Министерство Транспорта Российской Федерации
Федеральная служба морского флота
Государственная морская академия
Имени адмирала С.О.Макарова
Кафедра портов и грузовых терминалов
Курсовой проект
Разработка оптимальной технологии перегрузки груза
Выполнил: курсант группы У-461
Лазарев В.Н.
Проверил: преподаватель
Туаршева О.А.
Санкт-Петербург 2000
1. Анализ грузопотока
Груз-сахар в ящиках. В ящиках обычно перевозят сахар-рафинад.
Сахар-рафинад- продукт переработки сахара песка, жидкого сахара или сахара-сырца, содержащего не менее 99,9% сахарозы (в пересчете на сухое вещество). Выпускается в широком ассортименте.
Сахар-рафинад относится к капилярно-пористым телам скелет которых состоит из отдельных скрепленных между собой кристаллов, покрытых плешками насыщенного сахарного раствора; в порах главным образом находится воздух.
Увлажнение сахара-рафинада за счет гигроскопичности наиболее заметно при относительной влажности воздуха более 85 %.
При повышенной влажности в сахаре-рафинаде происходит скопление редуцирующих веществ, изменение цветности, появляются наросты и деформации, развивается микрофлора.
При промерзании сахара-рафинада появляются наросты вследствие перекристаллизации сахарозы, ухудшается внешний вид продукта, увеличивается количество рафинированной крошки.
Не допускается перевозка и хранение с грузами, обладающими резким запахом, пылящими, выделяющими или поглащающими, а также с ядовитыми и отравляющими веществами.
Хранение только в крытых складах.
Перевозка только в помещениях,защищающих от действия моря.
При загрузке трюма необходимо внимательно следить за укладкой первого яруса. Ящики, уложенные в первом ярусе, не должны выступать по высоте за его пределы. Все свободные пространства у бортов закладывают сепарационном материалом. Последующие ряды укладывают на ровную поверхность. Если это условие не будет выполнено, то выступающие ящики могут быть раздавлены верхними слоями груза.
Размеры места: l=0.3м, b=0.266м, h=0.3м,m=29 кг
Параметры техники:
Судно «Игорь Грабарь»:
Dч (чистая грузоподъемность судна) = 3300 (т)
Wc (удельная грузовместимость судна) = 1,7(м3/т)
Tc (пор) (осадка порожнем) = 2,89 (м)
Tc (осадка максимальная) = 6,36 (м)
Lc (длина судна) = 97,32 (м)
Bс (ширина судна) = 16,2(м)
Nлюков = 3 (шт)
Универсальный крытый вагон (11 - 260):
Qваг (грузоподъемность вагона) = 72 (т)
V ваг (Объем кузова) = 140(м3)
Bваг (ширина вагона) = 3,26 (м)
Lваг (длина вагона) = 16,97 (м)
Lвнутр (внутренняя длина вагона) = 15,75 (м)
Bвнутр (внутренняя ширина вагона) = 2,77 (м)
Hвнутр (высота внутренней стенки вагона) = 3,05 (м)
Ширина дверного проема=3,973м
Высотадвери=2,791
Портальный кран КПП 10-10.5-30 (используется в проектном варианте)
Qкр (грузоподъемность крана) = 10 (т)
Lстрелы (длина стрелы) = 30 (м)
Bпортала (ширина портала) = 10,5 (м)
Vподъем (скорость подъема ГЗУ) = 60 (м/мин)
Vвылета (скорость изменения вылета стрелы) = 44 (м/мин)
Vпередв (скорость передвижения крана) = 33 (м/мин)
Hопуск (высота опускания груза ниже головки подкранового рельса) = 20 (м)
Hпод (высота подъема груза над головкой подкранового рельса) = 25 (м)
Nвр (скорость вращения крана) = 1,4 (об/мин)
Портальный кран «Ганс»-5-10.5-30 (используется в базовом варианте)
Qкр (грузоподъемность крана) = 5 (т)
Lстрелы (длина стрелы) = 30 (м)
Bпортала (ширина портала) = 10,5 (м)
Vподъем (скорость подъема ГЗУ) = 60 (м/мин)
Nвр (скорость вращения крана) = 2 (об/мин)
Погрузчики:
ЕВ-738
Гр\под=3000кг,Hпод-3300мм,Vпод.гр=10м\мин,Vпередв=9км\ч
(ипользуется в базовом варианте при операции судно-склад, а также в проектном варианте в трюме)
ЭП-201
Гр\под=2000кг,Hпод-2800мм,Vпод.гр=9м\мин,Vпередв=9км\ч
(используется при операции судно-вагон)
«Ниссан» WFD5A
Гр\под=7000кг,Hпод-5500мм,Vпод.гр=18.6м\мин,Vпередв=27км\ч
(используется в проектном варианте при операции судно-склад)
2. Определение загрузки транспортных средств и интенсивности их подачи
Так как УПО сахара (0,83 м³/т) ниже, чем удельная грузовместимость судна (Wc=1,7 м³/т), можно утверждать, что весь груз будет принят к перевозке. Приравниваем фактическую загрузку к чистой. Груза на палубе не будет.
