2

Методические указания, инструкции и задания к лабораторным и практическим занятиям разработаны Тихониным Владимиром Ивановичем– доцентом ОНМУ кафедры«Эксплуатация портов и технология грузовых работ» Учебно-научного института морского бизнеса Одесского национального морского университета.

Методические указания, инструкции и задания к лабораторным и практическим занятиям одобрены кафедрой«Эксплуатация морских портов» ОНМУ 18 апреля 2016 г. (протокол № 32).

Методические указания

Назначение лабораторных и практических работ– закрепление пройденного теоретического материала и развитие навыков выполнения исследований

прикладного характера.

Отчетностью по выполненной работе является протокол, в котором указываются: факультет, курс, группа, фамилия и инициалы студента; наименование работы; номер варианта; исходные данные по варианту; цель работы; расчеты по работе.

¬При проведении расчетов, приводится расчетная формула, в нее подставляются исходные значения и полученный результат расчета.

Для всех исходных данных и результатов расчета указываются единицы

измерения.

Расчеты производятся с точностью, определяемой измерительными приборами; ценой деления шкал, диаграмм и номограмм; размерностью (величиной) измеряемого (расчетного) показателя:

размеров (длины, ширины, высоты, осадки судна и т. п.) – выраженного в метрах – до 1 мм, в сантиметрах – до 0,1 мм, в миллиметрах – до 0,01 мм;

массы (веса) – выраженного в килограммах – до 1 г, в тоннах – до 1 кг; объемных (объемы, удельные объемы, плотность и т. п.) и других расчет-

ных показателей – определяется размерностью исходных величин. При наличии целой части – не менее трех значащих цифр (отличных от нуля) после запятой,

а при отсутствии целой части – не менее пяти.

Протокол является основой для беседы с преподавателем по окончании работы и получения зачета по работе.

Конкретные указания по выполнению каждой работы приведены в инструкциях, с которыми студент обязан ознакомиться на занятии.

3

Практическая работа № 1. Определение удельного

погрузочного объема груза и коэффициентов

использования помещения

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 (г/п)) Р (т) судна (транспортного средства) и его отдельных грузовых помещений. Комплексным

показателем, характеризующим одновременно W и Р, является удельная грузо-

вместимость 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 частно-

сти объемно-массовых характеристик.

Основной объемно-массовой характеристикой грузов являетсяудельный 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 г/п помещения будет использована частично.

«Тяжелым» называется груз, УПО которого меньше w, т. е., при загрузке на судно, груз займет часть объема помещения, при этом г/п 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 значениеУПО (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 (ГМ)

(определяются измерениями), масса брутто (трафаретная или определенная взвешиванием) и характеристики грузового помещения(техническая характеристика судна).

Каждое ГМ характеризуется габаритными (наибольшими) размерами и массой ГМ брутто. Комплексным показателем ГМ являетсяудельный объем

ГМ (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 ГМ

4

остается неизменным в процессе всего перемещения груза.

При размещении нескольких ГМ рядом (в штабеле) невозможно их разместить так плотно, чтобы между ними не было пустот. При загрузке грузового помещения, пустоты образуются не только между ГМ, но и между ГМ 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 ГМ.

Поэтому для определения УПО используется коэффициент трюмной ук-

ладки (КТР), который учитывает такую зависимость увеличения объема. Значение можно определить при помощи графика(рис. 1). На рис. 1 на-

именования помещений указанны сокращенно (трюм – тр., твиндек – тв.) с соответствующим номером помещения. Если наименование помещениянеизвестно или КТР определяется в целом по судну, то используется кривая линия с индексом «С» (среднее).

Рис. 1. График коэффициентов трюмной укладки

Для определения К необходимо рассчитать значениесуммы ширины и

ТР

высоты ГМ (bМ + hМ), выраженное в метрах.

Значение (bМ + hМ) откладывается на горизонтальной оси графика (рис. 1) от которой проводится перпендикуляр до кривой линии, соответствующей

5

заданному помещению. От точки пересечения этих линий(перпендикуляра и кривой) проводится горизонтальная линия до пересечения с вертикальной осью

и определяется значение К . Значение К определяется смаксимально воз-

ТР ТР

можной точностью, но не менее двух знаков после запятой.

Например, необходимо определить КТР для груза с размерамиbМ = 80 см и hМ = 30 см для его размещения в твиндеке № 3.

