Практические заанятия-укр

51

леглих кутів a1 і a3 (°);

üвідстані між перерізами – L1, L2, L3, м; üнасипна маса – g, т/м3.

Таблиця 2

Dh = ½h1 – h3½,

значення Dh береться за модулем, тобто Dh завжди має позитивний знак (+), поза залежністю від результату розрахунку.

Довжину катета цього трикутника (а2) визначаємо з теореми Піфагора, м

а2 = l 22 - D h 2 .

Катет а2 є й стороною другого прямокутника (рис. 2, б).

Розрахунок величини, які складають перерізи (а, h, ℓ) здійснюється з точністю до 1 мм, тобто не менш трьох знаків після коми.

Далі розраховуємо величину складових перерізу – площі трикутників, м2

S1 = 1/2 × а1 × h1; S2 = 1/2 × а2 × Dh; S3 = 1/2 × а3 × h3.

Площа прямокутника (S) визначаємо з виразу, м2

S = а2 × min{h1; h3}.

Визначаємо площу перерізу, м2

F = S1 + S2 + S3 + S.

Отримана площа – площа першого перерізу, тому F1 = F.

ØПісля цього проводимо аналогічні розрахунки для другого перерізу та отриману площу позначаємо F2 = F.

53

Величина кута природного укосу (a) вантажу залежить від: форми, розміру, шорсткості та однорідності його часток; вологості маси вантажу; способу його відсипання; вихідного стану та матеріалу опорної поверхні. Значення кута природного укосу a вугілля коливається від 30 до 65°.

При розміщенні вугілля на складах необхідно визначити довжинуL ,

ШТ

ширину BШТ і висоту HШТ штабеля.

Ширина штабеля визначається шириною площадки, величиною проходів між штабелем та конструктивними елементами(будинками, спорудженнями, залізничними й підкрановими коліями, автомобільними шляхами й ін.). Визначені наступні мінімальні (більше можна, менше не можна) величини при розміщенні навалочних вантажів:

©відстань від осі залізничної колії до штабеля – 2,5 м; ©відстань від підкранової колії (головки рейки) – 2 м; ©проходи між штабелями – 6 м.

Більшість портальних кранів, які використовують у портах, мають ширину порталу (відстань між голівками рейок підкранових колій) 10,5 м. Залізничні колії в порту мають таку ж ширину, що й основна мережа залізничних колій України – 1520 мм.

Висота штабеля визначається обмеженнями, пов'язаними з: ©використанням технічної норми навантаження на основу(підлогу)

складу; ©можливостями перевантажувальної техніки;

©транспортними характеристиками вантажу.

ØУ даній роботі технічну норму навантаження(PТ) на першій площадці приймаємо рівною 6 т/м2, на другий – 10 т/м2.

Якщо задана одна площадка або кількість площадок не задана, то навантаження (PТ) відповідає його величині на першій площадці – 6 т/м2.

Якщо задані дві площадки, то антрацит краще розміщати на другий, де навантаження більше.

Для вугілля основне обмеження за висотою визначається транспортними характеристиками, а саме схильністю до самозаймання. За умовами пожежної безпеки, залежно від марки вугілля та строків зберігання, визначаються припустимі висоти його штабелювання (див. правила МОПНВ).

Просторове розташування конструктивних елементів на площадках -на ступне:

üякщо задана одна площадка, то вона розташовується між залізничними та підкрановими коліями (рис. 2);

üякщо задані дві площадки, то вони розділяються підкрановим шляхом і обмежуються залізничними коліями (рис. 3).

У даній роботі приймаємо, що висота складування вугілля за транспортними характеристиками для:

©антрацитів (марки, які починаються з букви А) – не обмежена; ©вугілля марки ПЖ, ПС – 3 м; ©вугілля марки Т, Г, Д – 2 м.

Довжина штабеля визначається шириною та висотою штабеля, його фор-

54

мою і величиною парії вантажу (Q), яка підлягає штабелюванню.

