно и комплексно для пароходства в целом. В этом случае с изменением условий работы флота становится возможным организацион-нотехнические мероприятия по маневрированию буксирными ресурсами между портами.

Работа внедрена в портах:

- Ленинград, Калининград, Выборг Балтийского МП,

- Одесса, Ильичевск, Южный Черноморского МП.

По методике в соответствии с заданием Главфлота ММФ определено оптимальное количество и типы буксиров для портов Новороссийск, Владивосток, Таллин, Рига.

1. Андропов Ю.В. Речь на встрече в ЦК КПСС с ветеранами партии 15.08.1983 г.

2. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981-1985 гг. и на период до 1990 г. Материалы: ХХУ1 съезда КПСС. М.: Политиздат, 1981.

3. Бакаев В.Г. Эксплуатация морского флота. М.: Транспорт, 1965. - 559 с.

4. Басин A.M., ВеледницкиЙ И.О., Ляховицкий A.C. Гидродинамика судов на мелководье. Л.: Судостроение, 1976. - 319 с.

5. Брускин М.И. Статистика морского транспорта. М.: Транспорт, 1979. - 240 с.

6. Богданов Б.В. Буксирные суда (проектирование и конструкция), Л.: Судостроение, 1974. - 279 с.

7. Бугаев В.Г. Разработка методики проектирования оптимальных судов пополнения сухогрузного флота дальневосточного бассейна. / Автореферат. Л.: ЛЮТ, 1983. - 20 с.

8. Былкин А.П., цурбан А.И. Управление судами типа "Инженер Мачульский" при выполнении швартовных операций. ЦБНТИ ММФ, № 3 (143), 1982, с.2-15.

9. Вальков H.A. Планирование и учет грузовых работ морского порта. М.: Морской транспорт, 1958. - 175 с.

10. Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.: Наука, 1969. -576 с.

11. Войткунский Я.И. Сопротивление воды движению судов. -Л.: Судостроение, 1964. 412 с.

12. Войткунский Я.И., Мейлунас В.Ф. Исследование гидродинамических характеристик судов при движении лагом и вращении вокруг вертикальной оси. Труды ЛКИ, вып.Х1У, Судпромгиз, 1954,с.54-70.

13. Войткунский Я.И., Першиц Р.Я., Титов И.Я. Справочник по теории корабля. Л.: Судпромгиз, 1960. - 688 с.

14. Гладышев А.И; Методы и модели отраслевого экономического прогнозирования. М.: Экономика, 1977. - 143 с.

15. Гнатков М.А., Дубчак В.Х. Научно-технический прогресс на морском транспорте. М.: Транспорт, 1980. - 160 с.

16. Грис Д. Конструирование компиляторов для цифровых, вычислительных машин. М.: Мир, 19 75. - 544 с.

17. Грузинов В.П. Роль морского транспорта в развитии внешнеэкономических связей СССР. М.: Знание, 1980. - 31 с.

18. Гуденко Т.Б. Приказ № 156 от 30 сентября 1982 г. Положение о сборах и платах за услуги, оказываемые судам в морских портах СССР.

19. Гуженко Т.Б. Морской транспорт СССР в период развитого социализма. М.: Транспорт, 1981. - 101 с.

20. Гуревич Г.Е. Организация работы морского флота. М.: Морской транспорт, 1961. - 353 с.21. 1^ревич Г.Е., Немчиков В.й. Организация и планирование работы морского транспорта. М.: Транспорт, 1972. - 352 с.

21. Данг Хыу Фу. Определение оптимального состава флота сухогрузных судов смешанного плавания СРВ и выбор их основных характеристик. / Автореферат. Л.: ЛК0, ДЭ82. - 20 с.

22. Деревич Л.О. Экономика, планирование и организация работы портов. М.: Рекламбюро ММФ, 1976, - 53 с.

23. Егоров Н.1. Физическая океанография. Л.: Гидрометео-издат, 1974. - 455 с.

24. Звонков В.В., Фомкинский Л.И. Судовые тяговые и скоростные расчеты. М.: Речной транспорт, 1959. - 215 с.

25. Зубков М.Н. Теоретические основы и методика расчета оптимального числа грузовых причалов морских портов. / Автореферат. М., 1965. - 20 с.

26. Зубков H.H. Динамическая океанография. М.; Л.: Гид-рометиздат, 1947. - 429 с.28. йрхин А.П., Шустров Д.Н. Планирование работ флата и портов. М.: Транспорт, 1968. - 272 с.

27. Кацман Ф.М., Дитятев С.Г. Исследования для разработки нормативных требований по эксплуатации комплекса "корпус-двигатель-движитель". № 81019484. Л.: ЯВИМУ, 1982. - 234 с.

28. Кацман Ф.М., Музыкантов P.M., Шмелев A.B. Эксплуатационные испытания морских судов. М.: Транспорт, 1970. - 269 с.

29. Кацман Ф.М., Пустотный А.Ф., Штумпф В.М. Пропульсив-ные качества морских судов. Л.: Судостроение., 1972. - 597 с.

