МИНИСТЕРСТВО МОРСКОГО ФЛОТА

РУКОВОДСТВО
ПО НАЗНАЧЕНИЮ ОБЪЯВЛЕННОЙ ОСАДКИ
СУДОВ В МОРСКИХ ПОРТАХ

РД 31.63.02-83

МОСКВА

В/О «МОРТЕХИНФОРМРЕКЛАМА»

1983

Разработано Государственным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом морского транспорта «Союзморниипроект». (Одесский филиал «Черноморниипроект») в научно-исследовательской лаборатории морских каналов и портовых акваторий

Директор Союзморниипроекта                                                                 В.П. Грузинов

Директор Одесского филиала «Черноморниипроект»                           В.А. Яценко

Исполнители:

заведующий научно-исследовательской лабораторией

 В.Г. Мирошниченко (руководитель);

заведующий сектором                                                                                  В.Т. Соколов;

старший научный сотрудник                                                                Г.Д. Журавицкий;

старший научный сотрудник                                                                  С.П. Заблоцкая;

младший научный сотрудник                                                                      М.А. Краснова

Согласовано Всесоюзным объединением «Морстройзагранпоставка»

Заместитель председателя                                                                           В.Г. Королев

Утверждено Всесоюзным объединением «Мореплавание» 21 марта 1983 г.

Председатель                                                                                          Б.С. Майнагашев

Инструктивным письмом ММФ от

21 марта 1983 г. № МП-01-24/320

срок введения в действие установлен

с 1 апреля 1983 г.

Руководство устанавливает порядок и методику расчета объявленной осадки судов в морских портах, оборудованных искусственными водными подходами, и является обязательным при расчете объявленной осадки для морских портов.

Руководство не применяется для принятия оперативных решений о проводке судов по каналу.

1. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЯВЛЕННОЙ ОСАДКИ

1.1. Осадка судов, принимаемых портом в течение навигационного периода, объявляется в Обязательном постановлении по порту.

1.2. Объявленная осадка в порту назначается в соответствии с гидрометеорологическими условиями, принятыми при проектировании или эксплуатации подходного канала, существующими глубинами и предусматривает прием судов с расчетными для данного канала главными размерениями.

1.3. В портах, где планируется прием советских судов с размерениями, превышающими расчетные, руководство обязывает администрацию портов назначать оптимальную объявленную осадку, обеспечивающую максимальную интенсивность перевозок при минимальных приведенных затратах на тонну перевозимого груза.

1.4. Расчет оптимальной объявленной осадки автоматизирован и выполняется ЭВМ по специально разработанной программе. Результаты расчета являются основанием для назначения объявленной осадки.

1.5. Необходимые для расчета значения навигационных запасов глубины под килем судна определяются в соответствии с действующими Нормами технологического проектирования морских каналов (ВСН 19-70).

2. РАСЧЕТ ОБЪЯВЛЕННОЙ ОСАДКИ

2.1. Расчет объявленной осадки судов в морских портах выполняется на основе многолетних статистических данных о гидрометеорологических условиях района, габаритах каналов и их изменении в процессе эксплуатации, судо- и грузообороте портов на планируемый год.

2.2. Расчет объявленной осадки включает следующие основные операции:

обработку информации по гидрометеорологическим условиям за 5-летний период, включающей ежесуточные сведения об интенсивности и направлении волнения и отметках уровня;

вычисление ежесуточных проходных осадок и построение временного ряда;

построение потока помех для ряда возможных значений объявленной осадки и вычисление его статистических характеристик;

определение зависимости между средним временем простоя судна по гидрометеорологическим условиям и объявленной осадкой;

вычисление критериев эффективности для каждого рейса, судна и рода груза и суммарного критерия (целевой функции задачи) для порта в целом;

определение объявленной осадки, соответствующей максимальному значению целевой функции.

2.3. Зависимость среднего времени простоя судна от объявленной осадки

П = f(Т_об)                                                           (2.1)

определяется с помощью математической модели канала, разработанной на основе теории массового обслуживания.

