0_МОНОГРАФИЯ СОВЕР.ПРОЦЕССОВ ПРР_26.03.2018. Монография совершенствование управления технологическими перегрузочными процессами морского порта новороссийск
 Скачать 1.66 Mb.
|
|
§3.2. Оптимизация использования буксирного парка порта с интерактивной трёхмерной графической визуализацией Портовые Буксиры в многозвенной технологической цепи процесса ПРР функционально находятся на одном уровне с основным производством порта. Объяснятся это тем, что от совершенствования буксирного обеспечения зависит безопасность швартовных операций процесса ПРР, пропускная способность причала и порта в целом, что обосновано в §§2.2 и 2.3. Следовательно, услуги Буксиров можно отнести к заключительному технологическому звену организации и взаимодействия служб и отделов всех субъектов порта по вопросам начала и окончания технологической цепочки процесса ПРР. В этой связи задача оптимизации использования буксирного парка порта и оценка вероятности безопасности швартовной операции, будут всегда актуальными для стивидорной компании [65]. Для решения данных эксплуатационных задач в производственной деятельности порта предлагаются алгоритмы двух взаимоувязанных моделей: модель оптимизации использования буксирного парка порта с интерактивной трехмерной графической визуализацией результата и модель оценки вероятности безопасности швартовной операции. Алгоритмы и модели разработаны и апробированы на экспериментальных данных буксирного парка порта Новороссийск, состоящего из тринадцати буксиров, оборудованных азимутальными винто-рулевыми колонками и крыльчатыми движителями, обслуживающими определённые группы судов (таб.3.3). Состав буксирного парка порта Новороссийск Таблица 3.3
Расчёты выполнены с учетом коэффициента динамичности при одерживании судна, который принят равным – (Кд=1,5) по рекомендации «Черноморниипроект» (Одесса, 1977 г.) и (Кд=2,7) принятому в научно-техническом отчёте ФГОУ ВПО «Новороссийская государственная морская академия» по теме: «Исследование навигационной, противопожарной и экологической безопасности в порту Темрюк, Кавказ и строящемся порту в районе мыса Железный рог» [63]. Применение коэффициентов динамичности (Кд=1,5 и Кд=2,7) для фиксированного значения площади парусности судна (АН, м2) создаёт определённый резерв тягового усилия, использование которого зависит от местных ветровых особенностей порта, а также от наличия хорошей морской практики у лоцманского состава и Судоводителей Буксиров. Например, при умеренных скоростях ветра и отжимных от причала направлениях ветра на отшвартовках можно принимать (Кд=1,5). Модель оптимизации использования буксирного парка порта предназначается для определения и визуализации с учетом коэффициентов динамичности ветрового давления (Кд=1,5 и Кд=2,7) следующих данных: Потребной тяги Буксиров при конкретной скорости ветра и парусности судна, с которым производятся швартовные операции. Подбора оптимального количества буксиров (не менее двух) для выполнения швартовной операции при заданных величинах скорости ветра и парусности судна. Определение предельной скорости ветра, при которой может безопасно выполняться швартовная операция выбранными буксирами с заданной парусностью судна. Для определения буксирной тяги (Z, тс), необходимой для обеспечения безопасности, эффективности швартовных операций и процесса ПРР, транспортные суда разбиты на четыре группы в таблице 3.4. Технические данные четырёх групп транспортных судов для расчёта буксирной тяги Таблица 3.4
Основываясь на данных табл. 3.4 по формуле (3.5), определим тяговое усилие буксиров для четырёх групп судов в грузу и в балласте (таб. 3.5), которое потребуется для преодоления силы ветра, оказывающего давление на бортовую обшивку кантуемых судов и для их одерживания на швартовных операциях при скорости ветра 15 м/с. Расчёты выполнены с учетом коэффициентов динамичности при одерживании судна, (Кд=1,5) и (Кд=2,7).  (тс), (3.5)где Кд – коэффициент динамичности при одерживании судна, равный (Кд=1,5) и (Кд=2,7); КАн– коэффициент фактической парусности, (КАн = 0,06); CY – аэродинамический коэффициент, (CY = 0,8); Ан – бортовая площадь парусности, м2; Vв2– скорость ветра, м/с. Тяговое усилие необходимо обеспечить не менее чем двумя буксирами. Потребная тяга буксиров для обеспечения сближения транспортных судов с причалом со скоростью 0,3 м/с при скорости ветра 15 м/с Таблица 3.5
Использование табличных данных или опыт лоцманского состава в выборе конкретных буксиров, как правило, превышает требуемую оптимальную величину суммарной тяги буксиров, которая необходима для конкретного судна при конкретных ветровых нагрузках. Модель оптимизации использования буксирного парка порта и ее интерактивная трехмерная графическая визуализация исключает нерациональный расход буксирной тяги без ущерба безопасности швартовоной операции и с достаточной точностью в потребности буксирной тяги позволяет произвести расстановку буксиров при планировании швартовных операций с учетом метеоусловий в порту. Алгоритм модели оптимизации использования буксирного парка следующий: В модель вводятся площадь парусности судна, суточный прогноз погоды по ветру, буксирный парк порта (наименование и тяговое усилие каждого буксира), при этом каждому буксиру присваивается статус («занят» или «свободен»). По формуле (1) модель определяет буксирную тягу в двух вариантах: вариант 1 с учетом (Кд=1,5); вариант 2 с учетом (Кд=2,7). Затем из всего буксирного парка выбирается по два буксира к каждому варианту буксирной тяги, исходя из равенства или наименьшей разницы между расчетными величинами необходимой буксирной тяги