Integralni i multimodalni transport Prof. dr. sc. Serđo Kos IX. predavanje

PRODUKTIVNOST KONTEJNERSKOG BRODA I ENERGO-EKONOMIČNOST BRODSKOG POGONA

- Mjere i postupci koje su na današnjem stupnju razvoja znanosti i tehnike orijentirane poboljšanju i optimalizaciji pomorskog prijevoza imaju prvenstveno za cilj što veće i učinkovitije iskorištenje postojećih kontejnerskih kapaciteta u prijevoznom učinku. Iz toga proizlazi i direktna povezanost s mjerama produktivnosti kontejnerskog prijevoza. - Takve mjere su najviše usmjerene na maksimalno korištenje TEU-nosivosti kontejnerskog broda. - Definiraju se temeljni oblici produktivnosti kontejnerskog broda, prijevozni učinak i energo-ekonomičnost brodskog pogona kontejnerskog broda.

TEU-NOSIVOST KONTEJNERSKOG BRODA Učinkovitost eksploatacije kontejnerskog broda može se odrediti pomoću produktivnosti TEU-nosivosti kontejnerskog broda, što se može iskazati sljedećom jednadžbom: 𝑃 𝑇𝐸𝑈 = 𝐷 𝐶 ×100% gdje je: P TEU - produktivnost TEU-nosivosti kontejnerskog broda D – godišnja, polugodišnja ili kvartalna količina prevezenih kontejnera svedenih na TEU jedinice C – TEU kapacitet kontejnerskog broda Produktivnost prijevoznog učinka kontejnerskog broda može se iskazati sljedećom jednadžbom: 𝑃 𝑇𝑈 = 𝑅 𝐷 𝑊 𝑀 P TU - produktivnost prijevoznog učinka R – godišnji, polugodišnji ili kvartalni učinak kontejnerskog broda izražen u nautičkim tonskim miljama (tM) D W - nosivost kontejnerskog broda u tonama (DWT) PRIJEVOZNI UČINAK KONTEJNERSKOG BRODA

𝑅= 𝐷 𝑊 × 𝑉 𝑃 ×α×β×γ×δ×𝑌 (tM) Godišnji prijevozni učinak kontejnerskog broda ovisi o njegovoj nosivosti, putnoj brzini u plovidbi i o njegovoj iskorištenosti postignutoj u eksploataciji. Navedeno se može iskazati sljedećom jednadžbom: 𝑅= 𝐷 𝑊 × 𝑉 𝑃 ×α×β×γ×δ×𝑌 (tM) gdje je: R – godišnji prijevozni učinak kontejnerskog broda u tM V P - putna brzina u čvorovima α – koeficijent iskorištenja nosivosti broda ( 𝑡 𝑡 𝐷𝑊𝑇 ) β – koeficijent iskorištenja putne brzine broda γ – koeficijent vremena plovidbe, tj. odnos vremena plovidbe prema ukupnom vremenu putovanja broda δ – koeficijent godišnje eksploatacije broda, tj. faktor iskorištenosti godišnjeg raspoloživog fonda vremena Y – godišnji fond raspoloživog vremena (365 dana x24 sati =8760 sati) Godišnje prevezena količina tereta u tonama može se odrediti pomoću jednadžbe: 𝐺= 𝑅 𝐿 (𝑡) L – prosječna udaljenost puta u nautičkim miljama

𝑃 𝑇 = 𝑉 𝑃 ×α×β×γ×δ× 𝑌 𝐿 ( 𝑡 𝑡 𝐷𝑊𝑇 ) Na temelju prethodno iskazanih elemenata, može se definirati produktivnost tonaže kontejnerskog broda na sljedeći način: 𝑃 𝑇 = 𝑉 𝑃 ×α×β×γ×δ× 𝑌 𝐿 ( 𝑡 𝑡 𝐷𝑊𝑇 ) ili 𝑃 𝑇 = 𝑉 𝑃 ×α×β×γ×δ×𝑌 ( 𝑡 𝑀 𝑡 𝐷𝑊𝑇 ) U ovako prikazanim jednadžbama posebno je značajan koeficijent γ jer on iskazuje vrijeme provedeno u lukama, a time i direktni utjecaj tehnologije ukrcaja/iskrcaja broda. Ovaj se koeficijent može preciznije iskazati sljedećim odnosom: γ= 𝑇 𝑆 𝑇 𝑉 = 𝑇 𝑆 𝑇 𝑆 + 𝑇 𝑅 gdje je: T S - vrijeme plovidbe u satima T V - ukupno vrijeme putovanja u satima T R - vrijeme provrdeno u zadržavanju broda (luke, sidrišta) u satima