Рассчитывается временной ретроспективный ряд проходных осадок Т_пр за многолетний (не менее 5 лет) период. Проходные осадки Т_пр с учетом ширины канала вычисляются исходя из безопасных условий мореплавания расчетного судна, главные измерения которого приняты при проектировании канала. Простойная ситуация возникает, когда фактическая осадка судна Т_ф превышает проходную осадку на ширине полосы безопасного движения: Т_ф > Т_пр. Простойная ситуация создает помеху движению судна и запирает канал, так как в этом случае не обеспечивается безопасность мореплавания.

2.4. Объявленная осадка является оптимальной, если она соответствует минимальному значению суммарных приведенных затрат на перевозку 1 т груза.

Расчет приведенных затрат по каждому рейсу производится по формуле

З = С + Е_нК,                                                               (2.2)

где

;                                                   (2.3)

.                                                   (2.4)

В формулах (2.2), (2.3) и (2.4) обозначено:

З - приведенные затраты, руб./т;

С - себестоимость перевозки 1 т груза, руб./т;

Е_н - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (Е_н = 0,15);

К - удельные капиталовложения в производственные фонды, руб./т;

S_х - себестоимость содержания судна на ходу, руб./сут;

t_x - ходовое время, сут;

t_ст - время стоянки в порту под грузовыми операциями, сут;

П - среднее время простоя судна по гидрометеорологическим условиям, сут;

S_ст - себестоимость содержания судна на стоянке, руб./сут;

Q - масса груза, перевозимого за рейс, т;

Б - балансовая стоимость судна, руб.

Как уменьшение, так и увеличение объявленной осадки относительно оптимальной приводит к росту затрат, в первом случае за счет неполного использования грузоподъемности судна, во втором - увеличения средней продолжительности простоев, когда проходная осадка на канале не обеспечивается по гидрометеорологическим условиям.

Оптимальная объявленная осадка определяется условием

SЗ = S(C + Е_нK) ® min,                                           (2.5)

где суммирование производится по всем судо-заходам с осадкой, превышающей расчетную.

Пример расчета объявленной осадки по минимуму приведенных затрат приводится в приложении 6 (справочном).

В машинном алгоритме оптимальная объявленная осадка находится из решения двойственно-сопряженной задачи на максимум критерия, оценивающего интенсивность процесса перевозки:

R = Sr ® max,                                                        (2.6)

где критерий эффективности отдельного рейса выражается соотношением

.                                                        (2.7)

В пределах точности расчета оптимальная объявленная осадка по критериям (2.5) и (2.6) получается одинаковой.

Во всех формулах масса перевозимого груза определяется грузоподъемностью судна при осадке, равной объявленной; ходовое время - расстоянием между портами отправления и назначения и скоростью судна на переходе; время грузовых операций - родом груза, типом судна и действующими нормативами времени грузовых работ.

2.5. Если канал состоит из нескольких колен, то расчет объявленной осадки должен выполняться для каждого колена, а объявленная осадка назначается по наименьшему из полученных ее значений.

2.6. Исходные данные готовятся администрацией порта либо, если это предусмотрено договорными обязательствами, специалистами той организации, которой поручается выполнить расчет объявленной осадки.

Статистические данные о гидрометеорологической обстановке на канале представляются по заявке капитана порта гидрометеорологической службой, обслуживающей данный порт.

Сведения о планируемых грузопотоках и о расстановке судов, необходимые для расчета эффективности, представляются плановыми отделами пароходств по запросу капитана порта.

Все исходные данные оформляются на бланках исходной информации в порядке, предусмотренном инструкцией по их заполнению.

Формы бланков исходной информации БИИ-1, БИИ-2, БИИ-3 и инструкция по их заполнению приводятся в приложении 2 (обязательном).

2.7. Исходные данные перфорируются в виде трех блоков согласно инструкции оператору, приведенной в приложении 4 (обязательном).

2.8. В первый блок включаются:

продолжительность расчетного периода, лет;

название порта;

минимальный навигационный z₁ и скоростной z₃ запасы глубины, м;

превышение нуля порта над нулем водомерного поста ADH, м;

длина расчетного судна L, м;

осадка расчетного судна Т_р, м;

шаг по осадке DТ, м;

азимут канала АК, град.

2.9. Во втором блоке формируются данные гидрометеорологической обстановки по годам:

год расчета;

продолжительность навигационного периода NP, сут;

расчетная глубина канала в данном порту HR, м;

массив высот волн HW, м;

массив азимутов волнения AW, град;

массив отметки уровня от нуля водомерного поста DH, м;

скорость движения судна на канале VS, уз.

