Вантажознавство і технологія вантажних операцій. МВ до практичних занять

40

Рис. 4. Визначення форми штабеля

– дорівнює отриманому розрахунковому значенню; форма штабеля – клин;

приймаємо: H = H ; VКЛ = VШТ; B = ВШТ.

3. Якщо tg > 1,0 ( > 45 ), а це не можливо, тому що не може бути більше 45°, тобто більше припустимого значення (рис. 4, б – лінія 1). Теоретично, за допомогою різних штучних дуже коштовних методів, можливе підвищення, але на практиці це не застосовується. При висоті відсипання H і фактичному значенні 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 дані для подальшого розрахунку довжини штабелі (L) наступні:

= 45° (знижуємо до максимально можливого); форма штабеля – клин (рис. 4, б – лінія 2); приймаємо: VКЛ = VШТ; B = ВШТ; перераховуємо висоту H убік зменшення

H = ВШТ tg / 2.

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

Для визначення довжини штабелів L, використовуються розрахункові формули визначення об'ємів штабелів у вигляді клина та обеліска (див. раб. № 4). 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).

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

Практична робота № 7. 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 температу-

41

ри, 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 (під час перевезення), 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.

Таким чином необхідно припинити завантаження танкера в певний момент 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 в/п.

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: знати щільність ( ) вантажу при наливі та при максимальній температурі; знати коефіцієнт об'ємного розширення ( ) наливного вантажу; мати калібровані таблиці танків (табл. 1); мати надійні прилади для визначення рівня вантажу.

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

Температура 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 однаковою 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 необ-

42

хідно 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.

Таблиця 1. Калібровані таблиці ємності танків

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

резисторні термометри; термістори;

43

газові термометри; термометри з наповнювачем (спиртові, ртутні та ін.).

Вплив погрішності у визначенні температури вантажу іноді набагато вище, ніж точність деяких термометрів. Так, для вантажного танка глибиною 10 метрів, погрішність температури в ±0,5 С, викликає зміну рівня вантажу на ±6 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.

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

Для визначення рівня вантажу в танку використовують різні методи та типи приладів.

Поплавкові міряльні пристрої є одним з найпоширеніших типів міряльних пристроїв через їхню надійність і простоту устрою. У них чутливим елементом 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 – СВЧ, 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).

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

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

Закритий спосіб – вимір рівня вантажу в танку та відбір проб здійснюються закритим способом, з використанням стаціонарних або переносних пристроїв, які обладнані газовими затворами (Vapour Locks), що не допускає проникнення парів з атмосфери танка в навколишнє середовище.

44

Кожному значенню об'єму в каліброваній таблиці (табл. 1) відповідають значення висоти рівня вантажу та порожнечі. Тому замість каліброваних таблиць можна використовувати відповідні калібровані шкали рівнемірів.

Рис. 1. Способи виміру рівня та відбору проб вантажу

У довідковій літературі та у документах на вантаж, як правило, приводиться щільність при 20 С ( 20). Для ряду вантажів у нормативних документах наведені таблиці зміни щільності (об'єму 1 т) залежно від температури.

Але часто виникає питання визначення (перерахунку) щільності для потрібної температури. Перерахування для потрібної (розрахункової) температури здійснюється за наступною формулою

Р = + (t – tР),

де і Р – відповідно щільність при відомій і розрахунковій температурі, т/м3; t і tР – відповідно відома та розрахункова температура, С;

– коефіцієнт об'ємного розширення вантажу, т/м3 град.

Коефіцієнти об'ємного розширення наливних вантажів залежать від щільності (густини), природи наливного вантажу і часто додаються до документів на вантаж.

Якщо відомо (визначена) щільність при наливі ( Н) і треба визначити щільність при максимальній температурі ( MAX), вона визначається з виразу

MAX = Н + (tН – tMAX).

Порядок виконання роботи. Відповідно до заданого варіанта визначаємо та виписуємо з табл. 2:

номер заданого танка;

температуру вантажу при наливі (tН), С;

максимальну температуру вантажу на переході (tMAX), С; щільність вантажу за довідником ( 20), т/м3.

Залежно від значення щільності вантажу 20 з табл. 3 визначаємо коефіцієнт об'ємного розширення .

Таблиця 2

45

Для цього знаходимо в табл. 3 рядок із двома значеннями , між якими попадає задане значення 20, і, навпроти, зі стовпчика вибираємо його значення.

Таблиця 3. Коефіцієнти об'ємного розширення нафтопродуктів

Наприклад, 20 = 0,9932 т/м3. Знаходимо в табл. 3 значення , між якими перебуває значення 0,9932. Це останній рядок третього стовпчика де границі зміни = 0,9900 – 1,0000, тобто 0,9900 < 0,9932 < 1,0000. У сусідньому стовпчику (праворуч) за цим рядком визначаємо значення = 0,000515.

Знаючи температури при наливі tН і максимальну на переході tMAX, розраховуємо щільність при наливі Н та максимальній температурі MAX, т/м3

MAX = 20 + (20 – tMAX); Н = 20 + (20 – tН).

Розрахунки Н та MAX необхідно робити з тією же точністю, з якої наведено .

За каліброваними таблицями танків (табл. 1) знаходимо для заданого танка максимальний об'єм (ємність) VMAX, який може зайняти вантаж при tMAX.

46

Для цього в табл. 1 знаходимо заданий танк і у відповідному стовпчику об'єму (ємності) вибираємо максимальне (найбільше) значення із всіх наведених у цьому стовпці.

Визначаємо розрахункову масу вантажу QР при цій температурі, т

QР = VMAX MAX.