γ= 𝐿 𝐿+ 𝐷 𝑊 × 𝑉 𝑃 ×𝛼×𝛽 𝑓 𝐿𝐷 × ∆ 𝐿𝐷 𝑇 𝑆 = 𝐿 𝑉 𝑃 ×β ℎ 𝑇 𝑅 = 𝑇 𝐿𝐷 𝑓 𝐿𝐷 ℎ gdje je: T LD - efektivno vrijeme ukrcaja/iskrcaja u satima f LD - koeficijent vremena ukrcaja/iskrcaja prema ukupnom vremenu provedenom u lukama 𝑇 𝐿𝐷 = 𝐷 𝑊 ×α ∆ 𝐿𝐷 D W - nosivost broda u tonama ∆ LD - norma ukrcaja/iskrcaja (t/h ili TEU/h) Na temelju prikazanog koeficijent vremena plovidbe može se iskazati na sljedeći način: γ= 𝐿 𝐿+ 𝐷 𝑊 × 𝑉 𝑃 ×𝛼×𝛽 𝑓 𝐿𝐷 × ∆ 𝐿𝐷

PRODUKTIVNOST TONAŽE KONTEJNERSKOG BRODA Produktivnost tonaže kontejnerskog broda može se praktično prikazati na sljedeći način: 𝑃 𝑇 = 𝑉 𝑃 ×α×β×γ×δ× 𝑌 𝐿 γ= 𝐿 𝐿+ 𝐷 𝑊 × 𝑉 𝑃 ×𝛼×𝛽 𝑓 𝐿𝐷 × ∆ 𝐿𝐷 𝑃 𝑇 = 𝑉 𝑃 ×α×β×γ×δ× 𝑌 𝐿 × 𝐿 𝐿+ 𝐷 𝑊 × 𝑉 𝑃 ×𝛼×𝛽 𝑓 𝐿𝐷 × ∆ 𝐿𝐷 𝑃 𝑇 = 𝑉 𝑃 ×α×β×γ×𝑌 𝐿+ 𝐷 𝑊 × 𝑉 𝑃 ×𝛼×𝛽 𝑓 𝐿𝐷 × ∆ 𝐿𝐷 𝑉 𝑃 ×α×β 𝑉 𝑃 ×α×β 𝑃 𝑇 = δ×𝑌 𝐿 𝑉 𝑃 ×α×β + 𝐷 𝑊 𝑓 𝐿𝐷 × ∆ 𝐿𝐷 ( 𝑡 𝑡 𝐷𝑊𝑇 )

Koeficijent godišnje eksploatacije δ može povremeno dostići vrijednost od 0,95 do 1, ali je ponekad i znatno niži. Koeficijent iskorištenja putne brzine β u najvećoj mjeri ovisi o hidrometeorološkim uvjetima, a kreće se u rasponu od 0,75 do 0,95. Koeficijent iskorištenja nosivosti broda α dosta je široko disperzan i kreće se u rasponu od 0,45 do 1. Kako bi se hipotetički pretpostavilo da su svi koeficijenti konstante, što u praksi nikada nije slučaj, produktivnost nosivosti broda ( P T – vidi pripadajuću jednadžbu) bila bi direktno proporcionalna putnoj brzini broda. Budući da je to netočna pretpostavka, u praksi se to nikada ne događa iz jednostavnog razloga jer se koeficijent γ smanjuje s rastućom brzinom broda (vidi pripadajuću jednadžbu). Također, može se zaključiti da produktivnost nosivosti kontejnerskog broda nije neovisna o njegovoj nosivosti nego da pri rastućoj nosivosti u inače istim uvjetima opada. Poništenje negativnog utjecaja rastuće veličine kontejnerskog broda na produktivnost nosivosti postiže se samo onda kada se poveća i norma ukrcaja/iskrcaja koja je direktno proporcionalna prema veličini kontejnerskog broda.