Максимальная размерность каждого из массивов HW, AW, DH равна 365 элементам.

2.10. В третьем блоке формируются данные для экономического обоснования объявленной осадки:

количество судов i-гo типа;

количество судопотоков j-го типа;

массив индексов типов судов М_i;

массив числа судов i-гo типа, работающих на j-м грузопотоке AM_ij;

массив числа судо-заходов в порт за год АN_ij;

массив водоизмещений по типам судов D_i;

массив грузоподъемности судна i-гo типа на j-м грузопотоке DGR_ij;

массив скоростей судов в рейсе V_i;

массив величин числа тонн на 1 см осадки Q_i;

массив нормы грузовых работ (выгрузка либо погрузка) VH_i;

массив расстояний между портами S_i;

начальная (расчетная) осадка Т_р.

Алгоритм расчета приводится в приложении 3 (обязательном).

2.11. Печать результатов предусматривает два варианта - рабочий (индекс «0») и исследовательский (индекс «1»).

2.12. В рабочем варианте на печать выводятся:

исходные данные, содержащиеся в бланках исходной информации;

интенсивности L и М потока помех в функции от объявленной осадки, за каждый год в отдельности и осредненные за весь период расчета;

таблица зависимости среднего простоя судна от объявленной осадки;

значения целевой функции R;

оптимальное значение объявленной осадки, отвечающее значению R_max.

2.13. В исследовательском варианте дополнительно выводятся на печать:

массивы проходной осадки;

массивы числа помех;

распределение помех по длительности.

2.14. Описание программы, алгоритм расчета и инструкция оператору приводятся в приложениях 3, 4 (обязательных).

3. НАЗНАЧЕНИЕ ОБЪЯВЛЕННОЙ ОСАДКИ

3.1. Объявленная осадка назначается администрацией порта на основании выполненного расчета сроком на один год или на навигационный период.

3.2. Если в результате ремонтных дноуглубительных работ определенная промерами минимальная глубина канала Н оказывается больше расчетной H_р, то объявленная осадка назначается с учетом поправки на переуглубление dH:

T_об =  + dH,                                                         (3.1)

где  - объявленная оптимальная осадка, полученная расчетом

dH = Н - Н_p.                                                           (3.2)

Если значение dH превышает 0,2 м, то расчет объявленной осадки должен быть выполнен с учетом нового значения расчетной глубины H_р.

3.3. Назначение периодичности промеров для определения поправки на переуглубление dH производится администрацией порта в зависимости от конкретных условий заносимости канала и режима ремонтных дноуглубительных работ.

3.4. Администрация порта может сохранить на следующий срок значение объявленной осадки прошлого года, если глубины канала сохраняются, а в составе судо- и грузооборота в предстоящем году не ожидается изменений.

3.5. Администрация порта имеет право изменить полученное расчетом значение объявленной оптимальной осадки  если для судов с этой осадкой не обеспечиваются условия безопасного маневрирования на акватории порта и стоянки у причалов при выполнении грузовых операций.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
(обязательное)

ТЕРМИНОЛОГИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

П.1.1. Объявленная осадка Т_об - величина максимальной осадки судов, которые принимаются портом в течение года или сезона.

В портах, где планируется прием советских судов с размерениями, превышающими расчетные, оптимальная объявленная осадка для этих судов устанавливается с учетом максимальной интенсивности перевозок при минимальных приведенных затратах.

П.1.2. Проходная осадка Т_пр - максимальная осадка, с которой судно может пройти канал при гидрометеорологических условиях, сложившихся на момент проводки.

П.1.3. Расчетная объявленная осадка  - вспомогательное понятие, используемое для расчета среднего простоя судна по гидрометеорологическим условиям (k = 1, 2, 3, …).

П.1.4. Расчетное судно - судно с осадкой Т_р, принятой при расчете проектных габаритов канала.

П.1.5. Фактическая осадка Т_ф - осадка неподвижного судна на тихой воде.

П.1.6. Крупное судно - судно, у которого фактическая осадка равна или более осадки Т_р расчетного судна.

П.1.7. Нижняя бровка - линия, разграничивающая поверхность откоса и дна канала.

П.1.8. Минимальная глубина Н - наименьшая глубина канала, отсчитываемая от принятого в порту нуля глубин в границах нижних бровок канала.

