Анотація до роботи:

Голіков В.В. Удосконалення методів вибору економічно вигідних і безпечних морських шляхів – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.16 – судноводіння. – Одеська національна морська академія, Одеса, 2007.

Дисертація присвячена актуальній задачі підвищення ефективності управління судном шляхом мінімізації енергетичних втрат та фінансових витрат у процесі морського перевезення завдяки удосконаленню принципу, розробки та реалізації методу та прийомів оптимізації планування і перепланування шляху судна за рахунок допустимого скорочення дистанції та зменшення опору зовнішніх сил на маршруті руху.

В роботі запропоновано новий більш цілеспрямований метод визначення показника економічної ефективності переходу судна, який є головним в якості транспортного процесу, з урахуванням факторів енергетичної та технічної спроможності судна і головних збурюючих факторів – опору зовнішніх сил морського шляху.

Внутрішні фактори транспортної ефективності роботи судна представлені безрозмірними коефіцієнтами: вантажної ефективності, технічної удосконаленості та технічного стану, які визначаються конструкційними, швидкісними, гвинтовими характеристиками та характеристикою опору тертя корпуса.

Зовнішні фактори транспортної ефективності роботи судна представлені для режимів руху з постійними: швидкістю, потужністю та роботою, які представляються питомими коефіцієнтами опору збурюючих сил зі сторони навколишнього середовища на морському шляху: вітру, хвилювання, течії, мілководдя, ухилення (дрейф, знос, обхід, розходження і т. ін.).

Розроблені методики та прийоми визначення критеріїв роботи судна для створення умов морехідної безпеки.

Результати дослідження реалізовано на балкері «Nena J» грецької компанії FAIRSKY з економічним ефектом 37500 умовних одиниць на рік, та ООО «Велл» з економічним ефектом у 160000 гривень.

У дисертаційному дослідженні міститься теоретичне узагальнення і нове вирішення науково-практичної задачі підвищення ефективності управління процесом морського перевезення вантажів і, як наслідок, удосконалення принципу, розробки та реалізації методу і прийомів оптимізації шляху судна по мінімуму собівартості перевезення, шляхом зниження енергетичних втрат при виконанні механічної роботи і фінансових затрат на супроводження і обслуговування судна, а також припустимого скорочення дистанції і зменшення опірності зовнішніх сил морського шляху.

Найбільш важливим науковим і практичним результатом, який отримано у процесі досліджень є системне вивчення процесу пересування судна морським шляхом з урахуванням незворотних втрат його рушійних сил, характеру та якості зовнішнього навантаження на гідропропульсивний комплекс, які пов'язані з дією збурюючих зовнішніх (шляхових) сил, втратою швидкості при подовженні шляху, морехідної безпеки та ціни за створення умов безпеки судна і вантажу з наступною гармонізацією протидій і перешкод руху судна з одержанням прибутку. Це стало основним положенням і системним принципом оптимізації морського шляху.

Найбільш важливими науковими і практичними результатами, отриманими в процесі досліджень, є:

1. Існуючі методи оптимізації шляху односторонньо описують транспортний процес, системно не взаємозалежні і носять локальний характер економічної, кінетичної та кінематичної спрямованості.

2. В основу дослідження покладені положення теорії систем, зокрема, їхні класифікаційні ознаки, етапи системного аналізу та математична модель транспортного процесу, що відображає ринковий закон про прибуток.

3. Відмінною рисою методології досліджень є додаткове включення в процес руху режиму сталого виконання роботи A=const, що дозволило в подальшому об'єднати відсутній взаємозв'язок між кінетичними та кінематичними параметрами поступального руху: потужністю, силою, відстанню і часом, скорочуючи кількість факторів у математичній моделі транспортного процесу.

4. В основу концепції оптимізації шляху покладено критеріальний підхід, що забезпечує порівнянність характеристик транспортного процесу з ідеальним або мінімально-неминучим, вірогідність і адекватність критеріїв ефективності шляху реальним процесам, їхньої значимості у виборі і гармонізації при прийнятті рішень.