ENERGO-EKONOMIČNOST BRODSKOG POGONA KONTEJNERSKOG BRODA Energo-ekonomičnost brodskog pogona kontejnerskog broda može se općenito izraziti izračunavanjem specifične potrebe pogonske energije za obavljanje određenog pomorskog prijevoza. Specifična potreba pogonske energije u pomorskom prijevozu može se iskazati slijedećom jednadžbom: 𝑄 𝑡𝑀 = 𝑄 𝑉 𝑇 𝑒 𝑡 𝑡𝑀 gdje je: Q tM - specifična potreba pogonske energije u pomorskom prijevozu Q V - potrošnja pogonskog goriva po putovanju (t/putovanje) T e - transportni učinak putovanja (tM/putovanje) 𝑄 𝑉 = 𝑄 𝑆 + 𝑄 𝐴 𝑡 𝑝𝑢𝑡𝑜𝑣𝑎𝑛𝑗𝑒 𝑄 𝑆 - potrošnja pogonskog goriva u plovidbi (t/putovanje) 𝑄 𝐴 - potrošnja pogonskog goriva za ‘pomoćne radnje’ (manevriranje, privez, odvez, sidrenje) (t/putovanje)

𝑄 𝑆 = 𝑖=1 𝑛 ρ 𝑖 𝑃 𝑖 𝑇 𝑆𝑖 10 −6 𝑡 gdje je: T Si = 𝐿 𝑖 𝑉 𝑖 𝑄 𝑆 = 𝑖=1 𝑛 ρ 𝑖 𝑃 𝑖 𝑇 𝑆𝑖 10 −6 𝑡 gdje je: i=1,2,3,...,n – stupnjevi opterećenja glavnog pogonskog stroja ρ i - specifična potrošnja pogonskog goriva kod stupnja opterećenja i u g/kWh T Si - vrijeme u plovidbi sa stupnjem opterećenja i u satima P i - snaga glavnog stroja u kW kod stupnja opterećenja i T Si = 𝐿 𝑖 𝑉 𝑖 L i - duljina plovidbe u nautičkim miljama sa stupnjem opterećenja i V i - srednja brzina plovidbe u čvorovima pri stupnju opterećenja i

ψ= 𝑖=1 𝑛 ρ 𝑖 𝑃 𝑖 × 𝐿 𝑖 𝑉 𝑖 ρ 𝑃 𝑁 × 𝐿 𝑉 𝑃 Djelovanje različitih stupnjeva opterećenja stroja u plovidbi kontejnerskog broda može se iskazati sljedećim koeficijentom: ψ= 𝑖=1 𝑛 ρ 𝑖 𝑃 𝑖 × 𝐿 𝑖 𝑉 𝑖 ρ 𝑃 𝑁 × 𝐿 𝑉 𝑃 gdje je: ψ – koeficijent iskorištenosti propulzije kontejnerskog broda ρ – nominalna specifična potrošnja pogonskog goriva u g/kWh ρ i - specifična potrošnja pogonskog goriva pri stupnju opterećenja i P N - nominalna snaga glavnog stroja u kW P i - snaga glavnog stroja u kW pri stupnju opterećenja i L – ukupna udaljenost puta u M L i - dio puta sa stupnjem opterećenja i u nautičkim miljama V i - srednja brzina broda pri stupnju opterećenja stroja i u čvorovima V P - putna brzina broda u čv

