Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние и тенденции развития «малых» пассажирских судов 14
1.1 Внутригородские и пригородные речные перевозки в региональной транспортной системе 15
1.2 Флот внутригородского и пригородного сообщения, его классификация, состояние и направление развития 22
1.3 Анализ исследований по обоснованию элементов и характеристик «малых» пассажирских судов 27
1.4 Постановка задачи исследования 36
1.5 Выводы к главе I 37
2 Разработка математической модели основных подсистем «малых» пассажирских судов 38
2.1 Статистический метод определения главных элементов 38
2.2 Разработка методики расчета составляющих нагрузки масс «малых» пассажирских судов 43
2.3 Обеспечение условия пассажировместимости 56
2.4 Расчет элементов ходкости «малого» пассажирского судна 60
2.5 Математическая модель прогнозирования эксплуатационно-экономических показателей судна 68
2.6 Выводы к главе 2 71
3 Оптимизация элементов и характеристик «малого» пассажирского судна 73
3.1 Формулировка задачи оптимизации «малого» пассажирского судна 73
3.2 Алгоритм и компьютерная программа решения оптимизационной задачи 77
3.3 Определение оптимальных элементов и характеристик «малого» пассажирского судна 82
3.3.1 Оценка адекватности математической модели «малого» пассажирского судна 82
3.3.2 Анализ влияния элементов и характеристик на экономическую эффективность судна и обоснование их оптимальных значений 85
3.4 Выводы к главе 3 92
4 Определение и обоснование сфер использования «малых» пассажирских судов с электродвижением 94
4.1 Перспективы создания судов с автономным электрическим двигателем 95
4.2 Особенности математической модели «малого» пассажирского судна с автономной электрической гребной установкой 100
4.3 Обоснование сфер использования «малых» пассажирских судов с электродвижением 113
4.4 Выводы к главе 4 121
Заключение 122
Список используемой литературы 122
Приложение А 133
Приложение Б 135
Приложение В 136
Приложение Г 137
- Флот внутригородского и пригородного сообщения, его классификация, состояние и направление развития
- Разработка методики расчета составляющих нагрузки масс «малых» пассажирских судов
- Анализ влияния элементов и характеристик на экономическую эффективность судна и обоснование их оптимальных значений
- Обоснование сфер использования «малых» пассажирских судов с электродвижением
Флот внутригородского и пригородного сообщения, его классификация, состояние и направление развития
Флот внутригородского и пригородного сообщения составляют суда линейного и рейсового плавания. В первом случае целесообразность работы на определенных направлениях (линиях) в течение навигационного периода определяется устойчивым пассажиропотоком. Для рейсовых судов, когда движение осуществляется по направлениям, устанавливаемым на каждый отдельный рейс, характерны районы с неустойчивым и эпизодическим пассажиропотоком. С точки зрения скоростного режима рассматриваемые пассажирские суда можно условно разделить на два типа: перевозка деловых пассажиров (скорость движения 40 км/ч и более) и экскурсионно-туристические (скорость движения до 25 км/ч). К первым относятся различные типы высокоскоростных судов (глиссирующие, на подводных крыльях, на воздушной подушке и проч.). Вторая группа представлена водоизмещающими судами, которые имеют длину от 10 до 50 м, суммарную мощность силовой установки от 50 до 450 кВт, скорость хода в диапазоне от 12 до 24 км/ч, пассажировместимость от 40 до 300 чел. Они составляют «ядро» внутригородского и пригородного флота и являются предметом исследований в данной работе.
Для оценки текущего технического состояния водоизмещающего «малого» пассажирского флота был проведен анализ количества работающих единиц и времени их постройки. Согласно статистическим данным по составу работающего «малого» пассажирского флота на рис 1.2.5 – 1.2.6 изображены гистограммы, отображающие процентное соотношение судов, работающих на межрегиональных и пригородных линиях (от 25 м до 50 м длиной), а также прогулочных экскурсионных (до 25 м длиной) по федеральным округам РФ.