Рисунок 2 – Схема розташування штабелів на одній площадці

Рисунок 3 – Схема розташування штабелів на двох площадках

При виконанні роботи приймаємо, що припустиме значення кута природного укосу a вугілля коливається від 30 до 45°.

Порядок виконання роботи. Відповідно до варіанта визначаємо та виписуємо з табл. 1:

üмарку та кількість (QШТ) кожного виду вугілля, т. Марка вугілля вказана буквами, а через тире – зазначена кількість тонн (маса);

üкількість і ширину (ВПЛ) площадки (площадок), м; üнасипну масу вантажу g, т/м3.

Так як необхідно визначити лінійні розміри штабеля, то спочатку за зада-

55

ній кількості вантажу для кожної марки вугілля визначаємо об'єм відповідних штабелів, м3

VШТ = QШТ / g.

Таблиця 1

За завданням ширина двох площадок однакова(якщо задані дві), тому, розрахувавши ширину штабеля на першій площадці, автоматично одержуємо ширину штабеля на другий.

Ширина штабеля ВШТ розраховується як різниця ширини площадки ВПЛ і відстаней від залізничних та підкранових колій.

Тому що мінімальна відстань від головки рейки підкранової колії2 м, а від осі залізничної колії 2,5 м (див. рис. 2 та 3), то ВШТ визначаємо з наступного

56

виразу, м

ВШТ = ВПЛ – 2,0 – (2,5 – 1,52/2).

Для марок вугілля ПЖ, ПС, Т, Г, Д можлива висота відсипання штабеля (H¢) задана, а для антрацитів (марка А) необхідно визначити цю висоту, м

H¢ = PТ / g.

Для кожної марки вугілля розраховуємо тангенс можливого кута відсипання вантажу, за умови дотримання необхідних висот штабелів

tga = H¢ / (1/2 × ВШТ).

Розрахунок розмірів штабеля (А, В, Н, L) для кожної марки вугілля робиться окремо. Здійснювати його одночасно (паралельно) для двох марок забо-

ронено.

Для штабеля кожної марки вугілля можлива одна із трьох ситуацій:

Ø1. Якщо tga < 0,5774 (a < 30°, тому що tg30° = 0,5774 ), то розміщення вантажу в штабелі у вигляді клина(рис. 4, а – лінія 1) не можливо, тому що a не може бути менше 30°. Це може бути, тільки якщо спеціально розрівнювати штабель для зниження кута a, але на практиці це не застосовується. Тоді необхідні данні для подальшого розрахунку довжини штабеля (L) наступні:

üa = 30° (tga = 0,5774), тобто підвищуємо до мінімально можливого; üформа штабеля – обеліск (рис. 4, а – лінія 2);

üприймаємо: H = H¢; VОБ = VШТ; B = ВШТ;

üрозраховуємо сторону основи A

A = 2 × H¢ / tga.

Рисунок 4 – Визначення форми штабеля

Ø2. Якщо 0,5774 < tga < 1,0 (30° < a < 45°, тому що tg45° = 1), то необ-

хідні данні для подальшого розрахунку довжини штабелі (L) наступні: üa – дорівнює отриманому розрахунковому значенню;

üформа штабеля – клин;

üприймаємо: H = H¢; VКЛ = VШТ; B = ВШТ.

Ø3. Якщо tga > 1,0 (a > 45°), а це не можливо, тому що a не може бути більше 45°, тобто більше припустимого значення (рис. 4, б – лінія 1). Теоретично, за допомогою різних штучних дуже коштовних методів, можливе підвищення a, але на практиці це не застосовується. При висоті відсипання H¢ і фак-

57

тичному значенні a ширина штабеля ВШТ буде більше розрахункової. При цьому не будуть дотримуватися необхідні відстані від голівок рейок до штабеля, і можливе взагалі засипання рейок вантажем, що неприпустимо. Тоді необхідні данні для подальшого розрахунку довжини штабелі (L) наступні:

üa = 45° (tga = 1), тобто знижуємо до максимально можливого; üформа штабеля – клин (рис. 4, б – лінія 2);

üприймаємо: VКЛ = VШТ; B = ВШТ; üперераховуємо висоту H убік зменшення

H = ВШТ × tga / 2.

