CALCULATION OF HIGH-SPEED PASSENGER HOVERCRAFTSFLEET’S STRUCTURE
Authors:
1.
Nizhniy Novgorod State Technical University
Type:
Article
Pages:
from 38
to 44
Status:
Published
Received:
20.04.2013
Accepted:
25.04.2013
Published:
25.04.2013
Subject area:
UDK 629.5.01
BBK 39.425.1:39.12
BBK 39.425.1:39.12
Language:
Russian
Keywords:
Vietnam, passenger hovercraft, passenger flow, fleet of passenger hovercraft, Danang, Quy Nhon
Abstract (English):
The creation of high-speed passenger hovercraft fleet is considered. The algorithm of calculation of the composition of the high-speed passenger hovercraft fleet corresponding to the annual passenger flow is given. The basic fleet passenger hovercraft characteristics are calculated on the line Danang – Quy Nhon as an example.
The creation of high-speed passenger hovercraft fleet is considered. The algorithm of calculation of the composition of the high-speed passenger hovercraft fleet corresponding to the annual passenger flow is given. The basic fleet passenger hovercraft characteristics are calculated on the line Danang – Quy Nhon as an example.
Keywords:
Vietnam, passenger hovercraft, passenger flow, fleet of passenger hovercraft, Danang, Quy Nhon
Vietnam, passenger hovercraft, passenger flow, fleet of passenger hovercraft, Danang, Quy Nhon
Введение Развитие транспортных средств сопровождается неуклонным увеличением скорости их движения. В настоящее время наблюдается интенсивное развитие скоростных судов различного назначения. Они используются для перевозок пассажиров, контейнеров и автомобилей, в военных целях и т. д. Класс скоростных судов является одним из наиболее развивающихся. Вьетнам – страна в Юго-Восточной Азии, расположенная на полуострове Индокитай. С востока и юга Вьетнам омывается Южно-Китайским морем. Большая территория моря, протяженная прибрежная зона, богатство островов делают водный транспорт важным для страны. Во Вьетнаме множество красивых мест вдоль побережья Восточного моря, что, безусловно, привлекает огромное количество туристов. Строительство пассажирских судов – отличный вариант для перевозки людей вдоль побережья, которая может стать выгодным и прибыльным делом. В настоящее время в стране эксплуатируются пассажирские суда, но они низкоскоростные и большинство из них старые. Линии вдоль всего побережья только начали развиваться, поэтому постройка и ввод в эксплуатацию скоростных пассажирских судов, в том числе скоростных пассажирских судов на воздушной подушке (СВП), актуальны для Вьетнама. При большом разнообразии линий и разном их удельном весе в общем объеме перевозок отыскание оптимальной комбинации пассажировместимости, скорости и количества судов для обеспечения общего объема перевозок с наилучшей экономической эффективностью представляет сложную проблему, решение которой в настоящее время возможно только с применением электронно-вычислительных машин [1]. Для перевозки конкретного количества пассажиров с наилучшей экономической эффективностью необходимо определить оптимальный состав флота пассажирских судов для данной линии эксплуатации. При расчете основных параметров этого флота надо учитывать: - транспортно-технологические характеристики линии эксплуатации (годовой пассажирский поток, инфраструктуры портов отправления и назначения); - географические характеристики линии эксплуатации (протяженность линий эксплуатации, гидрометеорологические условия плавания, волновой и штормовой режимы и. т. д.); - обоснование технических характеристик пассажирских судов (пассажировместимость и скорость). Расчет состава флота пассажирских СВП для Вьетнама Схему последовательности обоснования состава флота пассажирских СВП представить в виде нескольких блоков (рис. 1). Годовой пассажирский поток П Инфраструктура портов и условия мореплавания Диапазон изменения пассажиро-вместимости Pп и скорости υ Расчет времени кругового рейса t рейс Определение количества СВП в флоте q = f(υ, Pп, П) Определение допустимого количества СВП на линии эксплуатации qдоп Матрица состава флота, соответствующего