На суда длиной от 25 до 50 м приходится около 68% флота, большая часть которого работает на линиях Центрального и Приволжского федеральных округов. Проекты судов - представителей:
тип «ОМ» (пр.780, 623, 1570, 935, 950) - 22%; средний возраст 56 лет;
тип «МО» (пр.839, 839А) - 17 %; средний возраст 55 лет;
тип «Москва» (пр. Р51, Р51Э, Р51ЭА) - 43%; средний возраст 35 лет;
прочие проекты судов, представленные в том числе современным флотом (пр. 23020 и модификации, пр. НВС 496, пр. 75 и проч.); средний возраст 10 лет.
Большая доля прогулочно-экскурсионных судов приходится на Северно-Западный округ (основная часть принадлежит г. Санкт-Петербург). Распределение флота по проектам можно представить в следующем виде:
- тип «Москвич» (пр. 515, 544) – 38,3%; средний возраст 62 года;
- тип «Фонтанка» (пр. Р118 и модификации) – 24%; средний возраст 14 лет;
- тип «Мойка» (пр.82500 и модификации) – 19%, средний возраст 10 лет;
- прочие проекты, включая современные различной постройки; средний возраст 5 лет.
Средний возраст судов, составляющих водоизмещающий «малый» пвссажирский флот приведен на рис. 1.2.7 – 1.2.8.
Рассматриваемые суда имеют разнообразные архитектурно-компоновочные решения. Это обусловлено, прежде всего, их различной пассажировместимостью, назначением, классом судна, протяженностью линий эксплуатации и особенностью размещения пассажиров, служебных и пассажирских помещений.
Анализ позволяет выделить четыре основных архитектурно-конструктивных типа (АКТ) «малых» пассажирских судов.
Тип I – суда с одноярусной надстройкой. Пассажиры располагаются на двух палубах – в салонах на палубах трюма и надстройки. Данные суда имеют большее водоизмещение и более высокий класс (рис. 1.2.1).
Пассажирские салоны в трюме расположены в носовой и средней частях (при размещении машинного помещения в корме), либо в носовом и кормовом отсеках (когда машинное помещение находится в средней части судна). Представителями этого типа являются суда типа «ОМ», пр. 839, пр. 81080. Места для расположения пассажиров в трюме и на главной палубе оборудуются мягкими диванами, либо жесткими скамьями (тип «ОМ»), либо четырехместными сиденьями и столом (пр. 81080). На судне предусматривается буфет, санитарный блок, а так же каюты для экипажа и другие служебные помещения.
Тип II – суда с полуутопленной надстройкой. Включает группу судов, на которых пассажиры размещаются в трюме, на ее крыше предусматривается открытая пассажирская палуба, иногда снабжаемая легким тентом (рис. 1.2.2).
В зависимости от расположения машинного помещения, аналогично предыдущему типу, салоны находятся либо в кормовой и носовой частях трюма, либо в средней и носовой. Примером этого типа являются суда пр. Р35, Р51Э, пр. 544, пр. К – 80 и др.
Тип III – суда с полуутопленной надстройкой, являющиеся подвидом II типа и отличающиеся от них только тем, что на крыше надстройки пассажирская палуба не предусматривается. Примером судов данного типа являются пр. 222, пр. Р118, пр. 23020 и др. (рис. 1.2.3).
Тип IV – беспалубные открытые суда с расположением пассажирских кресел на палубе трюма, для защиты от непогоды над ними обычно устанавливается легкий часто не металлический тент. Представителями данного типа можно считать пр. 2044, пр. 792, тип «Пригородный». Машинное помещение также располагается либо в средней части, либо в корме. Ходовая рубка – в носу и средней части судна.
Дальнейший анализ элементов и характеристик был проведен с учетом выделенных архитектурно – конструктивных типов судов.
Разработка методики расчета составляющих нагрузки масс «малых» пассажирских судов
Задача расчета нагрузки масс состоит в определении водоизмещения судна ставится на каждой стадии проектирования. На начальной стадии, когда для точного расчета этой характеристики, недостаточно исходных данных, на практике используются приближенные общепринятые методики.