Qф = Dч = 3300 (т)
Загрузка вагонов рассчитывается с учетом того, что УПО сахара = 0,83 (м³/т) и при вместимости вагона =140 (м3 ) и грузоподъемности 72т в вагон войдет только: q = 140/0.83 = 72 (т)
Расчет судопотока производится по формуле: nф = Qmax вод мес / Qф
Где Qф – фактическая загрузка судна
Qmax вод мес – максимальное количество груза, подаваемое к причалу водным транспортом
Qmax вод мес=(Qн /12)* Kм.н.
Kм.н – (коэффициент месячной неравномерности) = 1,3
Qн – навигационный грузооборот = 450000 (т)
Qmax вод мес=(450000/12)*1,3 = 48750 (т)
Так как груз пребывает по воде и убывае по железной дороге – максимальное количество груза в месяц на водном и ж/д транспорте одинаково.
Число ж/д подач: nжд = Qmax жд мес / Qваг *nваг
Qваг – (количество груза в вагоне) = 72 (т)
nваг – число вагонов в подаче
Qmax жд мес= Qmax вод мес = 48750 (т)
nф = 48750/3300 = 14,8 (шт)
Далее рассчитываем количество вагонов в подаче:
Lпричала =Lc+d, где d-расстояние между судами (10 м)
Lc – (длина судна) =97.32 (м)
Lпричала = 97,32+15 = 107,32 (м)
Количество вагонов рассчитывается по следующей формуле:
nвагонов = (0,85* Lприч)/ Lваг
Где Lваг = 16,97 (м)
nвагонов = (0,85* 107,32)/ 16,97=5,4 (шт)
Количество вагонов округляется в меньшую сторону.
nвагонов = 5 (шт)
nжд = 48750 / 72 *5 = 135,4 (подач/мес)
3. Расчет максимального суточного грузооборота района порта и ориентировочного числа причалов.
Среднемесячный грузооборот рассчитывается по следующей формуле:
Qмес = Qн /Tн
Qн – навигационный грузооборот = 450000 (т)
Tн – число месяцев навигации = 12 (мес.)
Qмес = 450000/12 = 37500 (т)
Суточная пропускная способность причала рассчитывается исходя из норм обработки судна (Приказ№180):
Псут = 24Qф/(Тгр+Твсп)
Где Qф – фактическая загрузка судна =3300 (т)
Твсп – время на вспомогательные операции =0,27 (сут.) включает в себя время на открытие/закрытие люков, прикрытие люков в процессе грузовых операций, оформление прихода/отхода судна, время маневра и швартовки/отшвартовки.
Тгр рассчитывается исходя из норм грузовых работ М (т/судо-сутки) в зимний/летний период. Мзим = 1291,5 (т/судо-сутки), Млетн = 1414,5 (т/судо-сутки)
Тзгр = Qф/ Мзим
Тзгр = 3300/1291,5 = 2,56 (сут)
Тлгр = Qф/ Млетн
Тлгр = 3300/ 1414,5 = 2,33 (сут)
В связи с тем, что нормы дифференцированы по сезонам, выполняется расчет Псут для лета и зимы.