пассажирскому потоку П Изменение инфраструктуры портов q ≤ qдоп 1 2 3 4 8 6 5 9 7 Да Нет Рис. 1. Алгоритм расчета состава флота пассажирских СВП на линии эксплуатации: П – пассажирский поток; Pп – пассажировместимость судна; q – количество пассажирских судов; qдоп – максимально допустимое количество пассажирских СВП на рассматриваемой линии; υ – скорость судна Блок 1. Уточнение годового пассажирского потока на заданном маршруте в соответствии с прогнозом развития перевозок пассажиров на будущее. Блок 2. Информация об инфаструктуре портов и характеристиках линии эксплуатации: - количество причалов, обслуживающих данную линию; - длина линии эксплуатации на открытом море; - длина подходного канала порта; - υ пк – допустимая скорость при плавании по подходному каналу; - затраты времени на маневры при причале. Блок 3. Определение диапазона изменения основных эксплуатационных характеристик судов, предназначаемых для данной линии эксплуатации: - пассажировместимость судна Рп; - скорость хода υ. Блок 4. Расчет времени кругового рейса. Время кругового рейса tрейс разбивается на интервалы (рис. 2). tст1, tст2, tстi – время стоянки судна в начальном, конечном и i-м промежуточном портах; tпг1, tпг2 – время подготовки судна (снабжение топливом) в портах отправления и назначения; tпасс.1, tпасс.2 – время посадки высадки пассажиров в конечных портопунктах; tм1, tм2, tмi – время затраты на маневры (подход или отход) к причалу в портопунктах; tпк1, tпк2, tпкi – время плавания по подходным каналам портов; tрейс – продолжительность кругового рейса. Продолжительность кругового рейса (рис. 2) [1]: tрейс = tхода + tпк + tст + tм,(1) где tхода – ходовое время кругового рейса в открытом море; tпк – время плавания по подходным каналам; tгр – время стоянки судна в портах с грузовыми и пассажирскими операциями; tм – затраты времени на маневры (подход к причалу, швартовка, отход и т. д.). Рис. 2. График продолжительности рейса Ходовое время кругового рейса: tхода = 2lэкс / υ экс , (2) где lэкс – длина линии эксплуатации в открытом море между портами назначения; υэкс – эксплуатационная скорость хода: υ экс = υ kв.в; (3) υ – техническая скорость судна; kв.в – коэффициент, учитывающий влияние ветроволнового режима на скорость судна. Величина средней эксплуатационной скорости на пригородных линиях и переправах обычно бывает на 5–10 % ниже номинальной технической скорости. Снижение скорости около 10 % наблюдается у относительно тихоходных судов (8–10 уз), у более быстроходных оно составляет 5–7 %. Принимаем для скоростных пассажирских СВП kв.в = 0,94 [1]. Время плавания по подходным каналам: tпк = 2(tпк1 + tпк2 + 2 tпкi ) = 2(lпк1 + lпк2 + 2∑lпкi)/ пк , (4) где lпк1, lпк2, lпкi – длина подходных каналов в портах отправления и назначения и промежуточном порту соответственно; пк – допустимая скорость при плавании по подходному каналу. Время стоянки: tст = tпасс + tпод, (5) где tпод – время подготовки судна (снабжение топливом, пресной водой и. т. д.); tпасс – время посадки и высадки пассажиров, ч. Время подготовки судна (снабжение топливом): tпод = tпод 1 + tпод 2, (6) где tпод 1 и tпод 2 – время подготовки судна в портах отправления и назначения. Принимаем примерно tпод 1 = tпод 2 = 0,25 ч. Тогда tпод = 0,5 ч. Время посадки и высадки пассажиров зависит от пассажировместимости судна: tпасс = 2(tпос. Рп + tвыс. Рп + ∑tпасс.i)/3600, (7) где tпос, tвыс – среднее время посадки и высадки одного человека, с; tпасс.i – время посадки и высадки пассажиров на i-м промежуточном пункте. По опыту примерная продолжительность посадки высадки в промежуточных пунктах составляет 2–5 мин [1, c. 248]. Принимаем tпасс.i = 3 мин = 180 с. При необходимости уточнения времени стоянки судов для посадки и высадки пассажиров можно ориентироваться на то, что через 1 лацпорт за 1 минуту выходит или садится 30 человек, т. е. tпос = tвыс = 2 с [1]. Тогда tпасс = Pп /450 + i/10, (8) где i – количество промежуточных портов. tм – затраты времени на маневры (подход к причалу, швартовка, отход и. т. д.): tм = tм1 + tм2 + ∑ tмi, (9) где tм1, tм2 – время на маневры в портах отправления и назначения. По опыту работы судов на пригородных линиях маневры обычно занимают около 2 минут на одну операцию подхода (отхода) к причалу, включая швартовку (отшвартовку) [1, c. 250], т. е. tм1 = = tм2 = tмi = 4 мин. Тогда tм = 8 + 8i мин или tм = (2 + 2i)/15 ч. Поставляя в (1) его составляющие (2)–(9), получаем выражение для расчета времени кругового рейса, сут: tрейс = [2lэкс/υэкс + 2 (lпк1 + lпк2 + 2∑ lпкi) / υпк + Рп/450 + 19/30 + i/6] / 24. (10) Блок 5. Разработка логиcтической модели является важной частью функционально-стоимостного анализа при описании работы флота, предназначенного для перевозки определенного количества пассажиров по заданным направлениям [2]. F(υ, Рп, q) = Пi , (11) где Пi – величина годового пассажирского потока на i-м направлении; υ, Рп, q – оптимизируемые характеристики. Необходимое количество судов для перевозки годового пассажирского потока [2]: q = Пi/Псудна, (12) где Псудна – годовая провозная способность одного СВП, пасс. [3]: Псудна = 2.nрейс.Pп , (13) где nрейс – количество круговых рейсов в год: nрейс = Тэкс/ tрейс . (14) Годовой эксплуатационный период Тэкс = 365 – Тр – Тшт , (15) где Тр – суммарная продолжительность ежегодного ремонта и распределенная на один год продолжительность докового ремонта; Тшт – потери эксплуатационного времени из-за шторма или ограничений по входу в порт. Тогда q = Пi.tрейс / (2 (365 – Тр – Тшт) PП) или q = Пi.[2lэкс/υэкс + 2(lпк1 + lпк2 + 2∑ lпкi)/υпк + Рп/450 + 19/30 + i/6] / [48 (365 – Тр – Тшт) Pп]. (16) Блок 6. В процессе работы флота могут возникнуть обстоятельства, которые приведут к нарушению расписания движения судов. В первую очередь к ним относится занятость причалов. Вследствие этого необходимо ввести в модель проверочное условие, которое должно ограничивать максимально допустимое количество СВП на линии для порта отправления и назначения. Максимально возможное число транспортных единиц на линии qдоп определяется пропускной способностью портопунктов. Она зависит от количества причалов, времени, которое требуется судну для маневров у причала на подход и отход tмi, времени подготовки судна tподi, наконец, от продолжительности операций по посадке/высадке пассажиров tпасс I в i-м порту. (qдоп)i ≤ 3.tрейс(nпр)i /((tiст + tiм)K) , (17) где (qдоп)i – допустимое количество СВП на линии эксплуатации для i-го порта; (nпр)i – количество причалов в i-м порту; tiст – время стоянки в i-м порту; tiм – затраты времени на маневры в i-м порту. Для конечных портопунктов К = 1, для промежуточных К = 2 [1]. Для конечных портов tiм + tiст = tмi + tпод i + tпасс i = 19/60 + Pп/450 ч. (18) Для промежуточных портов tiм +tiст= tмi + tпасс i = 7/60 ч. (19) Максимально возможное число судов на линии qдоп = min ((qдоп)i ) . (20) Блок 7. Выполняем проверку количества судов во флоте q. Оно должно быть меньше максимально допустимого числа судов на линии qдоп, т. е. q ≤ qдоп. (21) Если условие (21) не выполняется, то придется изменить инфраструктуру портов. Блок 8. Для обслуживания заданного пассажирского потока П с ограничением максимально допустимого количества СВП на линии эксплуатации qдоп получаем матрицу состава флота пассажирских СВП в зависимости от пассажировместимости и скорости судна (табл. 1). Таблица 1 Матрица состава флота СкоростьПассажировместимость судна Рп, пасс. Рп1Рп2Рп3Рпk…….. nрейсqqдопnрейсqqдопnрейсqqдопnрейсqqдоп Блок 9. В тех случаях, когда количество пассажирских СВП q, необходимое для перевозки заданного пассажирского потока П, превышает максимально допустимое количество судов на линии qдоп, для обеспечения эффективности работы флота необходимо изменить инфраструктуру портов (увеличить количество причалов). Пример использования алгоритма В качестве примера использования алгоритма обоснования основных характеристик флота пассажирских СВП для Вьетнама ниже приводится расчет матрицы состава флота для перевозки пассажиров на маршруте Дананг – Куинён. Блок 1. По прогнозам годовой пассажирский поток на маршруте Дананг – Куинён в 2015 г. составит 425 000 пассажиров [4]. Блок 2. Информация об инфаструктуре портов и характеристиках линии эксплуатации Дананг (индекс 1) – Куинён (индекс 2) по [4–6] и табл. 2: - длина линии эксплуатации на открытом море lэкс = 186 миль; - количество причалов, обслуживающих данную линию nпр1 = 5, nпр2 = 3; - длина подходного канала порта lп.