Предварительную оценку водоизмещения пассажирского судна можно произвести с использованием коэффициента утилизации водоизмещения по «чистому» дедвейту (без запасов топлива) [5] DW0=DDWгр0, (2.2.1) где DW0 – коэффициент утилизации по чистому дедвейту; DW0 – чистый дедвейт, т; Dгр – полное водоизмещение судна, т.
Анализируя величину коэффициента утилизации для каждого из принятых архитектурно-конструктивных типов пассажирских судов, можно сделать вывод, что наибольшие его значения соответствуют для судов IV типа, а наиболее низкие у АКТ I. Такое поведение обусловлено тем, что при одинаковой пассажировместимости у судов с меньшим количеством палуб для размещения пассажиров и более легкой надстройкой собственная масса уменьшается. Верхние значения для судов II и III типов обусловлены, прежде всего, высокой массой корпуса при относительно невысоких показателях пассажировместимости, что свойственно судам довоенной постройки (заложены большие толщины обшивки и набора, клепаное соединение деталей и проч.), либо современным судам, когда толщины закладываются с запасом на более высокий класс.
Графики зависимости коэффициента утилизации по дедвейту и величины D0 от количества пассажиров приведены на рис. 2.2.1 и 2.2.2. Величина D0, для исключения влияния автономности, представлена в виде
Однако приведенный метод определения водоизмещения не учитывает особенностей судов различных типов в полной мере и с достаточной детализацией.
Для расчета массы судна на начальной стадии проектирования уравнение масс представим в следующем виде Drp=Pk+PM+PTc+DW0+AD, (2.2.3) где Djp - полное водоизмещение судна, т; Рк - масса оборудованного корпуса, т; Рм - масса энергетической установки, т; Ртс - масса топлива и смазки, т; DW0 - чистый дедвейт судна, т; AD - запас водоизмещения, т. Массу оборудованного корпуса представим в виде Рк=Рмк+Рнч+Роб+Рдв+Рокр+Рсн+Рсу+Рсс+Рэ, (2.2.4) гдеРмк, т, - масса металлического корпуса и надстроек; Рш, т, - масса неметаллических частей в составе корпуса и надстроек; Роб, т - масса оборудования помещений, т; Pдв, т – масса дельных вещей; Pокр, т – масса окраски, цементировки, изоляции; Pсн, т – масса снабжения; Pсу, т – масса судовых устройств и палубных механизмов; Pсс, т – масса судовых систем; Pэ, т – масса электро- и радиооборудования.
На стадии, когда номенклатура, тип и марки оборудования силовой энергетической установки еще не известны, постатейный расчет составляющих масс машинного помещения можно представить в следующем виде Pм=Pгд+Pдг+Pвс+Pв, (2.2.5) где Pгд – масса главных механизмов, т; Pдг – масса вспомогательных дизель-генераторов, т; Pвс – масса вспомогательного оборудования и вспомогательные механизмы судовых энергетических установок, т; Pв – масса движителей и валопровода, т.
Общепринятым подходом определения составляющих нагрузки масс на начальных стадиях проектирования является расчет с использованием измерителей массы и соответствующих модулей [1, 9, 71]. Таким образом, задача сводится к определению вида модуля для расчета массы определенной статьи. При этом модуль должен косвенно отражать влияние соответствующих элементов и характеристик судна на составляющую нагрузки, а так же давать наиболее тесную корреляционную связь с соответствующим измерителем. Вид модуля и зависимость от него измерителя масс находят на основе статистического анализа. Выражение для определения массы i-й статьи нагрузки можно записать в виде Pi=iMi, (2.2.6)
При исследовательском проектировании, когда элементы и характеристики варьируются, принимая один прототип, обеспечить точность расчета нельзя. Измеритель массы i при решении вариационной задачи должен находиться каждый раз по своему прототипу, потому что он зависит от главных элементов и характеристик судна, которые на каждом шаге меняются. Точность расчёта массы в этом случае можно обеспечить за счет соответствующего выбора формы модуля Mi, которая учитывала бы эти изменения. В свою очередь модуль Mi должен отражать влияние на i изменяющихся проектных параметров и их зависимость от величины модуля. Таким образом, Miпредставляет из себя функцию от элементов и характеристик судна Mi=f(x1n,x2m, …,xlk), (2.2.7) где xl 1-й элемент или характеристика судна; n, m, k - показатели степени.
