Файл: Бронский, А. И. Основы выбора конструкций корпуса судна.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 63

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

обусловливают значительную

часть

от общих текущих расходов

на эксплуатацию судна. От

них

зависят амортизационные от­

числения, страховые сборы, расходы на осмотры, освидетельство­ вание и т. д., которые, по имеющимся данным [65], могут состав­ лять до 50% общей суммы эксплуатационных затрат . Это служит предпосылкой для оценки проекта по строительной стоимости и за­ тратам на эксплуатацию . Более подробно составляющие строитель­

ной стоимости корпусных конструкций

рассмотрены

ниже.

 

З а т р а т ы

н а

с о д е р ж а н и е

к о р п у с а

судна в

период экс­

плуатации сводятся, как правило, к затратам

на

периодическую

окраску

отдельных

конструкций ( наружной обшивки, неизолирован­

ных конструкций корпуса — стенок надстроек и рубок, открытых

ме­

таллических палуб,

некоторых

выгородок),

а т а к ж е

на мойку и за­

чистку

(например,

переборок

танкеров) .

Расходы

на

содержание

д о л ж н ы учитываться лишь в том случае, если изменение

конструк­

ции приводит к изменению этой составляющей

эксплуатационных

затрат. В частности, одной из причин перехода

на

гофрированные

конструкции

переборок

нефтеналивных

судов

явилось

 

упрощение

и ускорение зачистки танков за счет уменьшения

количества

вы­

ступающих частей (ребер жесткости, книц) и

снижения

площади

смоченной поверхности

[77]. В этом случае ее

величина

для

раз­

личных

вариантов

конструкции

может

рассматриваться в

ка­

честве измерителя расходов на содержание соответствующих пере­ крытий корпуса.

С т о и м о с т ь

р е м о н т а

непосредственно

связана

с надеж ­

ностью и долговечностью конструкции. Изменением

конструктив­

ного решения

и

технологических процессов

постройки

корпуса

судна или отдельных его элементов можно добиться

повышения

долговечности

при

заданных

условиях эксплуатации.

Широко из­

вестны работы по усовершенствованию конструктивного оформле­ ния углов люков на судах типа «Либерти» и «Маринер» [79], узлов днища и переборок танкеров типа «Т-2» [123] и др. Такие меро­ приятия позволяют сократить стоимость ремонтных работ. Это

особенно важно

в связи с тем, что

расходы на

ремонт включают

не только затраты на ремонтные операции по восстановлению

ра­

ботоспособности

конструкции, но и

дополнительные

затраты

на

сопутствующие

работы (докование,

демонтаж,

и

последующую

установку смежных конструкций и изделий, изоляции, оборудо­ вания, механизмов, трубопроводов, электротрасс, не нуждающихся в ремонте), объем которых в отдельных случаях может в несколько раз превышать трудоемкость собственно ремонта. Это ставит чрезвычайно в а ж н у ю при проектировании задачу обеспечить ре­ монтопригодность судовых конструкций. Наконец, вывод судна из эксплуатации на период ремонта вызывает определенные эконо­ мические потери, часть из которых, пропорциональную отношению

25


трудоемкости ремонта рассматриваемой конструкции (с учетом сопутствующих работ) к общей трудоемкости ремонта, следует включать в стоимость ремонта конструкции.

Поэтому необходимо тщательное статистическое исследование поведения конструкций в эксплуатации, включающее обзор по­

вреждений, анализ их причин, интенсивности, скорости

появления,

частоты и

распределения, а т а к ж е обобщение данных

о стоимости

ремонтных

работ.

 

 

 

Э ф ф е к т и в н о с т ь э к с п л у а т а ц и и

с у д н а

зависит

от

конструктивного оформления различных

элементов корпуса.

Так,

при возможном увеличении грузоподъемности судна за счет сни­ жения массы конструкции соответствующее изменение проектного решения приводит к определенному сокращению эксплуатационных расходов, отнесенных к массе перевозимого груза.

В ряде случаев более важное значение имеет объемная грузо­ вместимость судна, которая может быть увеличена за счет умень­ шения потерь полезного объема трюмов на выступающие части конструкции (набор, кницы, бракеты, пиллерсы) . При этих усло­ виях сократить эксплуатационные расходы можно при некотором увеличении массы корпусной конструкции.

