Тульчинский В.И.

Экономия топлива за счет регулирования скорости хода

ОАО «Новошип», Россия.

Экономия топлива за счет регулирования скорости хода.

Современное состояние экономики требует от судовладельцев и фрахтовщиков уделять особое внимание на скоростные показатели флота. Это, прежде всего, связано с высокими ценами на топливо для главных двигателей и низкими фрахтовыми ставками. Причин такой ситуации много и основная – это мировой финансовый кризис. Для удержания уровня прибыли на максимальном уровне, руководство компаний прибегают к разным методикам. Основной является регулировка скорости хода судна. Еще из курса физики, известно, что чем выше скорость объекта, тем большее количество энергии необходимо сообщить ему, причем эта зависимость не прямая, а квадратичная.

Последние годы, многие компании применяют практику использования, так называемого эконом хода (most economical speed – MES), а в последнее время и extra low speed – минимальную скорость при которой возможна работа ГД продолжительное время без ущерба и сильного износа. Скорости судов упали почти вдвое от максимального (полного) хода. Однако, не следует забывать, что в конечном итоге, суточная прибыль судна (тайм-чартерный эквивалент) зависит не только от сэкономленного топлива, но и от сумм фрахта, продолжительности рейса в грузу и балласте.

Рассмотрим частный случай. Введем некоторые обозначения:

F – сумма фрахта, USD;

DB – дистанция в балласте, миль;

b –   стоимость бункера за 1 тонну, USD;

VB – скорость в балласте, узл;

VL – скорость в грузу, узл.

Расход топлива в сутки:

CB – в балласте, т;

CL – в грузу, т.

В таблице 1 представлены данные по одному из судов ОАО Новошип, танкеру «Казань».

Таблица 1

Аппроксимирующие кривые представлены на Рис.1. Функцией для аппроксимации выбрана степенная экспонента:

Расход топлива за рейс, т:

Стоимость бункера за рейс, USD:

Рис.1

Прибыль за рейс, USD:

Количество рейсов в месяц:

Прибыль в месяц, USD:

Прибыль в день, USD:

Для нахождения оптимальных скоростей, при которых суточная прибыль будет максимальная, полученную функциональную зависимость необходимо продифференцировать по двум переменным и приравняв производную к нулю, решить дифференциальное уравнение. Второй способ – это нахождение оптимального значения t для множества скоростей в грузу и балласте в пределах возможных скоростей судна для данного значение фрахта и стоимости бункера.

Для нахождения оптимальных скоростей первым способом воспользуемся математическим пакетом MathCad Prime II. Вначале определяем переменные, затем вводим функциональную зависимость t от определенных ранее переменных:

Воспользуемся функцией нахождения локального экстремума пакета Mathcad. Для наглядности построим график функции t(Vb,Vl) - Рис.2.

Рис.2

Для этой функции используем равенство нулю производной от функции. Встроенная в пакет Mathcad функция root возвращает значения переменных для экстремума функции:

Как видно из полученных вычислений, максимальная прибыль в сутки (t) возможна при скорости в балласте 11.5 узла и скорости в грузу 11.7 узла. Следует отметить, что на результат оказывают влияние начальные значения, скоростей, вводимые для функции root. Для заданной точности 0.1 узла достаточно выполнить две итерации.

Вторым способом эта задача решается и при помощи пакета Microsoft Excel. В этом случае встроенная функция «ВПР» выбирает значения скоростей для максимального значения прибыли, рассчитанного для множества комбинаций скоростей и начальных данных. Результат зависит только от дискретности принятых интервалов расчета. В таблице 2 представлен фрагмент расчета в программе Excel.

Таблица 2

Следует отметить, что использование второго способа считается более предпочтительным ввиду универсальности и того, что программы электронных таблиц есть на каждом компьютере и коммуникаторе, что делает этот метод доступным.

Для более точной оценки выбора скорости хода можно добавлять другие переменный, влияющие на производительность судна, как например демередж, время прихода судна с учетом готовности терминала и другие, вплоть до погодных условий на маршруте перехода.

Несомненно, все эти переменные имеют вероятностно-весовые характеристики и это должно учитываться при расчетах. Например, никто не гарантирует следующий рейс с такой же суммой фрахта как текущий. Или постановку судна «схода». Все эти события влияют на конечный результат, но по-разному.

Учет большинства факторов с помощью математического аппарата может значительно повысить эффективность использования флота в части оптимизации скоростного режима.

Литература:

1. Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В. Основы работы в математическом пакете MathCAD. ДонНТУ. 187с.