V p= 0,5144a, tính bằng (m/s) Hệ số Bp hoặc Kn Bp = 60
THIẾT KẾ TỐI ƯU TÀU THỦY
5.1 ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ – KỸ THUẬT CỦA TÀU
Tàu dân dụng được thiết kế nhằm thỏa mãn yêu cầu sử dụng của chủ, và đích cuối cùng của việc sử dụng đĩ là hiệu quả kinh tế. Tàu chở hàng như tàu chở dầu, tàu chở hàng thùng, tàu chở hàng khơ, tàu chở hàng rời vv… nhắm đến đích thu được nhiều lợi nhuận từ những chuyến chở hàng. Tàu dịch vụ luơn được yêu cầu thực hiện các dịch vụ bất kể khĩ, dễ, miễn thu được lợi nhuận cao. Tàu thể thao, du lịch cần rút ngắn thời gian hồn vốn đến mức ngắn nhất. Hiệu quả kinh tế của tàu được hiểu theo những chỉ tiêu cụ thể, phù hợp với điều kiện khai thác, sử dụng cụ thể.
Điểm hịa vốn
Trong các luận chứng kinh tế kỹ thuật ngày nay người ta yêu cầu phải làm rõ điểm hịa vốn của các dự án đầu tư. Phân tích điểm hịa vốn là chỉ rõ điểm mà tại đĩ tổng cộng chi phí bỏ ra bằng tồn bộ thu nhập. Nội dung cơng việc địi hỏi tính tốn định phí, biến phí và thu nhập. Theo quan điểm phần lớn các nhà nghiên cứu, định phí để đầu tư đĩng tàu gồm khấu hao tài sản cố định, thuế , nợ, và các khoản chi phí tương tự. Biến phí gồm nhiều thành phần, trong đĩ lao động và vật tư là thành phần chính.
Nếu ký hiệu BEP – điểm hịa vốn, viết tắt từ tiếng mượn Break-even point, định phí là F, biến phí là V và Q – tồn bộ thu nhập từ khai thác , cĩ thể xác lập quan hệ giữa các đại lượng như sau. Tồn bộ chi phí C = F + V. Tại điểm hịa vốn phải thỏa mãn điều kiện: Q = C và do vậy diểm hịa vốn sẽ là: I V F I V I F BEP / 1− = − = (5.1)
trong đĩ I - giá tàu.
Đây sẽ là điểm khởi đầu cho dự án. Trường hợp điểm BEP tính tốn nhỏ hơn giá trị vừa tính, cơng trình đầu tư sẽ bị lỗ.
Lợi nhuận tính theo cách trên cĩ dạng:
Lợi nhuận P = Q – C = (P – V ) – F. (5.2)
Hiệu quả kinh tế của tàu vận tải cĩ thể hiểu theo cách thức hoạt động của tàu. Chi phí cho việc hình thành con tàu gồm chi phí chế tạo tàu, thiết kế, và các biến phí. Trong trường hợp cụ thể V được coi là chi phí lao động, vật tư phục vụ khai thác tính cho thời gian định mức, ví dụ cho 1 năm, như chi phí nhiên liệu, chi phí bảo trì, bảo dưỡng vv… Hiệu quả kinh tế cĩ thểđánh giá qua chỉ tiêu thu nhập từ khai thác tàu hiện hữu. Nếu tổng thu nhập hằng năm từ khai thác tàu là Q, lợi nhuận
tính bằng số tiền cịn lại sau khi đã trừ chi phí V sẽ là (Q – V). Chỉ tiêu chung để so sánh thường dùng trong các nước theo định hướng xã hội chủ nghĩa cĩ dạng:
E = S I V Q − − (5.3)
Trong đĩ I – đầu tưđĩng tàu, từ phía chủ tàu, S – giá trị tận dụng của cơng trình, theo cách tính hiện hành trong ngành tàu, giá trị này thường tính bằng 0.
Hệ số 1/E tính từ cơng thức trên chính là thời gian hồn vốn, theo cách gọi ban đầu, với giả thiết S khơng nhất thiết khác khơng.
V Q I − = τ (5.4)
Tiêu chuẩn đểđánh giá tính kinh tế của tàu trong trường hợp này là : (1) E phải đạt maximum, hoặc
(2) τ đạt minimum.