a transportni učinak kontejnerskog broda: 𝑇 𝑒 = 𝐷 𝑊 ×α×𝐿 Učinak potrošnje pogonskog goriva za pomoćne radnje može se iskazati sljedećim koeficijentom: ω= 𝑄 𝑆 + 𝑄 𝐴 𝑄 𝑆 gdje je: ω – koeficijent potrošnje pogonskog goriva Q S - potrošnja pogonskog goriva u plovidbi (t/putovanje) Q A - potrošnja pogonskog goriva za ‘pomoćne radnje’ (manevriranje, privez, odvez, sidrenje) (t/putovanje) U koeficijent ω ulazi indirektno i koeficijent vremena plovidbe γ. Kod manje vrijednosti koeficijenta γ potrošnja pogonskog goriva za pomoćne radnje ima relativno veće značenje nego kod njegove veće vrijednosti. Iz toga proizlazi da su koeficijenti ω i γ međusobno obrnuto srazmjerni. Potrošnja goriva po putovanju ( 𝑄 𝑉 )može se iskazati na sljedeći način: 𝑄 𝑉 = 𝑄 𝑆 ×ω 𝑡 𝑝𝑢𝑡𝑜𝑣𝑎𝑛𝑗𝑒 a transportni učinak kontejnerskog broda: 𝑇 𝑒 = 𝐷 𝑊 ×α×𝐿

STUPANJ PRIJEVOZNE EKONOMIČNOSTI KONTEJNERSKOG BRODA Kao jedan od važnijih faktora u komercijalnoj eksploataciji kontejnerskog broda, stupanj prijevozne ekonomičnosti kontejnerskog broda može se općenito iskazati slijedećom jednadžbom: 𝐸= 𝐷 𝑊 × 𝑉 𝑃 𝑃 𝑁 𝑡𝑀 𝑘𝑊ℎ gdje je: V P - putna brzina P N - nominalna snaga glavnog stroja Stupanj prijevozne ekonomičnosti kontejnerskog broda u pojedinim etapama puta može se iskazati na sljedeći način: 𝐸 𝑖 = 𝐷 𝑊 × 𝑉 𝑖 𝑃 𝑖 𝑡𝑀 𝑘𝑊ℎ V i - srednja brzina broda kod stupnja opterećenja i P i - snaga glavnog stroja pri stupnju opterećenja i U stupanj prijevozne ekonomičnosti kontejnerskog broda u velikoj mjeri ulazi pogođena kvaliteta projektiranja kod gradnje broda i pogonskog stroja. Također, o ovom stupnju u velikoj mjeri ovisi i specifični potrošak pogonske energije kontejnerskog broda.

Relevantni faktori koji utječu na produktivnost kontejnerskog broda u eksploataciji i energo-ekonomičnost brodskog pogona mogu se sustavno svrstati u dvije grupe: Tehnički faktori D W - nosivost (t) V P - putna brzina (čv) P N - nominalna snaga glavnog stroja (kW) ω – koeficijent potrošnje pogonskog goriva Tehnološki faktori α – koeficijent iskorištenja nosivosti broda β – koeficijent iskorištenja putne brzine γ – koeficijent vremena plovidbe δ – koeficijent godišnje eksploatacije broda ∆ LD - norma ukrcaja/iskrcaja f LD - koeficijent vremena ukrcaja/iskrcaja prema ukupnom vremenu u lukama ψ – koeficijent iskorištenja propulzije

- Povećanje veličine (nosivost i TEU kapacitet) kontejnerskog broda negativno se odražava na produktivnost nosivosti broda ako nije praćeno višim učinkom prekrcaja, odnosno kraćim vremenom boravka broda u luci. - Smanjenje brzine broda donosi efekt smanjenja potrošnje pogonske energije, ali istovremeno smanjuje produktivnost nosivosti kontejnerskog broda. - Bitne disproporcije mogu biti izazvane determiniranjem nosivosti broda i brzine u fazi projektiranja kontejnerskog broda, ali i reduciranjem putne brzine kontejnerskog broda u eksploataciji. Ako energetski efekti imaju prednost, tada se negativni utjecaji na produktivnost nosivosti kontejnerskog broda mogu reducirati samo smanjenjem vremena boravka broda u lukama, tj. značajnim povećanjem normi ukrcaja/iskrcaja broda.