30. Каштелян В.И., Рывлин А.Я., Фадеев О,В., Ягодкин В.Я. Ледоколы. Л.: Судостроение, 1972. - 286 с.

31. Каштелян В.И., Позняк И.И., Рывлин А.Я. Сопротивление льда движению судна. Л.: Судостроение, 1968. - 2 3 5 с.

32. Козлов К.С. Теоретические исследования работы буксирного судна. Л.: ЛБНТОВТ, 1963, вып.1, с.2-135.35. колесников В.Г. Основы экономики и управления морским транспортом, ч.1. М.: Рекламинформбюро ММФ, 1974. - 167 с.

33. Корнараки В.А. Справочник лоцмана. М.: Транспорт, 1983. - 152 с.

34. Корякин С.Ф., Пантин А.Л. Экономика морского транспорта. М.: Транспорт, 1979. - 528 с.

35. Краев В.И., Ступин O.K., Лимонов Э.Л. Экономические обоснования при проектировании морских судов. Л.: Судостроение, 1973. - 475 с.

36. Лебедев Э.П. Средства активного управления судами. -Л.: Судостроение, 1969. 263 с.

37. Левый В.Д. Оперативное управление работой флота. М.: Транспорт, 1981. - 271 с.

38. Левый В.Д. Исследование операций в задачах управления морским транспортом. ЦБНТ1 ММФ, 1976, с.59-63.

39. Магомадов А.Р. Оптимизация оперативного планирования работы порта. М.: Транспорт, 1979. - 172 с.

40. Методика определения экономической эффективности использования на морском транспорте новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. ЦРИА Морфлот, 1979. - 7Z с.

41. Методические указания к составлению основных направлений и пятилетних планов развития морского транспорта. Л»: Отчет ЛЦПКБ № III2I-286-83, Л.: - 1983, - 64 с.

42. Морские портовые и транспортные буксиры. / Отчет ЛЦПКБ, № 206-1II.434. Л., 1972. - 65 с.47 ^ Небеснов В.И. Исследование буксирно-кантовочных операций в портах. И.: ЦРИА Морфлот, 1981, с.27-31.

43. Небесков В.И., Попов Ю.Б. Повышение эффективности и безопасности буксирно-кантовочных операций. ЦБНТИ ММФ, № 7(447), 1978, с.7-15.

44. Небеснов В.Й., Бурименко Ю.1., Попов К).Б. О продлении межремонтных периодов буксиров-кантовщиков и повышение эффективности их использования. / Сб. Теория и практика модернизациисудов. M.: ЦРйА Морфлот, 1981, с. 131-135.

45. Немчиков B.I. Организация работы и управления морским транспортом. М.: Транспорт, 1982. - 343 с.

46. Нормы технологического проектирования морских портов.-М.: ЦР1А Морфлот, 1980. 122 с.

47. Оганов А.М. Исследование маневрирования двухвинтового пассажирского судна на ограниченной акватории с использованием подруливающего устройства и разработка оптимальной формы инфорг-мации для капитана. / Автореферат. Л.: ЛВИМУ, 1975. - 20 с.

48. Осмоловский А.К. Морские и портовые буксиры. М.: Морской транспорт, 1948. - 292 с.

49. Основные особенности создания автоматизированной информационно-справочной системы учета и планирования развития флота. / Научно-технический отчег ЯЦПКБ. Л.: Гос.рег.01826062515, 1983, т.2. - 85 с.

50. Пашин В.М., Рейнов М.Н. Методы оптимизации характеристик и элементов рыбопромысловых и буксирных судов. / Труды ЦНИИ им. ак. Крылов а, вып.267, 1971. 105 с.

51. Пашин В.М. Направления дальнейшего развития методов оптимизации характеристик судов и пополнения флота. / Вопросы судостроения, серия: Проектирование судов, вып.21, 1979, с.З-13.

52. Папшн В.М. Двухэтапная оптимизация характеристик судов и пополнение флота. / Вопросы судостроения, серия: Проектирование судов, вып.21, 1979, с.35-45.

53. Погосов С.Г. Швартовка крупнотоннажных судов. И.: Морфлот, 1975. - 176 с.

54. Положение о заводском ремонте судов ММФ. К.: Реклам-информбюро ММФ, 1973. - 167 с.

55. Полянцев Ю.Д. Корреляционный анализ работы портовых буксиров. / Сб.трудов Союзморниипроекта, № 11(17), 1966, с.74^81.

56. Полянцев Ю.Д. Математическая модель работы портовых буксиров. / Сб.трудов Союзморниипроекта, й 13(19), 1966, с.37-41.

57. Полянцев Ю.Д. Методика обоснования наивыгоднейшего числа и типов буксиров для морских портов. / Автореферат. Л.: ЯЙВТ, 1968. - 16 с.

58. Попов Ю.Б. Буксирно-кантовочные операции. М.: Транспорт, 1980. - 88 с.