П.1.9. Расчетная глубина Н_р - принятая в расчетах минимальная глубина Н с поправкой на заносимость, вычисленной для конца интервала между плановыми ремонтными дноуглубительными работами.

П.1.10. Навигационная глубина Н_н - глубина, обеспечивающая проход расчетного судна в течение навигационного периода при самых неблагоприятных условиях.

П.1.11. Простойная ситуация - промежуток времени, в течение которого канал по гидрометеорологическим условиям закрыт для прохода судов с расчетной объявленной осадкой Т_о6.

П.1.12. Интенсивность длительности помех М - величина, обратная средней продолжительности простойной ситуации для судов с расчетной объявленной осадкой .

П.1.13. Интенсивность наступления помех L - величина, обратная среднему интервалу между наступлениями простойных ситуаций для судна с расчетной объявленной осадкой .

П.1.14. Поток помех - последовательность случайных событий, состоящих в наступлении и прекращении простойных ситуаций.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
(обязательное)

ФОРМЫ БЛАНКОВ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ И ИНСТРУКЦИЯ ПО ИХ ЗАПОЛНЕНИЮ

Бланк исходной информации БИИ-1

Бланк исходной информации БИИ-2

Бланк исходной информации БИИ-3

ИНСТРУКЦИЯ ПО ЗАПОЛНЕНИЮ БЛАНКОВ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Бланки исходной информации БИИ-1, БИИ-2, БИИ-3 заполняются администрацией порта.

Бланк БИИ-1

Пункт 1. Расчетный период принимается равным 5 годам.

Пункт 2. Пояснения не требует.

Пункт 3. Минимальный навигационный запас z₁ определяется в зависимости от осадки судна и вида грунта в соответствии с Нормами технологического проектирования морских каналов.

Пункт 4. Скорость судна на канале принимается в соответствии с требованиями Обязательного постановления по порту.

Пункт 5. Скоростной запас z₃ принимается в соответствии с Нормами технологического проектирования морских каналов.

Пункт 6. Превышение нуля порта над нулем водомерного поста определяется по формуле

ADH = H_в - H_п,                                                    (П.2.1)

где H_в - отметка нуля водомерного поста в Балтийской системе, м;

H_п - отметка нуля порта в Балтийской системе, м.

Пункты 7, 8. В качестве расчетного судна выбирается судно, на которое были рассчитаны существующие габариты канала.

Пункт 9. Шаг по осадке принимается равным 0,1 м.

Пункт 10. Азимут канала - в бланк вносится меньшее из двух значений азимута.

Бланк БИИ-2

Пункты 1, 2. Пояснений не требуют.

Пункт 3. В качестве расчетной глубины Н_р принимается минимальная глубина, ожидаемая с учетом заносимости канала на конец периода действия объявленной осадки.

На каналах, где регулярные дноуглубительные работы обеспечивают стационарные глубины, в качестве расчетной может быть принята навигационная глубина Н_р = Н_н.

Пункт 4. Заполняется на основании данных гидрометеостанции, обслуживающей порт, по срочным наблюдениям отдельно для каждого года из 5-летнего срока наблюдений. Отметка уровня DH отсчитывается от нуля водомерного поста.

Значение высоты волны 3 %-ной обеспеченности HW берется максимальным, а отметка уровня DH - минимальной за суточный период наблюдений.

Бланк БИИ-3

Графы 3, 5. Заполняются организацией, выполняющей расчет.

Графы 1, 4. В расчет принимаются крупные суда, осадка которых не меньше осадки расчетного судна Т > Т_р, и перевозимые ими грузы на планируемый год.

Графа 2. Корреспондирующий порт - порт назначения при экспорте либо порт отправления при импорте.

Графа 11. Имеется в виду нормативное время погрузочных работ, если груз экспортируется, или нормативное время разгрузочных работ при импорте.

Графа 12. Расстояние между корреспондирующим портом и портом, для которого определяется объявленная осадка.

Остальные графы бланка пояснений не требуют.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
(обязательное)

ПРОГРАММА РАСЧЕТА ОБЪЯВЛЕННОЙ ОСАДКИ

Блок-схема расчета объявленной осадки приводится на рисунке.

Алгоритм расчета представляет собой приводимую ниже последовательность вычислений.