Определяем значение суммы (bМ + hМ), выраженное в метрах: 0,8 + 0,3 = 1,1. Откладываем это значение на горизонтальной оси графика (ось (b + h), м) – точка А (рис. 2). От точки А проводим перпендикуляр(вертикальную линию) до кривой линии, соответствующей твиндеку № 3 (кривая линия с индексом тв. 3) и находим точку пересечения Б. От точки Б проводим горизонтальную линию (влево) до пересечения с вертикальной осью (ось КТР) находим точку В.

Рис. 2. Схема определения КТР

Определяем между какими ближайшими значениями КТР находится точка В. В данном случае это 1,3 и 1,4. Разделяем этот участок условно на 10 частей и определяем значение КТР, которое равно 1,31.

Результат определения КТР оформляется в следующем виде

(bМ + hМ) = 0,8 + 0,3 = 1,1 м ® КТР = 1,31.

Если значения (bМ + hМ) меньше или больше, чем указано награфике (рис. 1), то соответствующая кривая линия продолжается в меньшую или большую сторону с тем же масштабом оси (b + h). При этом значение КТР бу-

дет приближаться к единице с приближением (bМ + hМ) к нулю, т. е. КТР не может быть меньше единицы.

Вместе с тем, при штабелировании грузов, возможно пересечение (перекрытие) габаритных объемов (VМ) рядом расположенных ГМ. Такое пересечение связано либо с отличием геометрической формы груза от параллелепипеда,

либо мягкостью тары (самого груза). При мягкой таре происходит деформа-

ция (изменение линейных размеров) ГМ под воздействием статической нагрузки, что изменяет габаритный объем. После удаления такого воздействия стати-

ческой нагрузки, первоначальные размеры и объем восстанавливаются.

6

Степень пересечения габаритных объемов (VМ) при штабелировании и за-

грузке на судноучитывается 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).

Т. о., при расчете УПО, необходимо использовать коэффициент трюм-

ной укладки (К¢ТР), который учитывает изменение объема не только при за-

По шифру помещения в табл. 2 находится строка с соответствующим шифром, и по этой строке определяется и выписывается:

üнаименование грузового помещения; üгрузовместимость, грузового помещения м3; üраспределенный вес грузового помещения, т.

По шифру груза в табл. 2 находится строка с соответствующим шифром, и по этой строке для двух грузов определяется и выписывается:

üвид тары;

üразмеры ГМ (ℓМ´bМ´hМ), см; üмасса ГМ брутто (gМ), кг.

Для грузов цилиндрической формы (бочка, барабан) в табл. 2 указываются размеры ГМ как ÆМ´hМ, то есть ℓМ и bМ равны диаметру (Æ), таким образом для расчетов принимаем ℓМ = Æ, bМ = Æ.

¬Далее производим расчет VМ, UМ, КТР, К¢ТР и U, который можно представить в протоколе параллельно для обоих грузов или сначала для одного, а потом – для другого. Расчетные значения первого (1) и второго (2) груза можно обозначать дополнительным индексом номера(например, VМ1, UМ1, VМ2, UМ2) или буквы вида тары.

Так как метрической единицей размеров являетсяметр, перед расчетом

7

габаритных объемов ГМ (VМ) длину ℓМ, ширину bМ и высоту hМ выражаем (пе-

реводим) в метрах и рассчитываем VМ, м3

VМ = ℓМ × bМ × hМ.

Таблица 2

Значения UМ определяется с точностью не менее, чем три значащих цифр после запятой.

После чего определяем коэффициенты трюмной укладки КТР. Для этого сначала вычисляем значение суммы ширины и высоты первого ГМ (bМ + hМ), выраженное в метрах. Эту величину откладываем на графике(рис. 1) и находим значение КТР для заданного грузового помещения и первого груза. Записываем результат определения в виде

(bМ + hМ) = … ® КТР = …

Затем повторяем аналогичные действия для второго груза.

Далее определяем коэффициенты трюмной укладкис учетом формы грузов К¢Тр. Для этого, по заданному виду груза, определяется соответствующий КФ и производим расчет

8

К¢ТР = КТР × КФ.

Если форма груза не известна (не задана), то Кф не учитывается, т. е. КФ =

1.

После чего рассчитываем УПО обоих грузов U, м3/т:

U = UМ × К¢ТР.

¬Далее определяем удельную грузовместимость заданного грузового помещения судна w, м3/т

w = W / Р.

Значения U и w определяется с точностью не менее чем три значащих цифр после запятой.

Рассчитываем загрузку (Q) грузового помещения.