Следовательно, в общем случае необходимо экономически про­ анализировать такие удельные показатели эксплуатационной эф ­ фективности судна, как масса корпуса, отнесенная к полезной гру­ зоподъемности (для грузовых судов, доков), отношение полезного объема рассматриваемых помещений к полному (трюмы на гру­

зовых судах, цехи и производственные

помещения

на

промысло­

вых судах и на плавучих мастерских),

отношение

полезной

пло­

щади рабочей палубы

к полной (на паромах и добывающих

про­

мысловых

судах) .

 

 

 

 

 

Чтобы

комплексно

оценить варианты

конструктивных

решений,

надо выразить все составляющие эксплуатационных расходов и экономический результат в сопоставимых единицах. Наиболее це­ лесообразно принять величины составляющих, отнесенные к оди­ наковому периоду времени (календарному году, длительности рейса с учетом межрейсового периода для судов, эксплуатирую­ щихся на определенной линии, межремонтному периоду и т. п.). Это позволит учесть не только назначение конструкции, но и сроковые показатели ее эксплуатации.

Н а практике широко распространен метод нормативов или из­ мерителей. Так, применяются укрупненные нормативы трудоем­ кости работ по изготовлению, сборке и сварке конструкций на еди­

ницу их массы, стоимость сварочных работ

(с учетом

расхода

сварочных материалов)

на 1 пог. м шва определенного типа, стои­

мость окраски

1 м 2 поверхности

при заданной

схеме окраски и др .

В большинстве

случаев

метод

измерителей

(удельных

показате-

26


лей) предусматривает линейную зависимость между соответствую­ щей статьей расхода и измерителем. Однако это не обязательно, и возможны любые другие фиксированные или вероятностные за­ висимости. Метод измерителей наиболее часто применяется для оптимального проектирования.

Удельные

экономические

показатели

целесообразно использо­

вать в

форме

приращений

по

отношению к определенному

эта­

лонному

варианту конструкции.

В этом

случае приращения

неиз­

меняемых показателей равны нулю, и в расчете участвуют лишь те составляющие экономического критерия, которые изменяются в за­ висимости от конструктивно-технологических решений.

В качестве эталона удобно выбрать вариант конструкции, имеющий наиболее полные технико-экономические показатели по­ стройки и эксплуатации, разработанную технологическую докумен­ тацию, обоснованные нормы затрат времени на изготовление, дан­ ные по повреждениям и ремонтам.

На основе изложенных предпосылок можно записать

 

 

 

6 С Э К С П Л

=

а б С к а п +

б С р

е м + б С с о

д 6 Э ,

 

 

 

 

 

(1.8)

где

бСэкспл — среднегодовое

удельное

приращение

общих

экс­

 

 

 

плуатационных

затрат при

изменении

 

конструк­

 

 

 

ции

по

сравнению

с

эталонным

вариантом;

 

 

 

бСкап — удельное приращение

строительной

стоимости;

 

 

а — суммарная годовая

норма

отчислений;

 

 

 

бСреМ ,

бСсод — среднегодовые

удельные

приращения

стоимости

 

 

 

ремонтных работ и содержания

конструкции;

 

 

 

6Э — среднегодовое

удельное

приращение

экономиче­

 

 

 

ского

результата

эксплуатации

судна

в

связи

 

 

 

с рассматриваемым изменением конструкции.

 

Форма

и содержание

выражения

(1.8)

не

изменятся,

если

взять

любой другой промежуток времени, который может оказаться

бо­

лее удобным в конкретной проектной

ситуации.

 

 

 

 

 

 

 

Условие целесообразности внесения изменений в

эталонную

конструкцию записывается в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 С Э К С П Л < 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.9)

Порядок выбора оптимального проектного решения

при

 

ис­

пользовании комплексного критерия

экономической

эффективности

в форме приращений показан на рис. 8. При разработке

проекта

возможны

несколько

вариантов

принципиальных

конструктивно-

технологических

схем

А ь

Аг, ... , А/„ в

пределах каждой

из

которых

изменяются проектные переменные Y. В общем случае

к а ж д а я

из

схем характеризуется собственной системой проектных

переменных

Y\,

• •.,

Yu, ш к а л ы значений которых

совмещены

на

оси

абсцисс.