Для каждого года расчета формируется массив ежесуточных проходных осадок:

 = HR + (DH - ADH) - z₁ - z_2m - z₃;                                 (П.3.1)

т = 1, 2, 3,¼, NP; NP £ 365,

где z_2m - величина волнового запаса глубины.

Курсовой угол волнения КУВ определяется по значениям азимутов канала и волнения по формулам:

КУВ = ½АК + 180° - AW_m½,                                        (П.3.2)

если судно входит в порт;

КУВ = ½АК - AW_m½,                                               (П.3.3)

если судно выходит из порта.

Величина z_2m определяется линейной интерполяцией по графикам для волнового запаса, которые затабулированы в программе.

Для каждого значения T_пр из массива проходных осадок проверяется возможность прохода судна с осадкой Т. Эта возможность определяется следующим условием:

 > Т.                                                        (П.3.4)

Начальное значение Т задается равным расчетной осадке Т_р. При выполнении равенства (П.3.4) для всех m (m = 1, 2, 3, ¼, NP) осадка судна увеличивается на величину шага по осадке DТ. Процесс проверки продолжается до тех пор, пока хотя бы для одного m условие (П.3.4) перестает выполняться, т.е. когда впервые появляется помеха проходу судна.

После появления помехи процесс приращения осадки повторяется 20 циклов с формированием потока помех, т.е. массива, состоящего из «0» и «1», где «0» означает выполнение условия (П.3.4) - отсутствие помехи, а «1» - его невыполнение, т.е. наличие помехи.

Сформированный массив передается подпрограмме, которая определяет для каждого значения осадки Т количество помех и их суммарную продолжительность. По этим значениям (для каждого года расчета) определяются интенсивность наступления помех L и интенсивность их длительности М, которые усредняются за весь период расчета.

Зависимость между средним простоем судна по гидрометеорологическим условиям и величиной объявленной осадки П = f(T_об) устанавливается с помощью марковской математической модели канала. Реализация модели приводит к системе алгебраических линейных уравнений относительно предельных вероятностей состояний канала p_i:

.                                         (П.3.5)

С учетом нормировочного условия:

.                                                        (П.3.6)

Решение системы уравнений (П.3.5) и (П.3.6) позволяет найти средний простой судна:

П =                                                  (П.3.7)

и выразить эту характеристику через параметры L и М потока помех:

П = .                                                        (П.3.8)

Оптимальная объявленная осадка находится максимизацией целевой функции:

R_k = n_ijr_ijk,                                                  (П.3.9)

где r_ijk - критерий эффективности рейса, выражающий интенсивность перевозочного процесса;

;                                                       (П.3.10)

Q_ijk -загрузка судна i-гo типа грузом j-го грузопотока при объявленной осадке Т_k;

t_ijk - время рейса, включающее средний простой по гидрометеоусловиям;

n_ij - число рейсов судна i-го типа с грузом j-го грузопотока;

х_ij - элемент матрицы расстановки судов.

Машинная программа написана на алгоритмическом языке ФОРТРАН в операционной системе ДОС ЕС. Программа оформлена на магнитной ленте в соответствии с «Временными общеотраслевыми руководящими указаниями о придании юридической силы документам на магнитной ленте и бумажном носителе, создаваемым средствами вычислительной техники» ГК СССР по науке и технике (М., 1981) и хранится в Черноморниипроекте.

На основе исходной информации (бланки БИИ-1, БИИ-2, БИИ-3) и с учетом зависимостей (П.3.5) - (П.3.10) программа рассчитывает и печатает оптимальную объявленную осадку.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
(обязательное)

ИНСТРУКЦИЯ ОПЕРАТОРУ ПО ПЕРФОРИРОВАНИЮ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Программа написана на алгоритмическом языке ФОРТРАН применительно к ЭВМ серии ЕС.

В соответствии с алгоритмом расчета исходные данные состоят из трех блоков. После перфорации каждого блока исходных данных они собираются в один пакет.

Исходные данные набиваются на перфокартах в последовательности и по форматам в соответствии с табл. П.4.1 для первого блока, для второго и третьего блоков - соответственно табл. П.4.2 и П.4.3.

Таблица П.4.1

Исходные данные для первого блока

Примечание. Признак печати включает два индекса:

MMI Æ - рабочий вариант

1 - исследовательский вариант