Псутз = 3300/(2,56 +0,27)=1116 (т/сут)
Псутл = 3300/(2,33 +0,27)=1269 (т/сут)
Годовая пропускная способность причала рассчитывается по формуле:
Пгод = (30*Кзп Пгод = (30*Кзп/ Kм.н. (Плсут*mnл+Пзсут*mnз))
Кзп – коэфф. занятости причала = 0,55
Kм.н – (коэффициент месячной неравномерности) = 1,3
m – число месяцев летней/зимней навигации (по 6 мес)
Пгод = (30*0,55/1,3(1269*6+1166*6)) = 185547 (т/сут)
Примерное число причалов рассчитывается по формуле: nпр = Qн/Пгод
nпр = 450000/ 185547 = 2,4 (шт)
округляем в большую сторону и получаем nпр = 3
Далее расчеты производятся на 1 причал, для этого Qн делим на 3 и получаем Qн=150000т.
4. Определение примерного количества груза по вариантам работ.
Для определения части груза, идущей по прямому варианту и через склад необходимо рассчитать коэффициенты транзита и складочности:
Ктр = Qтр/Qн; Кскл = Qскл/Qн
Где Qтр и Qскл соответственно количество груза, идущее через склад и по прямому варианту. Qн = 150000 (т)
Сначала рассчитывается Qтр т. – теоретически возможный транзит:
Qтр т. = (12*Qмес ²* Tгр)/(tмес*nпр²*Qф),где
Qмес – месячный грузооборот = 37500 (т)
nпр – число причалов
tмес – продолжительность месяца в сутках (30,5 суток);
Tгр – нормативное время обработки судна у причала (среднее из Тлгр и Тзгр)
Qф – фактическая загрузка судна = 3300 (т)
Qтр т. = (12*37500²*(2,33+2,56)/2)/(30,5*3²*3300) = 91095 (т)
Учитывая коэфф. неравномерности подач (Кнп=1,3), получимQтр – транзитный грузооборот (меньше Qтр т.).
Qтр = Qтр т / Кнп = 91095/1,3 = 70073 (т)
Qскл получаем по формуле: Qскл = Qн-Qтр
Qн – навигационный грузопоток на 1 причал.
Qскл = 150000-70073 = 79927 (т)
Подсчитав Ктр и Кскл получим:
Ктр = Qтр/Qн = 70073/150000=0,47
Кскл = Qскл/Qн = 79927/150000=0,53
5. Приближенное определение ёмкости склада и его линейных размеров.
Емкость склада берется как максимальная, полученная из расчетов по следующим формулам:
Eскл1 = Ксл*Qф +Eз, коэфф. сложности грузопотокаКсл = 1
,Eз – ёмкость запаса
Eскл2 = 0,01*ен*Qн*Кн,ен – нормативная емкость в % от грузооборота (ен=2,5%)
Qн – навигационый грузооборот = 150000 (т)
кн – кофф. неравномерности грузооборота (кн = 1,3)
Eскл3 = Ккратн*Qф ,Ккратн – кофф. кратности грузопотока (Ккратн =2)
Eскл4 = Qср* Кскл*tхр ,Qср- расчетный суточный ГО
Кскл – коэфф. складочности (Кскл = 0,53)
, tхр – нормативное время хранения на складе (15 суток)
Eз = Псрсут * tn,tn – берется из учебника (3 дня)
Псрсут – среднесуточная пропускная способность причала.
Псрсут = (Псутз + Псутл)/2 = 1217,5 (т/сут)
Eз = 1217,5*3=3692(т)
Eскл1 = 1*3300 + 3692 = 6952 (т)
Eскл2 = 0,01*2,5*150000*1,3 = 4875 (т)
Eскл3 = 2*3300 = 6600 (т)
Qср = Qмес/30,5-tн.р. = 12500/27,5 = 591 (т)
tн.р.-число нерабочих дней по метеоусловиям
Qмес – среднемесячный грузооборот на 1 причал Qмес =150000/12 =12500 (т)
Eскл4 = 591* 0,53*15 = 4698 (т)
Ескл2 = 6952 (т) – максимальная, поэтому она выбирается в качестве расчетной.