В этой связи, при разработке метода расчёта массы любой i-той составляющей нагрузки масс, актуальной становится задача нахождения сопряженной (2.2.7) зависимости i=F(Mi), (2.2.8) где i, Mi - измеритель массы и модуль / - той составляющей нагрузки масс соответственно.
Вид зависимости (2.2.8) можно найти из решения следующей экстремальной задачи: из заданных возможных видов модулей, отличающихся сочетанием элементов и характеристик судна хг и произвольных значений показателей степени при них, найти такие, при которых аппроксимационное выражение, представляющее функциональную взаимосвязь измерителя массы от модуля, будет характеризоваться наибольшим коэффициентом корреляции, а критерий Фишера не будет ниже минимального значения. То есть при заданных исходных данных Y{Pi,Q,Wj}, (2.2.9) где Pi - статистическое множество / - ой составляющей нагрузки масс; Q -статистическое множество хг элементов и характеристик судна; Wj-сформированное множество из q вариантов Miсочетаний элементов и характеристик (видов модуля); необходимо найти наилучший вид модуля Mqj XfMqj opt, (2.2.10) при котором коэффициент корреляции R2 аппроксимационного выражения статистической зависимости измерителя массы от модуля j=Fqj(Pj,xi,Mqi) (2.2.11)
Наиболее важной составляющей уравнения (2.2.4) является масса металлического корпуса, т.к. в составе всего раздела «корпус» «малого» пассажирского судна она имеет наибольшее значение и доходит до 78%. Металлический корпус этих судов конструктивно и функционально состоит из двух частей - собственно корпуса и надстройки. Масса последней, в зависимости от архитектурно-конструктивных особенностей, составляет до 30%. Поэтому группу Рмк можно представить в виде суммы слагаемых
В таблице 2.2.1 приведены виды модулей и регрессионные формулы для расчета измерителей массы данных элементов, наиболее полно отражающих их связь с элементами судна, полученные на основе анализа статистических данных по модели (2.2.6) - (2.2.14).
Анализ влияния элементов и характеристик на экономическую эффективность судна и обоснование их оптимальных значений
На втором этапе численного эксперимента определялись параметры экономической эффективности. При расчете показателей приняты относительные величины. Относительные значения показателей формировались как отношение текущего значения к оптимальному (min или max в границах оси х).
Решение оптимизационной задачи внутреннего проектирования с использованием разработанной программы позволяет получить оптимальные значения варьируемых параметров, а так же проанализировать влияние изменяющихся главных элементов судна на его эффективность. При этом следует учитывать, что длина и ширина для судов рассматриваемого типа определяются условием пассажировместимости.
Влияние коэффициента общей полноты при np=const различных скоростях хода на себестоимость перевозки одного пассажира и величину прибыли возможно с использованием зависимостей, изображенных на рис 3.3.2.
Анализ графиков показывает, что при увеличении коэффициента полноты водоизмещения при постоянных значениях пассажировместимости приводит к планомерному ухудшению экономических показателей: себестоимость перевозок возрастает, а прибыль уменьшается. Так же очевидно, что отмеченный характер сохраняется и при изменении эксплуатационной скорости. Однако для судов АКТ I, условия эксплуатации которых предполагают более высокие скорости движения, при значениях скорости более 18 км/ч наблюдается резкое изменение отмеченных критериев эффективности. Для всех случаев такое положение связано с увеличением смоченной поверхности и массы судна, что приводит к возрастанию сопротивления, расхода топлива и, как следствие, эксплуатационных расходов. Суда АКТ II и III имеют меньшие значения коэффициента полноты водоизмещения, что обусловлено, прежде всего, обеспечением больших размерений судна в плане при заданной осадке. Такой подход позволяет достичь лучших условий для размещения пассажиров и более высокую комфортабельность судна [49].