Так як кількість (маса) вантажу від температури не залежить, то можемо визначити об'єм вантажу при наливі VН, м3

VН = QР / Н. (1)

У каліброваній таблиці знаходимо (виписуємо) табличний об'єм VТ (м3), значення якого найбільш близьке до розрахованого об'єму VН. Для цього в табл. 1 для заданого танка в колонці об'єму (ємності) знаходимо два найближчих (сусідніх) об'єми, між якими перебуває значення VН.

Позначимо менше з них VМ, а більше – VБ.

Спочатку знаходимо різницю (прирощення) VМ між VН і нижнім (меншим) значенням VМ

VМ = VН – VМ.

Після цього знаходимо різницю VБ між VН і верхнім (більшим) значен-

ням VБ

VБ = VБ – VН.

Якщо VМ > VБ, то VТ = VБ.

Якщо VМ < VБ, то VТ = VМ.

Якщо VМ = VБ, то VТ = VМ або VТ = VБ на розсуд студента.

Розрахунки VН, QР, VМ, VБ, V здійснюються з точністю до трьох знаків після коми.

Наприклад, VН = 380,37 м3, танк № 1. У каліброваній таблиці (табл. 1) танка № 1 у стовпчику ємності значення VН потрапить між 385,4 і 372,6, відповідно VБ = 385,4 м3, а VМ = 372,6 м3.

Розраховуємо VМ = 380,37 – 372,6 = 7,77 м3 і VБ = 385,4 – 380,37 = 5,03

м3.

Так як VМ > VБ (7,77 > 5,03), то VТ = VБ = 385,4 м3.

За рядком з об’ємом, який відповідає VТ, визначаємо (виписуємо) табличні значення:

висоти рівня вантажу hУТ, м; висоти порожнечі hПТ, м;

кількість м3, яке треба залити (злити) у танк, щоб рівень вантажу змінився на 1 см , м3/см.

Тому що табличні значення VТ, hУТ, hПТ розташовані в одному рядку, то визначити їхнє значення можна не тільки за VТ, але й за hУТ або hПТ.

Алгоритм знаходження hУТ або hПТ за відомим (визначеним) значенням hУ або hП, аналогічний знаходженню VТ.

Визначаємо прирощення (зміну) розрахованого об'єму до табличного V,

Так як VТ може бути як більше, так і менше VН, то значення V може ма-

Наявність негативного (позитивного) знака в V і h говорить про напрямок дії з ними:

якщо V і h мають позитивний знак, то щоб одержати з VТ, hУТ і hПТ розрахункові значення, до них треба додати відповідне прирощення (зміну);

якщо V і h мають негативний знак, то щоб одержати з VТ, hУТ і hПТ розрахункові значення, від них треба відняти відповідне прирощення (зміну).

Тоді значення висоти рівня вантажу (hУ) і порожнечі (hП) при наливі ви-

При визначенні hУ й hП варто звернути увагу на знак і розмірність величин які додаються або віднімаються (hУТ, hПТ і h).

Розрахунки здійснюються з точністю до 1 мм, тобто hУ, hП – до третього знака після коми (так як воні в м), а h – до другого (так як воно в см). Розрахунки hУ та hП здійснюються в метрах, тому hУТ, hПТ і h, при їхньому визначенні, повинні бути виражені в метрах.

На практиці часто-густо зустрічається й зворотне завдання, коли заміряють hП або hУ не для завантаження танка, а для визначення за результатами вимірів кількості прийнятого вантажу на танкер або фактичну кількість вантажу на танкері після його перевезення морем, тобто розраховують Q і V.

Для цього в каліброваній таблиці (табл. 1) за значенням hП або hУ знаходять, за раніше описаним алгоритмом, величину hУТ, hПТ, VТ і .

З рівняння 4 визначають h, а за рівнянням 3 – величину V. Після чого з рівняння 2 визначається VН, а за рівнянням 1 – значення QР, що й було потрібно розрахувати.

Практична робота № 8. Знаходження ємності універсального складу

Мета роботи – одержання студентами знань і практичних навичок оцінки проектної ємності універсального складу. У даній роботі студент повинен розрахувати проектну ємність складу універсального портового перевантажувального комплексу (ППК), який складається з одного причалу.

Загальні вказівки. Проектна ємність складу для одного причалу знаходиться як

Є = КСК QC + ЄЗ,

де QC – завантаження судна, т;

КСК – коефіцієнт складності вантажопотоку, що враховує розбіжність строку прибуття вантажу й тоннажу;

ЄЗ – нормативний запас ємності складу, який враховує можливі розбіжності режимів обробки морських суден і рухомого складу суміжних видів транспорту, т.

Коефіцієнт КСК = 1, якщо вантаж відправляється в один порт; КСК = 1,2,

49

Практична робота № 9. Знаходження лінійних розмірів складу

Мета роботи – одержання студентами знань і практичних навичок знаходження лінійних розмірів складу. У даній роботі студент повинен розрахувати довжину й ширину складу для генеральних і навалочних вантажів.

Загальні вказівки. Площа складу генеральних вантажів розраховується по формулі

де Є – розрахункова ємність складу, т;

Кf – коефіцієнт використання корисної площі складу; q – технологічне навантаження від вантажу, т/м2.

Величина технологічного навантаження на підлогу складу знаходиться як

де qТ – нормативне експлуатаційне навантаження на причал у зоні складування вантажу т/м2;

qВ – максимальне навантаження на підлогу складу виходячи з вимог схоронності вантажу, розраховується за умови, коли вантаж укладається на максимально можливу висоту, при якій вантаж, його тара й упакування не ушкоджу-