к1 = 11 миль, lп.к2 = 9 миль; - пк – допустимая скорость при плавании по подходному каналу пк = 10 уз; - затраты времени на маневры tм1 = tм2 = 4 мин; - потери эксплуатационного времени из-за шторма Тшт = 30 сут; - продолжительность докового ремонта на 1 год Тр = 25 сут. Таблица 2 Характеристики маршрута Дананг – Куинён ХарактеристикиДананг – Куинён Протяженность в одном направлении lэкс, миль186 Число промежуточных портопунктов i1 Длина подходного канала в порту Дананг, миль11 Длина подходного канала в порту Куинён, миль9 Длина подходного канала промежуточного порта, миль5 Глубина подходного канала в порту Дананг, м11 Глубина подходного канала в порту Куинён, м7,5 Допустимая скорость плавания по подходным каналам, уз 10 Годовой пассажирский поток по прогнозам в 2015 г., чел.425,000 Количество причалов в порту Дананг5 Количество причалов в порту Куинён3 Количество причалов в промежуточном порту 3 Блок 3. Диапазон изменения основных эксплуатационных характеристик судов, предназначаемых для данной линии эксплуатации: - пассажировместимость Рп – от 80 до 200 пассажиров; - скорость хода – от 25 до 45 уз. Блок 4. Расчет времени кругового рейса, сут: tрейс = [2lэкс/υэкс + 2(lпк1 + lпк2 + 2∑ lпкi)/υпк + Рп/450 + 19/30 + i/6]/24, (22) tрейс =16,49/υ + Рп/10800 + 0,283. Блок 5. q = 425000(16,49/υ + Рп/10800 + 0,283) / [2(365–25–30) Рп] = (23) = 11303/(υ. Рп) + 194/ Рп + 0,0635. Блок 6. Максимально возможное число транспортных единиц на линии: (qдоп)i ≤ 3.tрейс(nпр)i /((tiст + tiм)K); - для порта отправления Дананг: (qдоп)1 ≤ 13500(16,49/υ + Рп/10800 + 0,283) / (285 + 2 Рп); (24) - для порта назначения Куинён: (qдоп)2 ≤ 8100(16,49/υ + Рп/10800 + 0,283) / (285 + 2 Рп); (25) - для промежуточного порта: (qдоп)i ≤ 270(16,49/υ + Рп/10800 + 0,283) / 19 . (26) Блок 7. Проверяем условия (21): q ≤ qдоп . Блок 8. Подставляя скорость судна = 25–45 уз, пассажировместимость Рп = 100–250 пасс.; годовой пассажирский поток П = 425 000 в формулы (22)–(26), получаем результат расчёта состава флота пассажирских судов на маршруте Дананг – Куинён (табл. 3). Таблица 3 Состав флота пассажирских СВП для обслуживания годового пассажирского потока 425 000 пассажиров на маршруте Дананг – Куинён узПассажировместимость судна Рп, пасс. 100150200250 tрейс сут.nрейсqqдопtрейс, сутnрейсqqдопtрейс, сут.nрейсqqдопtрейс, сутnрейсqqдоп 250,953267130,963245170.963234160,97321314 300,843686110,853664150.853643140,86362312 Продолжение табл. 3 Пассажировместимость судна Рп, пасс. 100150200250 350,764066100,774044140.774013120,78399311 400,704405100,714374130.714343110,72432210 450,66471590,664674120.674643110,67461210 Заключение Разработанный алгоритм расчета флота пассажирских СВП позволяет провести расчет количества судов, необходимого для обслуживания годового пассажирского потока, в зависимости от скорости и пассажировместимости, инфраструктуры портов и характеристик линии эксплуатации. Алгоритм позволяет производить расчет состава флота для любой линии эксплуатации. Пример расчета состава флота пассажирских СВП на маршруте Дананг – Куинён показал, что для обслуживания годового пассажирского потока 425 000 пассажиров в 2015 г. возможно использовать СВП скоростью 25–45 уз и вместимостью 100–250 без изменения инфраструктуры портов, т. к. требуемое количество судов не превышает максимально допустимое количество судов на линии.
1. Levi B. Z. Passazhirskie suda pribrezhnogo plavaniya. - L.: Sudostroenie, 1975. - 320 c.
2. Pashin V. M. Optimizaciya sudov. - L.: Sudostroenie, 1983. - 296 c.
3. Carev B. A. Optimizacionnoe proektirovanie skorostnyh sudov. - L.: Sudostroenie, 1988. - 288 c.
4. http://www.vpa.org.vn/index.jsp.