В качестве параметра, от которого в прямом отношении зависят минимально допустимые, с точки зрения комфортного размещения, длина и ширина судна, выступает количество пассажирских кресел, располагаемых в одном поперечном ряду. Результаты варьирования данной величины при постоянном значении коэффициента общей полноты =const для различных значений эксплуатационных скоростей отражены на рис. 3.3.3
При данной постановке задачи принято:
nI=250, чел., nII=175, чел., nI=80, чел.;
. lэIкс = 60 км, lэI I,кс III=20 км;
np=8 чел., npI =6 чел;
Iconst=0,6; cIonst=0,55; cI IoInst=0,5;
стоимость провоза одного пассажира принята одинаковой для всех вариантов. В процессе варьирования рядности за расчетную длину и ширину судна принимаются полученные в результате проверки пассажировместимости. Таким образом, при меньших значениях числа пассажиров в одном поперечном ряду отношение длины к ширине судна имеют большие значения (величина зависит от заданной площади, предусмотренной для комфортного размещения одного пассажира). Полученные оптимальные значения получены для наиболее рациональных с точки зрения формы корпуса значений главных размерений. Изменение характера кривых при варьировании скорости свидетельствует о значительном влиянии уменьшения соотношения длины к ширине судна на сопротивление и, как следствие, на увеличение мощности судна. При наибольших значениях числа посадочных мест в поперечном ряду приращение по ширине влечет увеличение водоизмещения судна, что в значительной мере влияет на изменение экономических показателей судна в целом. Следует отметить, что наилучшие показатели прибыли соответствуют судам АКТ II, что объясняется наиболее рациональным соотношением основных элементов судна при большем количестве размещаемых на борту пассажиров.
Однако для судов II АКТ (пассажиры располагаются в трюме и на тентовой палубе) свойственны более низкие показатели сроков окупаемости, что обосновывается более оптимальным компоновочным решением, при котором примерно при одинаковых главных размерениях размещается, за счет второй палубы, большее число пассажиров, что значительно увеличивает показатели дохода.
Множество подлежащих оптимизации качеств и параметров, определяющих тип пассажирского судна, включает такие технические характеристики, как пассажировместимость, тип и мощность энергетической установки, эксплуатационная скорость, автономность плавания и т.п. Их обоснование является предметом внешней задачи проектирования, которая нами не рассматривается. В свою очередь, такие характеристики в ряде случаев являются определяющими при выборе АКТ необходимого для имеющихся линий эксплуатации судов и некоторых его общепроектных элементов. В данном случае при обосновании технико-экономических показателей необходимо учитывать влияние пассажировместимости, эксплуатационных скоростей и прочих характеристик. На рис. 3.3.5 – 3.3.6 изображены зависимости для судов различных АКТ.
Анализ полученных зависимостей позволит оценить влияние эксплуатационной скорости и параметра, определяющего габаритные размеры судна в плане на показатели экономической эффективности. Является очевидным, что при увеличении скорости не только возрастает количество пассажирских рейсов в день, но соответствующим образом увеличивается и мощность силовой установки, что соответствующим образом сказывается на параметрах себестоимости и прибыли для судов всех архитектурно-конструктивных типов.
Стоит отметить, что с ростом пассажировместимости отмечается соразмерное увеличение строительной стоимости судна. Наиболее интенсивное изменение соответствует судам с расположением пассажиров на двух палубах, что обосновано наличием более развитой надстройки по сравнению с АКТ III. Тенденция снижения строительной стоимости судна с увеличением скорости для судов всех АКТ аргументировано уменьшением расчетного коэффициента общей полноты корпуса, а следовательно и водоизмещения, при постоянных главных размерениях, определяющих комфортное размещение заданного числа пассажиров.
Уменьшение показателей прибыли для судов АКТ I и II с ростом скорости объясняется значительным увеличением доли эксплуатационных расходов при положительном изменении скорости судна. Однако для АКТ III тенденция имеет обратный характер, что свидетельствует о значительной доле приращения доходной части с увеличением скорости и пассажировместимости в расчете прибыли при незначительном изменении эксплуатационных расходов.