Так,

переборка

может

быть выполнена

плоской

и

гофрированной,

27


причем в первом случае проектными переменными являются тол­

щина

обшивки, шпация

и

теоретические

элементы

балок

набора,

а во

втором — толщина

и

теоретические

элементы

гофров. Д л я

всех

схем

определяются

зависимости

комплексного

критерия

бСэкспл от

переменных

У. Н у л е в а я точка

на

оси ординат

соответ­

ствует

эталонному варианту, относительно

которого

определяется

эффективность остальных вариантов, а абсолютный минимум ве­ личины бСэкопл указывает на оптимальное проектное решение как

о г\

Рисп . 8. Определение оптимального проектного решения на основе комплекс-

ного критерия. Графическая мнтерпре-

с качественной, так и с коли­

чественной стороны.

 

Такой

подход

позволяет

широко

использовать

богатый

опыт, накопленный

мировым

судостроением

и отраженный

в П р а в и л а х

классификацион­

ных обществ. Однако в них приводятся лишь конструктив­ ные стандарты, применимые только для типовых судов. Из ­ менение эксплуатационного назначения судна, района плавания, скоростей хода, раз - мереиий судна, судостроительных материаловF , и м т.. д.

может привести (и приводит) к необходимости пересмотра

тацня.

конструктивно-технологических

 

решений. С помощью сопоста­

вительных расчетов, учитывая конкретные особенности проектируе­

мого

судна, можно

выявить целесообразные области использова­

ния

традиционных

решений, а т а к ж е

новые направления в изме­

нении конструкций и технологических

процессов.

Большой интерес представляют отдельные частные

случаи на­

хождения оптимального решения

по комплексному

 

экономиче­

скому критерию. К ним относятся

такие вариации

конструкции,

которые приводят к изменению лишь одной или части

составляю­

щих эксплуатационных затрат .

 

 

 

Иногда сокращение объема ремонтных работ и увеличение

межремонтного

периода

достигается без повышения

капитальных

затрат

при сохранении

эксплуатационных

характеристик. В

этом

случае

вообще

отпадает

необходимость

выполнения

расчетов

с ис­

пользованием

комплексного

критерия.

Так, опыт

эксплуатации

отечественных

и з а р у б е ж н ы х

судов

[43],

[ПО], [123] показал,

что в узлах пересечения балок главного направления с рамными связями при обварке головки профиля (рис. 9, а) появляются тре-

28


щины усталостного характера, особенно в конструкциях, подвер­ женных интенсивному переменному нагружению (днище в районе носовой оконечности, борта в танках и д р . ) . Трещины обнаружива ­

ются в наиболее напряженной точке стенки рамной связи у

го­

ловки профиля, где имеется дополнительный технологический

кон­

центратор напряжений

в виде сварного шва и возможно

скопление

микродефектов сварки.

Изменение конфигурации выреза

(рис. 9, б),

проведенное в начале 60-х годов и отраженное в нормативной до­ кументации, включая П р а в и л а Регистра С С С Р , позволило исклю-

а)

Рис. 9. Вырезы в стенках перекрестных связей для прохода ба­ лок главного направления с обваркой (а) и без обварки (б) го­ ловки профиля.

чить отмеченные недостатки и значительно сократить повреждения конструкций в узлах пересечения без дополнительных затрат на постройку судна.

Однако в большинстве случаев повышение надежности кон­ струкции и соответствующее снижение расходов на ремонтные ра­ боты требуют определенных затрат при строительстве судна, свя­ занных с изменением конструкции, улучшением физико-механиче­ ских характеристик материала, увеличением объема и точности

контроля

технологических

операций.

 

 

 

Часто

выбирают

такие

конструктивные решения и техноло­

гические процессы изготовления, которые влияют лишь на

пока­

затели постройки судна,

т.

е. на

основе

оценки технологичности

конструкций.

Тогда

б С Р е м = | б С с о д = бЭ = 0,

и

оптимальное

реше­

ние находится

только из

 

условий

минимума

строительной

сто­

имости.

Величина капитальных затрат на изготовление конструкции ха­ рактеризуется уровнем себестоимости производства. Подробный ана­ лиз калькуляционных статей приводит к следующему выражению

29