5. Ефективність морського шляху прямо пропорційна фрахтовій ставці і масі вантажу, наданими у вигляді постійного коефіцієнту, величинам коефіцієнтів ефективності: шляху, швидкісного режиму, роботи судна з подолання сумарного опору шляху та зворотно пропорційна сумі грошового еквіваленту мінімально-неминучої роботи при транспортуванні вантажу і транспортних витрат, які віднесено до маси вантажу.

6. Методикою визначення показників економічної ефективності морського шляху передбачено обчислення питомої ваги транспортних витрат f_ТР та порівняння їх з величиною ставки фрахту f_ф. Позитивний знак різниці f_ф – f_ТР свідчить про перевагу варіанту шляху з максимальною величиною різниці. Негативний знак різниці свідчить про необхідність перепланування шляху або перегляду умов перевезення.

7. Кінематичні параметри керування – швидкість і напрямок руху судна мають різноманітний вплив на ефективність шляху, що залежить від режимів ходу і руху: у всіх режимах руху всяке відхилення руху судна від ідеальної лінії шляху (переміщення, локсодроми, ортодроми) знижує ефективність шляху, що визначається косинусом кута відхилення (обходу, розбіжності, дрейфу, зносу і т. ін.), а тому будь-яка зміна напряму руху судна вимагає обґрунтування, узгодження і дозволу капітана.

8. Швидкість руху судна в режимі ходу визначається швидкісними характеристиками (зовнішньою і гвинтовою) роботи гідропропульсивного комплексу судна, які характеризуються з одного боку його технічною досконалістю і технічним станом, що залежать від маси судна, потужності головного двигуна, характеристик гвинта, а з іншого боку – станом підводної частини корпуса і виступаючих підводних частин, а також теплофізичних характеристик води.

9. Енергетичні втрати зростають зі збільшенням питомої ваги опірності збуреної поверхні води від вітрохвильових впливів і мілководдя (k_M, k_v, k_W). Це збільшує потужність двигуна при v₀=const або знижує швидкість при N_e=const і штормування залежно від його виду, параметрів хитавиці та періодів власних коливань судна, а при A=const втрати швидкості судна визначаються зворотною квадратичною залежністю від добутку коефіцієнтів втрат через збільшення опірності і довжини шляху.

10. При плануванні шляху визначається критерій транспортної ефективності роботи судна по рекомендованому шляху пересування з порту відходу до порту приходу, використовуючи: методики визначення ефективності роботи судна по мінімально-неминучим витратам при v₀=const та оцінки ефективності планування морського шляху при відхиленнях. Далі за відомою методикою планування переходу визначаються можливі морські шляхи з урахуванням жорстких обмежень. Після чого з можливих шляхів з урахуванням їх опірності (гнучких обмежень) обираються шляхи, у яких критерій транспортної ефективності більше рекомендованого. В противному випадку перехід судна здійснюється рекомендованим курсом. Останнім здійснюється розрахунок швидкості руху судна в зарезонансних зонах за методикою забезпечення морехідної безпеки при штормуванні.

11. Для прискорення процесу відбору наявних морських шляхів або їхнього перепланування використовується розроблений метод генерування (порівняння) альтернатив рекомендованому шляху для трьох режимів ходу судна: v₀=const; N_e=const і A=const за встановленим взаємозв'язком між показниками незворотності процесу руху.

12. Удосконалення принципу обрання оптимального морського шляху полягає у встановленні порядку накладення обмежень на отриману лінійну цільову функцію керування транспортним процесом, що призводить до мінімізації варіантів можливих рішень.

13. Проведені експериментальні дослідження за тривалий період підтвердили вірогідність основних теоретичних положень, сформульованих у роботі, показали працездатність і ефективність їхньої реалізації в операторській діяльності судноводія.

14. Економічний ефект від впровадження результатів роботи в оперативну діяльність судноводія на балкері “Nena J” склав не менш 430 доларів США за добу або більше 37500 доларів США на рік. Крім цього, за результатами актів про впровадження спостерігається скорочення строків планування рейсів, проведення теплотехнічних випробувань суден з економічним ефектом у 160000 гривень, використання методик розрахунку при розслідуванні морських аварій.