PROMET NA VODI Pomorski i riječni (na unutrašnjim vodama) promet

POKAZATELJI PRIJEVOZA NA VODAMA (NA MORU I UNUTRAŠNJIM VODAMA) - Pokazatelji prijevoza na vodama su tehničko-ekonomski izmjeritelji iskorištenja pomorske, odnosno riječne flote. Oni se obično određuju za cijelu flotu (grupu plovila), vrijeme navigacije, jednu liniju ili šire geografsko područje. Pokazatelji se obično dijele na tri grupe: Vremenski pokazatelji rada; Pokazatelji iskorištenja snage, nosivosti i brzine; Pokazatelji produktivnosti. Vremenski pokazatelji rada su: - koeficijent iskorištenja vremena putovanja s teretom, koeficijent iskorištenja vremena putovanja bez tereta, poluobrt i obrt plovila u riječnom prometu.

Koeficijent iskorištavanja vremena putovanja s teretom (Iv) predstavlja odnos vremena putovanja s teretom i ukupnog vremena trajanja poluobrta: 𝐼𝑣= 𝑡𝑝 𝑡 gdje je: tp – vrijeme putovanja s teretom t – ukupno vrijeme trajanja poluobrta i obrta Koeficijent iskorištavanja vremena putovanja bez tereta (I’v) može se izračunati na sljedeći način: 𝐼 ′ 𝑣= 𝑡 ′ 𝑝 𝑡 t’p – vrijeme putovanja bez tereta Poluobrt (tp) jest vrijeme od početka ukrcaja u polaznom pristaništu do početka slijedećeg poluobrta, odnosno ukrcaja u prvom iskrcajnom pristaništu. Obrt (to) je vrijeme koje je plovilo provelo od dolaska na ukrcaj do trenutka ponovnog dolaska na ukrcaj u to pristanište.

Vrijeme poluobrta riječnog plovila iznosi: 𝑡𝑝𝑜=𝑡𝑝𝑢+𝑡𝑢+𝑡𝑢𝑣+𝑡𝑜𝑝+𝑡𝑝𝑛+𝑡𝑖 (ℎ) Vrijeme poluobrta morskog plovila iznosi: 𝑡𝑝𝑜=𝑡𝑝𝑢+𝑡𝑢+𝑡𝑝+𝑡𝑖 (ℎ) gdje je: tpo – vrijeme poluobrta tpu – vrijeme pripreme za ukrcaj tu – vrijeme ukrcaja tuv – vrijeme putovanja uzvodno top – vrijeme operacija pri prijevozu ti – vrijeme iskrcaja tpn – vrijeme vožnje nizvodno tp – vrijeme u plovidbi

Vrijeme obrta (to) morskog plovila može se izraziti formulom: Vrijeme poluobrta (tpo) i obrta (to) riječnog plovila može se izraziti i formulom: 𝑡𝑝𝑜= 𝐿 𝑉𝑢 +𝑡𝑜𝑝+𝑡𝑝𝑟 𝑡𝑜= 𝐿 𝑉𝑢 + 𝐿 𝑉𝑛 +𝑡𝑜𝑝+𝑡𝑝𝑟 Vrijeme obrta (to) morskog plovila može se izraziti formulom: 𝑡𝑜= 𝐿 𝑉𝑝 +𝑡𝑢+𝑡𝑖+𝑡𝑝𝑢 gdje je: L – dužina prijevoza (relacija) u km (rijeka) ili M (more) Vu – brzina broda uzvodno u km/h Vn – brzina broda nizvodno u km/h top – vrijeme svih operacija pri prijevozu tpr – vrijeme svih operacija u pristaništima Vp – srednja brzina broda u plovidbi

Iskorištenje nosivosti teretnog broda ili tanka iznosi: 𝐼𝑡= 𝑄𝑡 𝑄𝑘 Pokazatelji iskorištenja snage i nosivosti iskazuju se odnosom količine tereta u sastavu plovila i snage tegljača (potiskivača): 𝐼𝑠= 𝑄𝑡 𝑁𝑡 𝑡 𝑘𝑊 gdje je: Is – pokazatelj iskorištenja snage Qt – stvarna količina tereta u sastavu plovila Nt – vučna snaga tegljača 1 kW – 1,359622 KS 1 KS – 0,735499 kW Iskorištenje nosivosti teretnog broda ili tanka iznosi: 𝐼𝑡= 𝑄𝑡 𝑄𝑘 It – koeficijent iskorištenja nosivosti Qt – stvarna količina tereta u teretnom brodu (t) Qk – korisna nosivost teretnog broda (t)  Qk=Qu-Qp Qu – ukupna nosivost Qp – posredna nosivost (lako i teško gorivo, mazivo, voda, posada,...)