Общая емкость складов для причалов одинаковой специализации составит:
Еобщ = Е*nпр*kп+ек
где kп – (коэфф. на несовпадение скопления остатков груза) = 0,8
ек – (запас ёмкости на хранение грузов, не готовых к отправке по коммерческим причинам) = 0,15*(Е* nпр) = 3128 (т)
nпр – (число причалов) = 3 (шт)
Еобщ = 6952 *3*0,8+3128= 19813 (т)
Уточненная емкость склада 1 причала:
E = 19813/3 = 6604 (т)
Fc=Eскл\(q*Kисп), где q-нагрузка на пол склада
Fc=6604\(4*0,7)=2484
Lcкл=97 В=2484\97=25м,следовательно В=30м
Расчет базового варианта.
1. Определение производительности перегрузочных средств.
Сначала необходимо определить массу подъема и выбрать грузозахватное устройство. В качестве грузозахватного устройства выбирается крановый строп. (груз\подъемн=3 т)
Параметры пакета (см рис 1)
Сахар рафинированный
Кол-во мест в пакете-96
Длинна-1600мм, ширина-1200мм, высота с поддоном-1360мм
Масса пакета с поддоном-2854 кг.Рисунок прилагается.
Один пакет будет создавать нагрузку 1,49 т/м² - соответственно выбираем причалы 2 категории.
В качестве рабочего крана мы возьмем портальный кран «Ганс»-5-10.5-30
Производительность машин циклического транспорта зависит от времени цикла и фактической грузоподъемности:
Pц = (3600*Gп)/Тц
Для этого необходимо рассчитать время цикла крана по следующей формуле:
Тц =(2*t1+2*t2+2*t3)*E+t8+t9+t10+t11+2*t12,где
t1 – время подъема груза и опускания порожнего ГЗУ на среднюю высоту Hп
t2 – время опускания груза и подъема порожнего ГЗУ на среднюю высоту Hо
t3 – время поворота крана с грузом и обратно
t8,t10 – время застропки ГЗУ с грузом и без груза
t9,t11 – время установки и отстропки ГЗУ с грузом и без груза
2*t12- время перемещения стрелы от порожнего к геженному ГЗУ и обратно
2*t1 =(2* Hп /Vп)+4 (с),где Vп – скорость подъема
2*t2 =(2* Hо /Vп)+4 (с)
2*t3 =(α /3n)+8 (с),где n – частота вращения стрелы крана, α-угол поворота (рад)
4,8 с – время на разгон
Е – коэфф., учитывающий совмещение операций.
Судно-склад
E=0,65
Hп=Tс-1\2Hc+Hн+Hв+0,5
Но=Нв+0,5, где Тс-осадка судна, Нс-высота борта судна(подводного и надводного), Нн-высота набережной, Нв-высота вагона.
Нп=6,3-4,5+8+4,6+0,5=14,9м
Но=4,6+0,5=5,1м
Величины t8, t9, t10, t11, 2t12 берутся из нормативов на погрузо-разгрузочные работы
t8=15c
t9=14c
t10=8c
t11=5c
2t12=14c
2*t1 – время подъема груза и опускания порожнего ГЗУ на среднюю высоту Hп
2*t1=(14,9\1*0,8) + (14,9\1*0,9) + 4 =39с
2*t2 – время опускания груза и подъема порожнего ГЗУ на среднюю высоту Hо
2*t2=(5,1\1*0,8)+(5,1\1*0,9)+4=16с
t3 – время поворота крана с грузом и обратно при α =160º=2,8 (рад)
2*t3 =(160 /3*2)+8 = 35 (с)
Тц =(39+16+35)*0,65+15+14+8+5+14= 115 (с)
Производительность рассчитывается по формуле:
Pц = (3600*Gп)/Тц
Где Gп – (количество груза, перемещаемое за 1 цикл) = 2,784 (т)
Тц – время цикла при каждом варианте
Pц= 3600*2,784\115=87,2 т\ч
Расчет производительности погрузчика.