59. Попов Ю.Б. Выполнение кантовочных работ способом "на таран". ж."Морской флот", № 3, 1973, с.34-35.

60. Разработка методики и нормативов строительной стоимости и эксплуатационных расходов по судам морского флота для определения абсолютной экономической эффективности судов транспортного и ледокольного флота. , Отчет ЦНЙИМФ. Л.: 1978. - 54 с.

61. Рогинский Б.Я., Коган В.1., Белинская 3.А. Применение математических методов для решения задач эксплуатации флота. -М.: Рекламбюро ММФ, 1973. 131 с.

62. Родин Е.Д. Технико-экономические исследования и изыскания на морском транспорте. М.: Транспорт, 1971. - 373 с.

63. Романовский Й.В., Сорокина М.Г. Метод Ленд и Дойч. -Л.: ЛГУ, 1973. 16 с.

64. Середа А.-В.И. Алгоритм решения задачи оптимизации пополнения флота. / Сб.НТО им. ак.А.Н.Крылова. Общие вопросы проектирования судов. Материалы по обмену опытом. Л.: Судостроение, 1977, вып.2 51, с.34-37.

65. Середа А.-В.И. Выбор метода решения целочисленной подзадачи в алгоритме расчленения. / Сб. Методы прикладной математики в судостроении. Оптимизация и стандартизация характеристик судов и их конструкций. Л.: 1978, с.66-69.

66. Середа А.-В.И. О практической реализации алгоритма Бен-дерса для решения задачи оптимизации пополнения флота. / G6.Методы прикладной математики в судостроении. Оптимизация и стандартизация характеристик судов и их конструкций. Л., 1978,с. 62-65.

67. Слуцкий A.B. Исследование основных элементов и архитектурно-конструктивного типа морских портовых буксиров-кантовщи-ков. / Диссертация. Л.: ЦШШМФ, 1975.

68. Состояние технического уровня служебно-вспомогательно-го флота. / Отчет ЛЦПКБ Щ 006-III.74I. Л.:, 1980. - 46 с.

69. Союзов А.Л. Организация планирования работы морского флота. М.: Транспорт, 1979. - 415 с,

70. Танцуев A.A., Яконовский C.B. Определение требуемой тяги и мощности портовых буксиров, »."Судостроение", № 6, 1982, с.11-15.

71. Таратынов В.П. Судовождение в стесненных районах. М.: Транспорт, 1980. - 128 с.

72. Хапудзо Тани. Скорость швартовки крупнотоннажных судови характеристики буксирных судов. Сэмпаку Шиппинг, Токио, К? 10, 1968, Труды Союзморниипроекта, № 70, 1970.

73. Жу Т. Целочисленное программирование и потоки в сетях.1. М.: Мир, 1974. 519 с.

74. Худсон Д. Статистика для физиков. М.: Мир, 1970. -296 с.

75. Шифрин Л.С. Исследование влияния волнения и ветра на скорость судна в эксплуатационных условиях. / Автореферат. -Л., 1978, ЛВИМУ. 22 с.

76. Шувалов В.П. Исследование обеспечения навигационной безопасности судна на акватории порта. / Диссертация, Л.: ЛВИМУ, 1978.

77. Шульга Н.А. Управление швартовкой крупнотоннажных танкеров к причалу, ЦБНТИ ММФ, Ш 17(437), 1979, с.3-12.

78. Щетинина А.И., Лесков М.М. Морское дело. М.: Транспорт, 1967. - 880 с.

79. Яконовский С.В., Алявдина Т.Ф. и др. Методика, нормативы и программа для обоснования пополнения портовых буксиров на ЭВМ. / Отчет ЛЦПКБ № 80022499. Л., 1980. - 174 с.

80. Яконовский С.В. Выбор потребной тяги при разработке технического задания на проектирование портовых буксиров. / Сб.ра-бот по обмену опытом по вопросам проектирования морских судов.-Л.: ЛБНТОВТ, вып.1, 1963, с.136-186.

81. Clifford Thew., The appropriate calculation of tug's resistance and power. 1969, Ship and Boat Int., v.22, №3, p.56-58.

82. Colin L. Pielow. Guide to Port Entry. Bulling and Sons Limited, Guildfort and London, 1975. - 869 p.

83. Isherwood R.M. Wind resistance of merchant ships. -Trans. Roy. Inst., Nav.Archit, 1973, 115, p.327-335, Discuss. P.335-338.

84. Gill A.D. The calculations of tug forces required to swing ships. Ship and Boat Int., 1975, v.28, №7, p.54-55.

85. Motora S.An outline os current studies on the manoeiw-rability by the Ships in restricted water in Japan. Twelfth international towing tank conference, - Rome, September, 1969, p.568-574.

86. Szmid S. Mozliwofici zastosowania r.achunku operacyjnego do wyznaczania potrebnej liczby holownikow w porcie. J.Bu-downictwo, Okretowe 12, N°3, 1967, S.97-101.

87. Szicik E. Technika i gospodarska morska, 19, 1969, №1, S. 29-30.