Так як tg45° = 1, то висоту H визначаємо з виразу

H = ВШТ / 2.

Розрахунки H, ВШТ, A, B, L здійснюються з точністю до 1 мм, тобто до третього знака після коми.

Для визначення довжини штабелівL, використовуються розрахункові формули визначення об'ємів штабелів у вигляді клина та обеліска(див. лаб. раб. № 5). Провівши не складні перетворення розрахункових формул, одержимо:

для клина L = (VКЛ + 1/3 × H × B2) / (1/2 × B × H);

для обеліска L = (VОБ + 1/2 × A × B × H – 1/3 × H × A2) / (B × H – 1/2 × A × H).

Розрахував розміри штабеля (А, В, Н, L) для однієї марки вугілля, приступаємо до визначення розмірів для другої.

Наприкінці роботи приводиться схема розміщення штабелів на складі, з вказівкою залізничних та підкранових шляхів, проїздів, проходів і всіх розмірів (див. рис. 2 і 3).

Лабораторна робота № 8. Визначення рівня

заповнення ємності танка

Мета роботи. Ознайомлення з методикою визначення кількості наливного вантажу в танку, залежно від конкретних температурних умов і властивостей вантажу.

Загальні вказівки. Щільність наливних вантажів залежить від температури, тому та сама маса вантажу при різних температурах займає різний об'єм, що може привести до розливу нафтопродуктів або нераціональному використанню ємності танків.

При наливі танки необхідно заповнити так, щоб на переході, при підвищенні температури, об'єм нафтопродуктів не перевищив об'єм танка та не було його переповнення, яке призведе до переливу– розливу вантажу. Розлив нафтопродуктів веде до великих матеріальних витрат через зменшення кількості вантажу та штрафів за забруднення навколишнього середовища.

З іншого боку, при максимальній температурі на переході в танку не повинне бути порожнеч, тобто при завантаженні танки повинні бути заповнені до максимально можливої величини. Наявність недовантаження танків (порожнеч) приносить матеріальні втрати (у меншому ступені ніж розлив), тому що перевезення «повітря» не оплачується.

58

Таким чином необхідно припинити завантаження танкера в певний -мо мент часу, коли його завантаження не перевищило критичних значень. Таке завдання виникає тільки в тому випадку, коли вантаж подалі нагрівається (через підвищення температури навколишнього середовища) і розширюється, тобто при переході з холодної зони в більш теплу. При переході з теплої зони в холодну, танкер просто завантажується до своєї вантажопідйомності.

У будь-який випадку танкер(окремі танки) не завантажується на весь свій об'єм, тому що повинен залишатися певний вільний об'єм, який розраховано на розширення при «малому диханні» (добовому розширенні) вантажу в танку.

Для визначення моменту закінчення завантаження танкера необхідно визначити кількість Q (об'єм V) вантажу, який буде завантажуватися в кожний танк. У свою чергу Q (V) вантажу залежить від рівня заповнення окремих танків, тому його визначення і є основним завданням при завантаженні танкера.

Для визначення розрахункового рівня наливу вантажу в танку необхідно: üзнати щільність (густину) (r) вантажу при наливі та при максимальній

температурі;

üзнати коефіцієнт об'ємного розширення (b) наливного вантажу; üмати калібровані таблиці танків (табл. 1); üмати надійні прилади для визначення рівня вантажу.

Всі сучасні танкери обладнані дистанційними пристроями виміру, які дозволяють постійно контролювати рівень вантажу в танку і його температуру.

ØТемпература в танку вимірюється за допомогою датчиків.