Таким чином, у дисертації отримані нові теоретично обґрунтовані та експериментально підтверджені результати, сукупність яких є істотною для керування транспортним процесом морського перевезення за рахунок удосконалення методів оптимізації планування та перепланування морського шляху.

Публікації автора:

1. Голиков В.В. Современные методы планирования и управления доставкою грузов // Савчук В.Д. Технология перевозки грузов: Учебник. – О.: ИздатИнформ, 2007. – С.336 – 345.

2. Голиков В.В. Определение характеристик природных микроклиматических факторов в задачах управления судном // Судовождение: сб. науч. тр. ОГМА. – Вып. 1. – О.: Латстар, 1999. – С.42 – 53.

3. Голиков В.В. Целевая функция для выбора экономичных водных путей// Судовождение: сб. науч. тр. ОНМА. – Вып.7. – О.: Латстар, 2004. – С.10 – 14.

4. Голиков В.В. К оценке эффективности управления судном на морских путях // Судовождение: сб. науч. тр. ОНМА. – Вып.10. – О.: Латстар, 2005. – С.45 – 52.

5. Волков А.Н., Голиков В.В. Слесаренко А.А. Проблемы безопасности мореплавания и охраны человеческой жизни на море // Судовождение: сб. науч. тр. ОНМА, – Вып.11. – О.: ВидавІнформ, 2006. – С.38 – 41.

6. Голиков В.А., Голиков В.В. Экологические аспекты безопасности мореплавания // Причерноморский экологический бюллетень, 2006, – июнь. – О.: , 2006. – С.41 – 44.

7. Голиков В.В. Анализ методов выбора экономичных водных путей // Матер. 54-ої наук. і наук.-метод. конф. проф.-викл. складу та курсантів ОНМА 23 – 26 квітня 2002р. – О.: ОНМА, 2002. – С.17 – 21.

8. Голиков В.В. Скорость перемещения как фактор оптимизации движения судна / Матер. 55-й наук. і наук.-метод. конф. проф.-викл. складу та курсантів ОНМА 15 – 20 травня 2003р. О.: ОНМА, 2003. – С.32 – 34.

9. Голиков В.В. Системный подход к решению задач сохраной перевозки грузов на судах / Сучасне судноплавство і морська освіта: Матер. міжнар. наук.-тех. конф. присвяч. 60-річчю Одеськ. нац. мор. акад. – ч.1. – О.: ОНМА, 2004. – С.131 – 132.

10. Голиков В.А., Голиков В.В. Организационная структура управления системой образования, оценки компетентности и дипломирования моряков // Матер. межд. науч.-практ. конф. «Морское образование: Вчера. Сегодня. Завтра». – О.: ОНМА, 2004. – С.197 – 200.

11. Голиков В.А., Голиков В.В. Контроль за национальной системой морского образования // Матер. межд. науч.-практ. конф. «Морское образование: Вчера. Сегодня. Завтра». – О.: ОНМА, 2004. – С.98 – 103.

12. Голіков В.В. Узагальнення наукових напрямків оптимізації морських шляхів / Стан та проблеми судноводіння: Матер. наук.-тех. конф. ОНМА 24 – 26 жовтня 2005р. – О.: ОНМА, 2005. – С.40 – 42.

13. Голиков В.В. Технологическая карта научных исследований по совершенствованию методов оптимизации планирования водного пути / Матер. научн.-техн. конф. «Інтегровані комплекси транспортних засобів та безпека судноплавства» 23-24 травня 2006р. – О.: ОНМА, 2006. – С.22 – 27.

14. Голиков В.В. Методы решения задач движения твёрдых тел на границе "газ – жидкость" / Міжнар. наук. та наук.-метод. конф. «Сучасні проблеми суднової енергетики – 2006», 15-17 травня 2006. – О.: ВидавІнформ, ОНМА, 2006. – С.44 – 48.

15. Голиков В.В. Экспериментальная проверка метода оптимального планирования морского пути / Міжнар. наук. та наук.-метод. конф. «Сучасні проблеми суднової енергетики – 2007», 15-17 травня 2007. – О.: ОНМА, 2007. – С.28 – 31.