Насыпная масса и удельный погрузочный объем зерновой массы

Лекция 14

 

Перевозка навалочных зерновых грузов. Способы крепления поверхности зерна, Наблюдение за грузом во время перевозки.

Все зерновые грузы принято разделять на три основные подгруппы: злаки, бобовые, масличные. К хлебным злакам относятся рожь, пшеница, овес, ячмень, к просовым зла­кам — просо, кукуруза, рис.

 

В группу бобовых входят: горох, бобы, соя, арахис и др.,

в группу масличных — семена подсолнуха, льна, кунжута, конопли и ряд других.

Свойства зерновых грузов принято разделять на две группы:

физические — сыпу­честь, усадка, плотность, скважистость, теплопроводность, сорбционные свойства;

биологические — дыхание, дозревание, самонагревание, а иногда и прорастание.

 

Перевозчик обязан учесть все указанные свойства груза и обеспечить рациональ­ную загрузку судна и сохранность перевозимого груза.

 

Важное значение для пере­возчика имеет знание объемных погрузочных характеристик зернового груза, в пер­вую очередь при определении величины условного кренящего момента. Кренящие моменты для определения достаточной остойчивости рассчитываются в виде объем­ных моментов — произведение площади поперечного сечения на длину трюма. Ум­ножение полученной величины на плече L и УПО даст значение условного кренящего момента.

В Международных морских перевозках в качестве объемной характеристи­ки зерна приведен стовадж фактор (stowage factor SF) — удельный погрузочный объем единицы массы,

 

По Правилам Регистра судоходства под удельным объемом зерна понимается фи­зический объем, занимаемый единицей массы зерна, т. е. объем пробы, отнесенный к массе этой пробы.

В качестве объемной характеристики размещения зернового груза на судне следует принимать удельный погрузочный объем зерна (УПО) (табл. 4.2) или стовадж-фактор, выраженный в м³/т или фут³/т.

 

Таблица 4.2

Насыпная масса и удельный погрузочный объем зерновой массы

Культура	Насыпная масса, кг/м3	Удельный погрузочный объем, м3/т
Пшеница Рожь Ячмень	730-840 680-750 580-700	1,37-1,19 1.47-1,33 1,72-1,42

 

Эта характеристика должна устанавливаться с учетом насыпной массы конкретного вида груза (табл. 4.3), конструктивных особенностей за­гружаемого судна и предполагаемого плана загрузки. Значение величины SF является УСЛОВНЫМ, оно включает в себя все пустоты, образовавшиеся в загруженном грузовом помещении после погрузки и зависит от конструкции самого судна, а также качества зерна (крупности зерен, влажности и засоренности) (табл. 4.4).

 

Сыпучесть зерна определяется степенью подвижки зерновой массы. Она зависит от размеров частиц, их формы, влажности, качки судна и вибрации, поэтому угол ес­тественного откоса колеблется в широких пределах, например: пшеница — 16-38°; ячмень — 16-45°; рожь — 17-38°; овес — 18-54°; льняное семя — 14-34°; горох — 20-35°.

Усадка зерна неразрывно связана с плотностью и скважистостью зерновой массы. Величина скважистости различных зерновых культур (в %) характеризуется следую­щими цифрами:

Подсолнечник……………60-80

Овес....................................50-70

Рис...................................... 50-65

Ячмень……………………45-55

Кукуруза............................ 35-45

Льняное семя.................... 35-45

Рожь................................... 35-45

Пшеница.............................35-45

Величина скважистости зависит от способа загрузки. Если загрузка производится «струей», то укладка менее плотная, чем загрузка «дождем», а следовательно, возможна большая усадка зерна в рейсе.

Оптимальным условием хранения зерна считается при температуре воздуха не выше 25 °С, а его относительная влажность 58% для ячменя и не более 72% для пшеницы.

Зерно требует определенного тепловлажностного и вентиляционного режима хранения. Влажность относится к числу важнейших физических свойств зерна и оказывает большое влияние на результаты пе­ревозки. Гигроскопическое содержание влаги в массе зерна зависит от относительной влажности воздуха.