POKAZATELJI ISKORIŠTENJA BRZINE U prometu na vodi razlikuju se tri brzine: - tehnička brzina, putna brzina i komercijalna brzina. Tehnička brzina jest odnos prijeđenog puta i vremena putovanja (bez zadržavanja): 𝑉𝑡= 𝐿 𝑡 gdje je: Vt – tehnička brzina, izražena u km/h (u riječnom prometu), odnosno u čv (u pomorskom prometu [1 čv = 1 M/h = 0,514444 m/s = 0,539957 km/h, 1 M = 1852 m] L – prijeđeni put izražen u km (rijeka), odnosno u M (more) t – vrijeme putovanja bez zadržavanja (h) Putna brzina jest odnos prijeđenog puta i trajanja putovanja s usputnim zadržavanjem iz prometnih razloga: 𝑉𝑝= 𝐿 𝑡𝑣+𝑡𝑧 tv – vrijeme u plovidbi tz – vrijeme usputnih zadržavanja

𝑉𝑘= 𝐿 𝑡𝑝𝑜 , 𝑡𝑝𝑜=𝑡𝑣+ 𝑡 1 +𝑡𝑢+𝑡𝑖+𝑡𝑡 gdje je: Komercijalna ili robna brzina izračunava se odnosom prijeđenog puta i trajanja vremena poluobrta: 𝑉𝑘= 𝐿 𝑡𝑝𝑜 , 𝑡𝑝𝑜=𝑡𝑣+ 𝑡 1 +𝑡𝑢+𝑡𝑖+𝑡𝑡 gdje je: tv – vrijeme plovidbe (vožnje) t¹ - vrijeme usputnih zadržavanja tu – vrijeme ukrcaja ti – vrijeme iskrcaja tt – vrijeme svih tehničkih operacija od ukrcaja do iskrcaja L – prijeđeni put (km)/(M) Pokazatelji, odnosno koeficijent produktivnosti (Ip) iskazuju se odnosom stvarnog tereta i tehničke brzine prema vučnoj snazi tegljača, ili produktom pokazatelja iskorištenja nosivosti i tehničke brzine: 𝐼𝑝= 𝑄𝑡 𝑁𝑡 ×𝑉𝑡=𝐼𝑠×𝑉𝑡 𝑡𝑘𝑚 𝑘𝑊ℎ 𝑡𝑀 𝑘𝑊ℎ Qt – stvarna količina tereta (t) Nt – vučna snaga tegljača (kW) Vt – tehnička brzina plovila Is – iskorištenje snage tegljača

Produktivnost teretnog broda bez motora (šlepera ili tanka): Koeficijent produktivnosti teretnog broda izračunava se na sljedeći način: 𝐼 1 𝑝= 𝑄𝑡 𝑄𝑘 ×𝑉𝑡=𝐼𝑡×𝑉𝑡 gdje je: I¹p – koeficijent produktivnosti teretnog broda Qt – stvarna količine tereta na teretnom brodu Qk – korisna nosivost teretnog broda It – koeficijent iskorištenja nosivosti [𝐼𝑡= 𝑄𝑡 𝑄 𝑘 ] Produktivnost teretnog broda bez motora (šlepera ili tanka): 𝐼𝑡= 𝑄𝑡 𝑄 𝑟 𝐼 ′ 𝑝= 𝑄𝑡 𝑄𝑟 ×𝑉𝑡 Qr – registrirana nosivost šlepera ili tanka It – koeficijent iskorištenja nosivosti šlepera ili tanka I’p – koeficijent produktivnosti šlepera ili tanka Vt – tehničkabrzina plovila

Hvala na pažnji.