Точність виміру температури при визначенні кількості вантажу на борту є найбільш важливим фактором. На точність визначення кількості вантажу впливає не тільки різниця між температурою навколишнього середовища та вантажу, але й час, протягом якого, після закінчення завантаження, відбувається визначення температури вантажу. Іноді для того, щоб температура вантажу стабілізувалася, тобто стала однакової по всій масі вантажу, повинно пройти досить багато часу (20 – 30 годин). На суднах же виміри та підрахунок вантажу здійснюються відразу ж після закінчення завантаження. Так як у вантажному танку спостерігається температурне розшарування вантажу, замір температури необхідно робити на декількох рівнях танка(не менш 2-х). Залежно від типу судна та властивостей вантажів які перевозяться, температурні датчики повинні забезпечити точність визначення температури в досить широкому діапазоні– від

–10°С до +90°С.

Зараз найпоширенішими температурними датчиками, які використовуються на танкерах, є:

üрезисторні термометри; üтермістори; üгазові термометри;

üтермометри з наповнювачем (спиртові, ртутні та ін.).

Вплив погрішності у визначенні температури вантажу іноді набагато вище, ніж точність деяких термометрів. Так, для вантажного танка глибиною10 метрів, погрішність температури в ±0,5°С, викликає зміну рівня вантажу на±6

59

мм, при мінімальній точності міряльного пристрою в±2 мм, а для деяких наливних вантажів, з високим коефіцієнтом об'ємного розширення– ще більше. Рекомендується використовувати резисторні термометри, як найбільш точні.

Таблиця 1 – Калібровані таблиці ємності танків

Максимальна температура на переході визначається за прогнозами погоди або за довідковою літературою (наприклад, Атласу океанів).

ØДля визначення рівня вантажу в танку використовують наступні типи приладів.

©Поплавкові міряльні пристрої є одним з найпоширеніших типів міряльних пристроїв через їхню надійність і простоту устрою. У них чутливим еле-

60

ментом є поплавець із нержавіючої сталі, який закріплений на міряльній стрічці. Сила ваги, яка впливає на поплавець, частково компенсується за рахунок плавучості поплавця та частково за рахунок спеціального балансувального пристрою, що розташовується у верхній частині міряльної машинки.

©Лунолокаційні міряльні пристрої охоплюють цілий ряд систем, які працюють за принципом лунолокації – НВЧ, ультразвукові й ін. Приймач і передавач сигналів розташовуються у верхній або в нижній частині танка. Принцип дії таких систем заснований на вимірі часу повернення відбитого сигналу.

©Непрямий спосіб вимірів заснований на використанні пристроїв, які не розташовуються безпосередньо у вантажних танках– берегові лічильники, або використання методу підрахунку вантажу на борту за осіданням судна(Draught Survey). Цей спосіб вимірів вантажу застосовується під час перевезення вкрай токсичних вантажів, або ж у тому випадку, коли використання звичайних міряльних пристроїв не дозволяє визначити рівень вантажу в танку через незвичайні властивості вантажів.

©Виміри вантажу вручну. Як би точним і надійним не був дистанційний міряльний пристрій, він, по-перше, не дозволяє відбирати проби вантажу, а подруге, світова практика передбачає контроль і перевірку точності показань дистанційного міряльного пристрою за допомогою переносного інструмента, тобто вручну.

Відбір проб та виміри рівня вантажу вручну здійснюються відкритим, напівзакритим (напіввідкритим) і закритим способом (рис. 1).

Рисунок 1 – Способи виміру рівня та відбору проб вантажу

üВідкритий спосіб – при проведенні вимірів рівня вантажу або відбору проб, атмосфера танка повністю відкрита в навколишню атмосферу.

üНапівзакритий спосіб – при проведенні вимірів рівня вантажу або відбору проб, лише частина атмосфери танка, яка обмежена міряльною трубкою, контактує з навколишньою атмосферою.

üЗакритий спосіб – вимір рівня вантажу в танку та відбір проб здійснюються закритим способом, з використанням стаціонарних або переносних при-