Một cách tính khác được dùng khi tính hiệu quả kinh tế tàu vận tải như sau. Nếu ký hiệu I – vốn đầu tư hình thành con tàu , P – lợi nhuận hằng năm, theo giả thuyết P = const. Tỷ lệ P/I mang tên gọi hệ số hồn vốn (Capital Recovery Factor). Tỷ lệ này cĩ thể tính theo cơng thức:
CRF =
I P
, (5.5)
Xác định P và I trong thực tế khơng phải lúc nào cũng dễ dàng. Trong nhiều trường hợp người thiết kế khơng thể tin hồn tồn vào khả năng tính P và I đúng. Bài tốn cần được phát biểu theo cách khác, theo chiều hướng giảm thiểu đến mức thấp nhất chi phí sử dụng của tàu, làm cho thành phần lợi nhuận trong bài tốn tổng hợp đạt gía trị lớn nhất.
Ví dụ tìm giá trị lớn nhất của CRF, theo nghĩa tìm lời giải tối ưu, cĩ thể thấy qua phép tính cho trường hợp đơn giản sau. Sơđồ tính dưới đây gần trùng với sơđồ thiết kế dựa vào phép biến phân, trình bày tại chương đầu.
Xác định giá trị tối ưu của chiều dài tương đối l = L/B tàu vận tải hàng rời (bulkcarrier), sức chở năm vạn tấn sau đây. Tàu được thiết kế theo mẫu đường hình Todd 60 với các thơng số chính : D0 = 61930t, L0/B0 = 6,5 , B0/T0 = 3, CB0 = 0,80. Tầu sẽđược trang bị máy chính cơng suất 15200PS, dự tính đạt vận tốc 15,65 HL/h.
Sơ bộ xác định trọng lượng vỏ tàu WH = 13190t; trọng lượng buồng máy WM = 810t. Theo thời giá lúc ký hợp đồng chế tạo, vốn đầu tư đểđĩng tàu được lập như bảng sau, trong đĩ đơn vị tính bằng 1000 USD.
Thân tàu IH = 7660
Trang thiết bịtồn tàu IEQ = 6580
Buồng máy IM = 3260
Các phần khác 610 Cộng I = 18110 Chi phí khai thác mỗi năm dự tính bằng K = 1500; Doanh thu mỗi năm dự tính bằng Q = 3817.
Những giả thiết đặt ra cho bài tốn khi thay đổi l = L/B như sau:
(1) Vốn đầu tư cho tàu vận tải tỷ lệ thuận với trọng lượng con tàu. Trọng lượng này được thể hiện bằng quan hệ với kích thước chính và các hệ số của thân tàu, với thiết bị máy mĩc trên tàu. Theo thống kê và các phép tính khác, trọng lượng tính tốn này tỷ lệ với l0,583. Nếu coi giá trị chuẩn
l0 = L/B = 6,5 , hệ số chuẩn a để xác định trọng lượng vỏ và theo đĩ, vốn đầu tư phần vỏ bằng đơn vị, khi l thay đổi, hệ số sẽ như sau.
Bảng 5. 1
l = L/B 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5
a 0,932 0,967 1 1,029 1,060
Ihull(l=L/B) 7150 7410 7660 7860 8110
(2) Vốn đầu tư cho buồng máy, trang thiết bị tỷ lệ với cơng suất máy chính. Mặt khác, cơng suất này là cơng suất cần để kéo tàu, đạt vận tốc đã định. Theo cách tính tương tự vốn đầu tư cho buồng máy và chi phí sử dụng buồng máy mỗi năm là hàm của L/B, tính được như sau.
Bảng 5.2
l = L/B 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5
A 1,075 1,027 1 0,982 0,995
Imachine(l=L/B) 3505 3348 3260 3201 3241
KFO(L/B) 414 395 385 378 383
Với giả thiết đơn giản trên, nhằm mục đích nghiên cứu, chi phí khai thác thay đổi nhiều hay ít phụ thuộc vào sự đổi thay của chi phí buồng máy. Căn cứ vào các phép tính trên cĩ thể tập họp bảng tính CRF theo bảng: Bảng 5.3 l = L/B 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 I 17840 17950 18110 18260 18550 K(l=L/B)- chi phí sử dụng 1529 1510 1500 1493 1498 Hiệu số (Q – K) 2288 2307 2317 2324 2319 CRF = (Q - K)/I 0,1281 0,1285 0,1282 0,1272 0,1250 Từ dịng cuối của bảng tính cĩ thể tiến hành dựng đồ thị trình bày quan hệ giữa CRF và l = L/B. Từđồ thị thấy rõ, giá trị lớn nhất của CRF nằm trong giới hạn sau đây của l : 5,92 ÷ 6,2.