Зависимости, отображенные на рис.3.3.6 свидетельствуют о влиянии изменения размеров судна в плане с увеличением числа пассажиров в одном поперечном ряду. Стоит отметить, что интенсивность изменения показателей строительной стоимости судов снижается с увеличением количества пассажиров, размещаемых на дополнительных палубах.
Для судов АКТ I кривые имеют плавный характер, что является следствием более значительной доли помещений в общей их номенклатуре, не зависящих от размещаемых пассажиров.
Расчеты производятся при заданной скорости, поэтому значения коэффициента общей полноты изменяется незначительно, что приводит к увеличению водоизмещения и строительной стоимости судна.
Стоит отметить, что при меньшем числе мест в одном поперечном ряду, судно имеет большую длину и, соответственно, лучшие показатели сопротивления. В этом случае, показатели прибыли судна с увеличением ширины корпуса уменьшаются вследствие ухудшающегося сопротивления и роста эксплуатационных расходов.
Наиболее оптимальное число пассажирских кресел, для судов АКТ I соответствует восьми, а для АКТ II и III - шести.
Обоснование сфер использования «малых» пассажирских судов с электродвижением
Учитывая в разработанном алгоритме особенности расчета судна с нетрадиционной СЭУ с электроприводом движителя, возможно установить наиболее рациональные условия их использования: эксплуатационные скорости, протяженность линии маршрута и проч. Необходимо определить условия эксплуатации и обосновать главные элементы и характеристики судов с электродвижением, когда они по экономическим показателям будут не хуже, чем для таких же судов, но с дизельной энергетической установкой. При решении такой задачи необходимо учитывать специфику работы судна: количество и частота режимов маневрирования, региональная доступность ресурсов, развитость и возможность инфраструктуры для доставки и потреблении электроэнергии (в случае питания АКБ от береговой сети).
С применением разработанной компьютерной программы был выполнен широкий численный эксперимент, позволяющий проанализировать условия целесообразного применения «зеленых» судов. В качестве вариантов судов с электродвижением, имеющих в соответствии со схемами, приведенными на рис. 4.1.1 и 4.1.2 необходимый комплекс энергетического оборудования СЭУ принимались следующие:
– полностью электрический (All-El): питание энергией гребного электродвигателя производится от аккумуляторных батарей (АКБ), заряжаемых с береговой станции.
– комбинированный (Hyb a/b): параллельная система питания гребного ЭД от АКБ и от судового дизель-генератора (ДГ) с различным соотношением долей энергии, передаваемой аккумуляторами либо генератором. При этом АКБ заряжаются на стоянке при помощи ДГ, установленного на судне. Показателем a/b при обозначении данного типа является доля того или иного источника энергии в процентах.
– Комбинированный полный (FullHyb): является одним из вариантов комбинированной СЭУ при 100-процентной обеспеченности энергией гребного электродвигателя от АКБ, заряжаемых судовым ДГ, предусмотренным только для целей восполнения потраченной энергии аккумуляторов.
Каждый из представленных вариантов был рассмотрен дополнительно – при условии наличия фотоэлектрических модулей, обеспечивающих получение добавочной электроэнергии.
Исходными данными, как отмечалось ранее, являются определенные решением задачи (3.1.1-3.1.7) оптимальные главные размерения, пассажировместимость и эксплуатационные данные (скорость, длина линии эксплуатации) при заданном архитектурно-конструктивном типе и районе эксплуатации судна с дизель-механической установкой. Дополнительно задавалось значение инсоляции (количество солнечной энергии, поглощаемой одним квадратным метром поверхности) для рассматриваемого региона.
Задача обоснования оптимальных условий применения судов с электродвижением решалась сопоставлением их экономической эффективности с соответствующими показателями такого же судна, но с традиционной дизель – механической СЭУ.