ЕВ-738
Тц= 2Т1+Т2+Т3+Т4+Т5=8+35+32+17+22=115с
2Т1=Нш\V1=(1,36\0,41*0,8)+(1,36\0,41*0,9)=8 с-время подъема и опускания порожних вилок на половину наибольшей высоты штабелирования.
Т2=Lп\V2=72\2,5*0,8=36с
Т3=Lп\V3=72\2,5*0,9=32с
Т4=17с
Т5=22с
Pц=3600*2,784\115=87,2т\ч
Расчет кол-ва докеров в трюме:
В трюме докеры формируют пакеты. Норматив 400 чел-сек\ т
Кол-во человек =(400\115)*2,784=10 чел
Варианты работ.
Судно-склад.
Производительность=87,2 т\ч (лимитирует кран)
Требуется погрузчиков= 87,2\87,2=1 шт – для доставки груза на склад
Краткий ход работы: докеры формируют подъем в трюме, кран доставляет подъем из трюма на причал,строповщики отцепляют его, погрузчик ЕВ-738 доставляет его в склад.
Кол-во занятых людей = 10 (в трюме)+1крановщик+1сигнальщик+2строповщика + 1водитель погрузчика =15 чел
Судно-вагон (прямой вариант)
Производительность =87,2 т\ч (лимитирует кран)
Для загрузки груза в вагоны используется погрузчики ЭП-201
Тц.погрузчика=82с (из нормативов грузовых работ)
Рц.погрузчика = 3600*2\82=88 т\ч, следовательно один погрузчик обслуживает один кран
Расчет докеров на рампе
На рампе докеры расформировывают подъем и с помощью погрузчика загружают его в вагон.
Норматив 225 чел.сек.\ т
Кол-во человек=225*2,784\115=6 чел
Краткий ход работы: докеры формируют подъем в трюме, кран доставляет подъем из трюма на рампу, на рампе докеры расформировывают подъем и с помощью погрузчика загружают его в вагон.
Кол-во занятых людей=10 (в трюме)+1крановщик+1сигнальщик+6(на рампе) + 1водитель погрузчика=19 чел
Склад-вагон
Производительность =88*5=440 т\ч (лимитирует погрузчик)
Для загрузки груза в вагоны используется погрузчики ЭП-201
Тц.погрузчика=82с (из нормативов грузовых работ)
Рц.погрузчика = 3600*2\82=88 т\ч
Расчет докеров в складе
В складе докеры формируют подъем и с помощью погрузчика загружают его в вагон.
Так как у нас пять вагонов, то следовательно у нас одновременно работают пять погрузчиков
Норматив 245 чел.сек.\ т
Кол-во человек=245*2\82=6 чел *5 =30 чел
Краткий ход работы: докеры формируют подъем в складе и с помощью погрузчика загружают его в вагон.
Кол-во занятых людей=30 + 5водителей погрузчиков=35 чел
2. Расчет минимального необходимого количества мех. линий.
Суммарная производительность должна обеспечивать переработку максимального суточного грузооборота.
mmin1 = Qmax сут /(Pср взв*tэф)
Pср взв – технологическая производительность одной грузовой линии
Pср взв=87,2 т\ч
Qmax сут – максимальный суточный грузооборот (т/сут)
Qmax сут = Qмес max/30.5
Qmax сут = (150000/365)*1,3 = 534(т/сут)
tэф–(среднее число часов работы перегрузочного оборудования) – 22 (ч)
mmin1 = 534 /(87,2*22) = 0,3=1 шт
mmin2 = (24*Мч)/(Pср взв*tр)
Pср взв=Pсуд-в*Ктр+ Pсуд-скл*Кскл
Pср взв= 87,2*0,47+ 87,2*0,53 =87,2 (т/ч) - средневзвешенная производительность при загрузке судна
Мч – судочасовая норма (т/судочас)
Мч = 3300/(2,33-0,23-0,27)= 1803 (т/сут)
mmin2 = 1803/(87,2*19,6) = 1,1=2 шт
tр – оперативное время работы перегрузочного оборудования в сутки, определяется по нормам.
mmin3 –для нас расчитывать не следует,т.к. у нас крытые вагоны.