при (Кд=1,5) и (Кд=2,7) и тягой буксиров, находящихся в наличии (Zрасчет ≤ Zналичии). При этом тяга двух буксиров должна быть одинаковой или тяга одного буксира не должна превышать тягу другого более чем на 50%. Выбор одного из двух вариантов буксирной тяги при (Кд=1,5 или Кд=2,7) производится: если в суточном прогнозе по ветру имеются порывы ветра, то модель предлагает вариант 2 (Кд=2,7); если прогноз по ветру стабильный, то модель предлагает оба варианта, и выбор остается на решение лоцмана, капитана судна. После выбора одного из двух вариантов, невостребованные буксиры рассматриваются в швартовных операциях с последующими судами. Дальнейшая расстановка буксирного парка для последующих судов производится из оставшихся буксиров. Если в буксирном парке порта из оставшихся буксиров нет подходящего варианта, то модель выбирает буксиры из числа занятых в работе, поставив такое судно в очередь ожидания швартовных операций. Работу модели проверили в сравнении с выполненными швартовными операциями в порту Новороссийск по группам судов. Результат показал, что имеют место случаи нерационального использования буксирного парка (таб. 3.6), в том числе и при незначительных ветровых нагрузках. Сравнительная таблица фактического использования буксирного парка порта в сравнении с расчетами модели Таблица 3.6
Так, например, при швартовках: - т/х «MSC MIA SUMMER» были использованы три буксира, суммарной тягой 130 тс. Модель показывает оптимизированный вариант использования буксирного парка в составе двух буксиров, суммарной тягой 70 тс при (Кд=2,7), так как ветровая нагрузка составляла не более 2,7 м/с. Перерасход буксирной тяги составил 60 тс; - т/х «OTTOMAN INTEGRITY» три буксира, суммарной тягой 170 тс. Модель показывает оптимизированный вариант использования буксирного парка в составе двух буксиров, суммарной тягой 70 тс при (Кд=2,7), так как ветровая нагрузка составляла не более 6,2 м/с. Перерасход буксирной тяги составил 100 тс. Для примера и подтверждения адекватности модели оптимизации использования буксирного парка рассмотрим швартовку танкера т/х «TONY» дедвейтом DWT 149 995 к причалу № 1 нефтегавани Шесхарис в порту Новороссийск. Так, по факту использования буксиров были привлечены три буксира, суммарной тягой 135 тс, а модель предлагает оптимизированный вариант из двух буксиров, суммарной тягой 120 тс, рисунок 3.1. Согласно алгоритма модели оптимизированная суммарная тяга составила 120 тс двух буксиров (Агат и Торопливый), так как для преодоления силы ветрового давления на буксируемое (кантуемое) судно при скорости ветра 12,7 м/с расчетная величина необходимой тяги составила: при (Кд=1,5) (Z=58,97тс); при (Кд=2,7) (Z=106,1 тс). Учитывая, что по прогнозу и по факту имели место порывы ветра до 12,7 м/с, модель предложила суммарную тягу двух буксиров 120 тс, исходя из второго варианта расчета – 106,1 тс, как наименьшей разницы между расчетом модели и суммарной тягой двух буксиров. Безопасность выбранного моделью варианта подтверждается данными интерактивной трехмерной графической визуализацией, согласно которым следует, что предельная скорость ветра, при которой может безопасно выполняться швартовная операция составляет 18 м/с при (Кд=1,5) и 13 м/с при (Кд=2,7), рисунок 3.1 сечение 2. Следовательно, запас буксирной тяги гарантированно обеспечивает безопасность и эффективность выполнения швартовной операции, даже в случае, если порывы ветра усилятся с 12,7 м/с до 18 м/с. Интерактивная графическая визуализация модели при наведении мыши: - на плоскость заданной парусности и передвижении курсора по данной плоскости модель визуально на графике показывает зависимость буксирной тяги от скорости ветра. Данная визуализация модели позволяет пользователю определить предельную скорость ветра для суммарной тяги выбранных буксиров при заданной парусности буксируемого (швартуемого) судна, рисунок. 3.1 сечение 2; - на плоскость расчетной буксирной тяги и передвижении курсора по данной плоскости модель визуально на графике показывает зависимость парусности от скорости ветра, рисунок 3.1 сечение 1; - на плоскость заданной скорости ветра и передвижении курсора по данной плоскости модель визуально на графике показывает зависимость буксирной тяги от парусности судна, рисунок 3.1 сечение 3. Результаты модели оптимизации использования буксирного парка в части наименований, выбранных моделью буксиров, целесообразно одновременно использовать в модели оценки безопасности швартовных операций, так как, учитывая, что в реальности невозможно спрогнозировать с точностью до часа фактическое наступление метеоусловий, объявленных в штормовом предупреждении, имеет место вынужденное выполнение швартовных операций в штормовых условиях. В таких случаях оказание услуг буксирами зависит от человеческого фактора, заключающегося в принятии, как указано выше, алогичного решения Судоводителями Буксиров пойти на риск причинения вреда своему здоровью, жизни во время оказания услуг в штормовых, экстремальных условиях. Поэтому, целесообразно, используя хорошую морскую практику в управлении Буксирами при выполнении швартовных операций, определить коэффициент вероятности безопасности и определить риск получения возможных повреждений судном, буксирами.  Рисунок 3.1 Интерактивная трёхмерная визуализация модели оптимизации использования буксирного парка Таким образом, адекватность модели подтверждена на экспериментальных данных, модель может быть использована стивидорными, буксирными, лоцманскими компаниями, капитанами и судовладельцами транспортных судов. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||