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 грузом QЛ и QТ (т), определяется в результате решения системы двух уравнений с двумя неизвестными

QТ + QЛ = P

QТ × UТ + QЛ × UЛ = W,

где UТ – УПО «тяжелого» груза, м3/т; UЛ – УПО «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 и 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 соответствующиечисленные значения P, W, UЛ, UТ, произведя вычисления, получим два значения количества (загрузки)

– для «легкого» и «тяжелого» грузов.

¬После определения загрузки помещения (Q или QТ и QЛ), рассчитываем

9

количество ГМ, которое поместится в грузовое помещение, шт. N = [Q / gМ].

Значение N – целая часть результата деления. При определении N, с начала записывается полученный результат (без отбрасывания дробной части), а потом – значение N, которое принимается для дальнейших расчетов. Например, N = [Q / gМ] = [150,3 / 0,052] = [2890,38] = 2890.

Значения KP и KW определяется с точностью не менее чем три знака после запятой.

Лабораторная работа № 2. Определение уровня заполнения емкости танка

Цель работы. Ознакомление с методикой определения количества наливного груза в танке в зависимости от конкретных температурных условий и свойства груза.

Общие указания. Плотность наливных грузов зависит оттемпературы,

поэтому одна и та же масса груза при разных температурах занимаетразный объем, что может привести к разливу нефтепродуктов или нерациональному использованию емкости танков.

При наливе танки необходимо заполнить так, чтобы на переходе, при повышении температуры, объем нефтепродуктов не превысил объем танка и не было его переполнения приводящего к переливу– разливу груза. Разлив нефте-

продуктов ведет к большимматериальным потерям из-за уменьшения количе-

ства груза и штрафов за загрязнения окружающей среды.

С другой стороны, при максимальной температуре на переходе в танке не должно быть пустот, т. е. при загрузке танки должны быть заполнены до максимально возможной величины. Наличие недогрузки танков (пустот) приносит материальные потери (в меньшей степени, чем разлив), так как перевозка «воздуха» не оплачивается.

Т. о. необходимо прекратить загрузку танкера в определенныймомент

10

времени, когда его загрузка не превысила критических значений. Такая задача возникает только в том случае, когда груз в дальнейшем нагревается (из-за повышения температуры окружающей среды) и расширяется, т. е. при переходе из холодной зоны в более теплую. При переходе из теплой зоны в холодную, танкер просто загружается до своей грузоподъемности.

В любой случае танкер(отдельные танки) не загружается на весь свой объем, так как должен оставаться определенный свободный объем в расчете на расширение при «малом дыхании» (суточном расширении) танка.

Для определения момента окончания загрузки танкера необходимо определить количество Q (объем V) груза, который будет загружаться в каждый танк. В свою очередь Q (V) груза зависит от уровня заполнения отдельных танков, поэтому его определение и являетсяосновной задачей при загрузке танкера.

Для определения расчетного уровня налива груза в танке необходимо: üзнать плотность (r) при наливе и при максимальной температуре; üзнать коэффициент объемного расширения (b) наливного груза; üиметь калибровочные таблицы танков (табл. 1); üиметь надежные приборы для определения уровня груза.

Все современные танкера оборудованы дистанционными замерными устройствами, позволяющими постоянно контролировать уровень груза в танке и его температуру.

ØТемпература в танке измеряется при помощи датчиков.

Точность измерения температуры при определении количества груза на борту является наиболее важным фактором. На точность определения количества груза влияет не только разница между температурой окружающей среды и температурой груза, но и время, в течение которого после окончания погрузки происходит определение температуры груза. Иногда для того, чтобы температура груза стабилизировалась, т. е. стала одинаковой по всей массе груза, должно пройти достаточно много времени(20 – 30 часов). На судах же замеры и подсчет груза осуществляются сразу же после окончания погрузки. Так как в грузовом танке наблюдается температурное расслоение груза, замер температуры необходимо производить на нескольких уровнях танка(не менее 2-х). В зависимости от типа судна и свойств перевозимых грузов, температурные датчики должны обеспечить точность определения температуры в довольно широком диапазоне – от –10°С до +90°С.

Сейчас самыми распространенными температурными датчиками, используемые на танкерах, являются:

üрезисторные термометры; üтермисторы; üгазовые термометры;

üтермометры с наполнителем (спиртовые, ртутные и пр.).

Влияние погрешности в определении температуры груза иногда гораздо выше, чем точность некоторых термометров. Так, для грузового танка глубиной 10 метров, погрешность температуры в ±0,5°С, вызывает изменение уровня груза на ±6 мм, при минимальной точности мерительного устройства в±2 мм, а