Сорбционные свойства зерна включают два основных явления:; сорбция паров и газов, т. е. способность массы зерна поглощать и удерживать пары! газы, гигроскопичность — способность выделять и поглощать пары воды

 

По существующим правилам хлебные грузы не принимаются к перевозке: с влажностью выше 15,5% — рис, рожь, овес, пшеница, кукуруза; 16% — горох, бобы, крупа и комбикорма; без фитосанитарных сертификатов; засоренное карантинными сорняками; находящиеся в состоянии самосогревания; зараженные вредителями и т. д.

Также влажность оказывает большое влияние на протекание биологических процессов в зерновой массе, главным из которых следует считать дыхание зерна. Процесс дыхания приводит к потере массы сухого веществ зерна, увеличению количества гигроскопической влаги, изменению состава воздуха в грузовом трюме (появлению углекислого газа), а также выделению тепла. Это может привести к самонагреванию зерна. Исследования подтвердили, что существует определенная связь между относительной влажностью воздуха и влажностью зерна. Для каждого состояния влажности зерна есть равновесный показатель влажности воздуха, когда зерновая масса не поглощает и не отдает влагу (табл. 4.7). Если влажность зерна выше равновесной, то зерно будет подсушиваться, а если ниже, то увлажняться.

 

 

Требования по обеспечению безопасности судна при перевозке зерна основаны на предположении, что в каждом, даже полностью заполненном грузовом помещении, имеются подпалубные пустоты. Величина этих пустот нормируется, следовательно, может быть нормирована и величина предполагаемого кренящего момента, а вместе с ним и остойчивость судна.

Учитывая возможность смещения зерна в процессе перевозки, Правила Регистра предусматривают, что судно, перевозящее зерно и другие сыпучие грузы с удельным погрузочным объёмом более 1,0 м3/т, должно принимать меры к предотвращению смещения груза или снижению его опасного влияния. Правила регламентируют требования к статической и динамической остойчивости судов.

В качестве мер, предотвращающих подвижку груза, предусматривается установка продольных переборок (шифтинг-бордсов), питателей или крепление поверхности груза одним из рекомендованных методов.

Правила перевозки зерна Регистра допускают его транспортировку без выполнения каких-либо мер, предотвращающих подвижку груза, если остойчивость судна будет удовлетворять комплексу следующих требований:

 

Рис. 2. Диаграмма остойчивости судна, перевозящего зерно навалом
1 — расчет по приближенному способу (ц. т. груз принят в ц. т. грузового помещения); 2 — расчёт по уточненному способу, исходя из действительного положения ц. т. груза

 

• после приложения условного кренящего момента из-за смещения зерна угол статического крена θ_g1 для всех судов не должен превышать 12° или для судов неограниченного плавания углы входа палубы в воду θ_g2, если он меньше 12° (см. рис.2).
• остаточная площадь e_gr диаграммы статической остойчивости между кривыми восстанавливающих и кренящих плеч до угла крена, соответствующего максимальной разности между ординатами двух кривых θ_max = 40° или угла заливания θ_f(в зависимости от того, какой из них меньше), при всех условиях загрузки должна быть не менее 0,075 м-рад;
• начальная метацентрическая высота после поправки на влияние свободных поверхностей жидких грузов должна быть не менее 0,30 м;
• остойчивость судна, перевозящего зерно, должна быть проведена во всём спецификационном диапазоне удельных объёмов груза.

 

Загрузка судна нормируется в зависимости от степени заполнения грузового помещения. Существует понятие “заполненный отсек” и “частично заполненный отсек. Термин “заполненный отсек” относится к любому отсеку, в котором уровень зерна после загрузки и штивки достигает максимально возможной высоты. Под “частично заполненным отсеком” понимается загрузка на не максимально возможную высоту.

При расчёте остойчивости судна и определении условного кренящего момента угол условного смещения зерна в заполненном отсеке принимается равным 15° и 25° в частично затопленном отсеке. Установление более жёстких требований для частично заполненного отсека должно служить побуждающим стимулом к полной загрузке отсека или к закреплению поверхности зерна одним из рекомендованных методов.

