Цель работы. Закрепление изученного материала о влиянии транспортных характеристик грузов на загрузку грузовых помещений транспортных средств.
Общие указания. Эффективность эксплуатации судна (транспортного средства) во многом зависит от степени использования грузовместимости (объема) W (м3) и распределенного веса (грузоподъемности) Р (т) судна (транспортного средства) и его отдельных грузовых помещений. Комплексным показателем, характеризующим одновременно W и Р, является удельная грузовместимость w, (м3/т).
Кроме правил совместимости грузов, определяющих возможность перевозки в одном помещении нескольких грузов, оптимальное использование помещения во многом зависит от транспортных характеристик грузов, в частности объемно-массовых характеристик.
Основной объемно-массовой характеристикой грузов является удельный погрузочный объем U (УПО), который показывает, какой средний объем занимает одна тонна груза на судне.
Все грузы, в зависимости от УПО, делятся на «легкие » и «тяжелые ».
«Легким » называется груз, УПО которого больше w, т. е., при загрузке на судно, груз займет весь объем помещения, при этом грузоподъемность помещения используется частично.
«Тяжелым » называется груз, УПО которого меньше w, т. е., при загрузке на судно, груз займет часть объема помещения, при этом грузоподъемность помещения будет использована полностью.
Понятие «легкий» и «тяжелый» относительное, так как для одного помещения или судна груз может быть «легким», а для другого «тяжелым».
В описании грузов приводится среднее значение УПО (или границы изменения его значений), на основании которого производятся все эксплуатационные расчеты по загрузке транспортных средств. Поэтому на практике возможно расхождение расчетных и фактических величин.
Для обеспечения более точных расчетов, необходимо определить УПО груза при загрузке определенного помещения судна. При этом исходными данными для расчета служат линейные (габаритные) размеры грузовых мест (определяются измерениями), масса брутто (трафаретная или определенная взвешиванием) и характеристики грузового помещения (техническая характеристика судна).
Каждое грузовое место характеризуется габаритными (наибольшими) размерами и массой места брутто. Комплексным показателем грузового места является удельный объем места (Uм). Его значение является постоянным и может быть изменено только при изменении размеров (механическим путем) или массы (изменение влажности, убыль груза, хищение и т. п.). Так как такие изменения для большинства генеральных грузов недопустимы, то можно считать, что удельный объем места остается неизменным в процессе всего перемещения груза.
При размещении нескольких грузовых мест рядом (в штабеле) невозможно их разместить так плотно, чтобы между ними не было пустот. При загрузке грузового помещения, пустоты образуются не только между грузовыми местами, но и между грузовыми местами и ограждениями помещения. Такие пустоты тем больше, чем больше грузовое помещение отличается от параллелепипеда. При этом объем полностью загруженного помещения будет больше, чем сумма объемов поместившегося в него грузовых мест.
Поэтому для определения УПО используется коэффициент трюмной укладки (Ктр), который учитывает такую зависимость увеличения объема.
Значение можно определить при помощи графика (рис. 19).
На рис. 19 наименования помещений указанны сокращенно (трюм – тр., твиндек – тв.) с соответствующим номером помещения. Если наименование помещения неизвестно или Ктр определяется в целом по судну, то используется кривая линия с индексом «С» (среднее).
Для определения Ктр необходимо рассчитать значение суммы ширины и высоты грузового места (bм + hм), выраженное в метрах.
Если значения (bм + hм) меньше, чем указано на графике (рис. 19), то соответствующая кривая линия пролонгируется (продолжается) в меньшую сторону с тем же масштабом оси (bм + hм). При этом значения Ктр будет приближаться к единице с приближением (bм + hм) к нулю, т. е. Ктр не может быть меньше единицы.
Значение (bм + hм) откладывается на горизонтальной оси графика (рис. 19) от которой проводится перпендикуляр до кривой линии, соответствующей заданному помещению. От точки пересечения этих линий (перпендикуляра и кривой) проводится горизонтальная линия до пересечения с вертикальной осью и определяется значение Ктр. Значение Ктр определяется с максимально возможной точностью, но не менее двух знаков после запятой.
Вместе с тем, при штабелировании грузов, возможно пересечение (перекрытие) габаритных объемов (Vм) рядом расположенных грузовых мест. Такое пересечение связано либо с отличием геометрической формы груза от параллелепипеда, либо мягкостью тары (самого груза). При мягкой таре происходит деформация (изменение линейных размеров) грузового места под воздействием статической нагрузкой, что изменяет габаритный объем. После удаления такого воздействия статической нагрузки, первоначальные размеры и объем восстанавливаются.
Степень пересечения габаритных объемов (Vм) при штабелировании и загрузке на судно учитывается при помощи коэффициента формы (Кф). Для грузов в ящиках Кф = 1, в кипах Кф = 0,98, в тюках Кф = 0,95, в мешках Кф = 0,88, цилиндрической формы Кф = 0,785. Если форма груза не известна, то Кф не учитывается, т. е. приравнивается равным единице (Кф = 1).