Расчеты производились для различных значений пассажировместимости, скоростей хода и протяженности линии эксплуатации, поскольку от этих величин напрямую зависит количество потребляемой судном энергии в течение рассматриваемого периода эксплуатации. В свою очередь расчетная емкость АКБ определяет их количество, массу и стоимость СЭУ.
Графики, отображающие соотношения эксплуатационных расходов, приведены на рис. 4.2.1. Для «зеленого» судна обозначение расходов принимается как Е , а для такого же судна с дизельной СЭУ – Е. Зависимости даны для различных соотношений таких показателей, как скорость и длина маршрута при прочих постоянных данных.
Анализ полученных зависимостей позволяет сделать вывод о том, что для судов, полностью электрических (All-El), при скорости движения до 15 км/ч в предположении работы на линиях эксплуатации до 80 км эксплуатационные расходы имеют меньшие значения, чем для варианта судна с ДВС. При меньших скоростях хода протяженность линии эксплуатации судна без подзарядки аккумуляторов увеличивается. При скоростях в пределах обозначенного диапазона длина маршрута может достигать 100 км. Это связано с тем, что с уменьшением скорости и, соответственно, необходимой мощности пропульсивной установки, уменьшается емкость АКБ и время их разрядки. Стоит отметить, что масса энергетической установки сопоставляемых вариантов изменяется незначительно, а затраты на энергию (топливо для ДВС или электричество для ЭД) в силу существующей ценовой политики уменьшаются.
Изменение строительной стоимости и эксплуатационных расходов, зависящих от нее, для судна с полностью электрической установкой (All – El) можно проследить по графикам на рис. 4.2.3. Стоит отметить, что у дизельного варианта судна эти расходы увеличиваются менее интенсивно.
График (рис. 4.2.3) показывает, что стоимость судна с электродвижением может быть превышена более чем в 2,5 раза. Это объясняется тем, что для таких значений скоростей стоимость АКБ играет решающую роль. В зависимости от скорости и длины маршрута доля стоимости АКБ в капитальных вложениях по судну составляет от 11 до 35%. Другим важным показателем экономической эффективности является срок окупаемости судна, отражающий отношение капитальных вложений на строительство судна к прибыли от его эксплуатации. На рис. 4.2.4 приведены соотношения сроков окупаемости Т судна с электродвижением к судну с механической СЭУ.
Анализ этих зависимостей позволяет сделать выводы о том, что для любого варианта судна с электродвижением срок окупаемости больше, чем для судна дизель-механической СЭУ. Прежде всего, это объясняется тем, что увеличение строительной стоимости значительно превышает увеличение прибыли от эксплуатации судна с перспективной гребной установкой. Таким образом, несмотря на уменьшение эксплуатационных расходов при соответствующих скоростях (рис. 4.2.1), окупаемость капитальных вложений «зеленых» судов хуже, чем у традиционных.
В отношении других типов СЭУ судов с электродвижением, в частности вариантов Hyb a/b, стоит отметить, что чем меньше доля использования энергии, накопленной АКБ, тем этот вариант по экономическим показателям более близок к судну с ДВС. В случае использования полного «банка» батарей и ДГ для их подзарядки (вариант FullHyb), при условии высоких эксплуатационных скоростей, экономические показатели имеют наименьшие значения. Объясняется это наличием дополнительно ДГ со значительной мощностью (при большом количестве батарей), а также высокой стоимостью и большим запасом топлива.
Оценить влияние пассажировместимости на рассмотренные выше относительные критерии можно по графикам, приведенным на рис. 4.2.5. На них показан характер изменения относительных критериев при различных эксплуатационных данных. Расчеты производились для различных показателей пассажировместимости при длине линии эксплуатации 15 км.
Оценивая характер кривых, можно отметить, что с ростом пассажировместимости и увеличением скорости характер изменения критериев имеет тенденцию к улучшению. Показатели экономической эффективности судов с электродвижением при невысоких скоростях и относительно коротких длинах линии эксплуатации, вне зависимости от числа пассажиров, сопоставимы с аналогичными критериями при использовании дизельной СЭУ.