Если расчёты показывают, что принятый вариант загрузки судна зерном не обеспечивает достаточной остойчивости и не удовлетворяет требованиям Правил Регистра, тогда для уменьшения условного кренящего момента может быть выполнено одно из следующих рекомендованных мероприятий:

• 1. установка продольных переборок по ДП судна в трюмах и на твиндеках или
• 2. мешкование груза;
• 3. крепление поверхности зерна методом “бандлинг”;

4. крепление поверхности зерна методом “строппинг”.

 

 

 

При эпизодических перевозках зерна на короткие расстояния лучше несколько недогрузить судно, если при этом удается избежать частичной загрузки помещений.

При больших переходах в частично загруженных помещениях рекомендуется применять для фиксации поверхности зерна стропинг-метод, так как он дешевле других способов и требует меньшей затраты времени.

Для полностью загруженных помещений, если нужно выбирать между установкой шифтингов и мешкованием "блюдца", надо учи­тывать размеры люков. При больших и широких люках рациональ­нее ставить шифтинг-бордсы, а при малых люках мешковать "блюд­ца".

 

 

Высокие питатели целесообразно применять только вместо час­тично загруженных твиндеков, т.е. трюм плюс высокий питатель.

Совместную частичную загрузку трюма и твиндека целесооб­разно производить при загрузке твиндека на высоту более чем 1/8 его ширины. В противном случае крышку твиндечного люка надо за­крыть, так как кренящий момент при совместной загрузке будет больше,чем при раздельной за счет образования общей широкой сво­бодной поверхности зерна в трюме и твиндеке. При пустом твиндеке крышки твиндечного люка должны быть закрыты.

На неспециализированных судах при перевозке зерна рекомен­дуется два-три трюма загружать вместе с твиндеками как единые отсеки, а остальное зерно до полной грузоподъемности размещать в трех-четырех питателях, тогда в последних останутся свободные по­верхности и уровень зерна в них можно регулировать в широких пределах.

Даже в полностью загруженных насыпным грузом трюмах не­специализированных судов под палубой остаются пустоты, создаю­щие опасность смещения груза. Для зерна рекомендуется принимать в расчет высоту подпалубных пустот равную 0,457 м. При перевоз­ке происходит усадка зерна на величину 2% высоты трюма. В ре­зультате бортовой качки пустоты могут возрасти еще на 0,5% шири­ны судна. Таким образом, величина подпалубной пустоты h_v опреде­ляется по формуле:

h_v = h1 + 0,02 Η + 0,005 В1 (130)

где h1 - высота продольных балок подпалубного набора, м; Н - высота трюма, м; В - ширина судна, м.

 

Для судов разных размеров расчеты дают следующие усредненные величины h_v, хорошо совпадающие с контрольными замерами:

длина судна, м подпалубные пустоты, м

60 - 90 0,30

91 - 120 0,35

121-150 0,40

более 150 0,45

При расчетах принимается сдвиг поверхности зерна в полностью загруженном трюме на угол 15°, а в частично загруженном трюме на 25°.

Подсолнечное семя может перевозиться навалом без установки шифтингов и питателей. Его погрузка в трюмы и твиндеки производится при открытых твиндечных крышках, с тщательной штивкой. Усадка груза по высоте, примерно за месячный переход, не превышает 5%. Если погрузка производится до приема бункера, то суда некоторых типов мо­гут приобретать малую остойчивость, и даже небольшое нарушение симметричности загрузки вызывает крен в несколько градусов, поэтому бункеровку надо производить до начала грузовых операций.

Практикуются перевозки зерна на танкерах. Благодаря наличию многочисленных поперечных и продольных переборок никаких допол­нительных мер по предотвращению смещения зерна на танкере прини­мать не надо. Составляя план загрузки танкера зерном, желательно пре­дусмотреть полную загрузку максимального числа грузовых танков. Это придает судну благоприятную остойчивость.