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
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