Получаем nmin мех лин2 – наибольшая = 2 мех. линии
3. Определение максимального количества мех. линий.
Необходимо учитывать следующие факторы:
1) Учет геометрических параметров крана и груза. Число линий у борта судна:
mmax1 = Lc/lф , где
lф – (фронт работы) = 16 (м)
Lc – (длина судна) = 97,33 (м)
mmax1 = 97,33/16 = 6
2) Соотношение размеров люков и наибольшего размера подъема в плане.
| Люки | ||||
| B (m) | 10,5 | 18,9 | 18,9 | |
| L (m) | 10,5 |
Так как для постановки 2-х мех.линий на 1 люк требуется, чтобы зазоры между подъемом и комингсами были по 1 метру и зазор между подъемами должен быть 2м., то необходимая длина люка =2*1,6+2*1+2=7,2 м. Все люки соответсвуют этому требованию.
mmax2 = 6
Расположение надстроек не препятствует работе перегрузочной техники при 2-х кранах на люк.
3) Неравномерность разрузки судна по люкам
Для расчета времени на разрузку трюмов используется средневзвешенная производительность по разгрузке судна Pср взв=87,2 *0,47+ 87,2*0,53 =87,2(т/ч)
| Показатель | Люки | Всего | Ед. Изм. | ||
| Количество груза | 620,4 | 1329,9 | 1349,7 | Т | |
| Производительность линии | 87,2 | 87,2 | 87,2 | ---- | т/ч |
| Коэф. Снижения произв | 0,85 | - | - | - | - |
| Возм. конц -ция мех.линий | Ед. | ||||
| Машино-часы на обработку отсека | 8,4 | 15,3 | 15,5 | 39,2 | Маш-ч |
| Продолжительность грузовой обработки при максимальной концентрации | 4,2 | 7,65 | 7,75 | 19,6 | Ч |
Средняя концентрация мехлиний, одновременно занятых на обработке судна равна:
mmax ср = Σt1-4 / t1im
mmax ср = 19,6/7.75= 2.5=3
Берем максимальную mmax =3 мех.линии.
4. Определение оптимального количества мех. линий
Необходимо выбрать число мех. линий между 2 и 3.Для выбора количества линий рассчитывается время обработки судна. При этом важную роль будет играть количество причалов, необходимое при разном числе мех. линий. Так при 2-х мех. линиях судно будет обработано за Тобр=3300/(2*87,2)= 18.9 (ч). При 3-х мех. линиях судно не может быть обработано быстрее, чем за 15.5 (ч).Принимая во внимание время обработки лимитирующего трюма, рассчитывается пропускная способность причала:
M=2: Тгр=3300\87.2*24*2=0,79 сут
М=3 Тгр=3300\87,2*24*3=0,53 сут,т.к судно не может обработаться быстрее,чем за 15,5 ч,то Тгр=15,5 ч =0,65 сут
2 мех. линии Псут = 3300\(0,79+0,27)=3113 (т\ч); Пгод=30*0,55*12*3113\1,3=474134 (т\ч) - 1 причал
3 мех. линии Псут = 3300\(0,65+0,27)=3587 (т\ч); Пгод=30*0,55*12*3587\1,3=536328 (т\ч) - 1 причал
Установка еще одной механизированной линии обойдется в большую сумму, а это даст выигрыш по времени обработкт всего =18,9-15,5=3,4 часа, поэтому выгодней будет установить 2 мех.линии.
Расчет проектного варианта.
1.Определение производительности перегрузочных средств.
Сначала необходимо определить массу подъема и выбрать грузозахватное устройство. В качестве грузозахватного устройства выбирается крановый строп. (груз\подъемн=10т)