Рис. 19. График коэффициентов трюмной укладки
Т. о., при расчете УПО, необходимо использовать коэффициент трюмной укладки (К¢тр), который учитывает изменение объема не только при загрузке судна (Ктр), но и особенности формы груза (Кф).
Работа выполняется на примере загрузки одного грузового помещения судна.
Порядок выполнения работы. В соответствии с заданным вариантом определяются характеристики помещения (наименование, грузовместимость и распределенный вес) и грузов (вид тары, размеры места (ℓмхbмхhм), масса места брутто (gм)).
Для грузов цилиндрической формы (бочка, барабан) значение ℓм и bм равно диаметру, т. е. ℓм = Æ, bм = Æ.
Так как метрической единицей размеров является метр, перед расчетом габаритных объемов грузовых мест (Vм) длину ℓм, ширину bм и высот у hм выражаем в метрах и рассчитываем Vм, м3:
Vм = ℓм × bм × hм.
Так как метрической единицей массы является тонна, перед расчетом удельных объемов грузовых мест (Uм) массу места брутто gм, выражаем в тоннах и рассчитываем Uм, м3/т:
Uм = Vм / gм.
После чего определяем коэффициенты трюмной укладки Ктр. Для этого сначала вычисляем значение суммы ширины и высоты первого грузового места (bм + hм), выраженное в метрах. Эту величину откладываем на графике (рис. 19) и находим значение Ктр для заданного грузового помещения и первого груза. Затем повторяем аналогичные действия для второго груза.
Далее определяем коэффициенты трюмной укладки с учетом формы грузов К¢тр. Для этого, по заданному виду груза, определяется соответствующий Кф и производим расчет:
К¢тр = Ктр × Кф.
После чего рассчитываем УПО грузов U, м3/т:
U = Uм × К¢тр.
Далее определяем удельную грузовместимость заданного грузового помещения судна w, м3/т:
w = W / Р.
Полнота использования W и Р помещения зависит от соотношения w и U, при этом встречается один из трех вариантов:
а) оба груза «легкие» (U1 > w и U2 > w), W используется полностью, а Р частично. Выбираем один груз, у которого U ближе к w. Все дальнейшие расчеты производятся только для этого груза. Загрузка грузового помещения этим грузом Q (т), определяется из выражения:
Q = W / U;
б) оба груза «тяжелые » (U1 < w и U2 < w), W используется частично, а Р полностью. Выбираем один груз, у которого U ближе к w. Все дальнейшие расчеты производятся только для этого груза. Загрузка грузового помещения этим грузом Q (т), определяется из выражения:
Q = Р;
в) один из двух грузов «легкий », а другой «тяжелый » (Uт < w < Uл). Все дальнейшие расчеты производятся для двух грузов. Загрузка грузового помещения этими грузами Qл и Qт (т), определяется в результате решения системы двух уравнений с двумя неизвестными:
Qт + Qл = P
Qт × Uт + Qл × Uл = W,
где Uт – удельный погрузочный объем «тяжелого» груза, м3/т;
Uл – удельный погрузочный объем «легкого» груза, м3/т;
Qт и Qл – искомые величины, т. е., соответственно, количество «тяжелого» и «легкого» груза, т.
Выбираем груз, у которого U > w. Это будет «легкий » груз, для него принимаем Uл = U. Оставшийся груз – «тяжелый », для него должно выполнятся условие U < w, для него принимаем Uт = U.
Выразив Qт через Qл, подставив в систему уравнений и преобразовав ее, получим:
Qт = P – Qл
Qл = (W – P × Uт) / (Uл – Uт).
Подставив в систему уравнений соответствующие численные значения P, W, Uл, Uт, произведя вычисления, получим два значения количества (загрузки) – для «легкого» и «тяжелого» грузов.
После определения загрузки, рассчитываем количество грузовых мест, которое поместится в грузовое помещение, шт.:
N = [Q / gм].
Значение N – целая часть результата деления.
Если определено два количества груза (Qт и Qл), то рассчитываем два значения Nт и Nл, шт.:
Nт = [Qт / gмт], Nл = [Qл / gмл].
Если при расчете N было получено целое значение, то принимаем Q' = Q (Q'т = Qт, Q'л = Qл). Если же N дробное число и производилось округление путем отброса дробной части, то уточняется загрузка (Q') помещения, т:
Q' = N × gм;
или Q'т = Nт × gмт, Q'л = Nл × gмл.
В конце работы производится расчет коэффициентов использования грузоподъемности Kp и грузовместимости Kw помещения:
Kp = Q' / P, Kw = (Q' × U) / W;
или Kp = (Q'л + Q'т) / P, Kw = (Q'л×Uл + Q'т×Uт) / W.