Вантажознавство. МВ до лабораторних та практичних занять

10

повинне виконуються умова U < й для нього приймаємо UТ = U. Виразивши QТ через QЛ, та підставивши його в систему рівнянь і пе-

ретворивши її, одержимо

QТ = P – QЛ

QЛ = (W – P UТ) / (UЛ – UТ).

Підставивши в систему рівнянь відповідні чисельні значення P, W, UЛ, UТ та зробивши обчислення, одержимо два значення кількості (завантаження) – для «легкого» і «важкого» вантажів.

Після визначення завантаження, розраховуємо кількість вантажних місць, що поміститься у вантажне приміщення, од.

N = [Q / gМ].

Значення N – ціла частина результату ділення.

Якщо визначені (розраховані) дві кількості вантажу (QТ і QЛ), то роз-

де gМТ і gМЛ – маса місця, відповідно, «важкого» та «легкого» вантажу, т. Якщо при розрахунку N було отримано ціле значення, то приймаємо

Q' = Q (Q'Т = QТ, Q'Л = QЛ). Якщо ж N дробове число й здійснювалося округлення шляхом відкидання дробової частини, то уточнюється заван-

Лабораторна робота № 2. Формування пакетів сортового металу та розрахунок питомого навантажувального об'єму

Мета роботи. Ознайомлення з методикою формування пакетів із сортового металу складної геометричної форми.

Загальні вказівки. До сортового металу відносяться: прямокутні й круглі заготівлі, куточок, швелер, двотавр, тавр, шпунт, рейки й інші фасонні профілі, арматурна сталь, труби діаметром до 200 мм.

Багато видів сортового металу мають складну геометричну форму та при їхньому перевезенні й зберіганні можлива наявність великих порожнеч між окремими вантажними місцями. Для раціонального використання перевантажувальної техніки й транспортних засобів, а також для зменшення порожнеч, сортовий метал часто пакетують (формують зв'язуван-

11

ня). При такому пакетуванні габаритні об'єми окремих вантажних місць значно перекривають один одного. Тому питомий об'єм пакета (зв'язування) сортового металу набагато менший, ніж сума об'ємів окремих вантажних місць, які його складають. При завантаженні зв'язування на судно зменшення об'єму можна врахувати за допомогою К ТР, який у свою чергу враховує КФ вантажу. Значення такого коефіцієнта трюмного укладання, як правило, менше одиниці.

Значення КФ сортового металу, у свою чергу, змінюється в залежності від кількості вантажних місць, що складають зв'язування, та їхнього взаємного розташування. Таким чином, при постійному UМ одиниці сортового металу, можуть бути отримані різні значення ПНО.

При формуванні зв'язування, вантажні місця які його складають, повинні бути покладені так, щоб габаритний об'єм зв'язування був найменшим. При формуванні зв'язування кількість вантажних місць у ньому визначається рекомендованою масою або бажаними розмірами зв'язування.

Маса зв'язування залежить від маси одного профілю, яка у свою чергу визначається розмірами та матеріалом, з якого виготовлений профіль. У більшості довідкової літератури приводиться маса погонного метра (q). Маса погонного метра використовується в тому випадку, коли маса кожного метра всього профілю (або іншого виробу) однакова по всій його довжині.

Перетин зв'язування повинен наближатися до квадрата, тому що зв'- язування, яке має більшу висоту, буде нестійким при укладенні, а більшу ширину – буде «зруйноване» (зім'яте) при перевантаженні. Допускається незначне відхилення від квадратного перетину зв'язування, яке обумовлене конкретними розмірами профілів і обмеженнями за масою зв'язування.

При формуванні зв'язування необхідно враховувати послідовність укладання профілів у зв'язування. Тобто при формуванні зв'язування, воно не повинна розвалитися (повинно бути стійким) до моменту його скріплення (ув'язування).

Уроботі розглядаються окремі види сортового профілю (куточок, двотавр, швелер). Для формування зв'язування основне значення мають наступні характеристики профілю: ширина (b), висота (h), товщина (d), зовнішній вигляд (рис. 1).

Уроботі приймається, що:

товщина профілю d однакова за всім профілем;

для рівнобічного куточка задається тільки одна величина h (b = h);при формуванні зв'язування, зазори (порожнини) між окремими

профілями дорівнюють 1 мм;маса зв'язування повинна бути від 2 до 3 т;

допускається відхилення зазначеної маси не більш ніж на 25 .

12

Рис. 1. Перетини профілів

Робота умовно складається з декілька етапів:

на першому – визначається питомий об'єм місця (UМ) кожного виду профілю;

на другому – кількість профілів за шириною (nb) і висотою (nh) зв'я- зування;

на третьому – лінійний розмірів зв'язування (bС і hС), коефіцієнт форми (КФ) і ПНО зв'язування (U).

Порядок виконання роботи. Відповідно до заданого варіанта, з табл. 1 для кожного виду профілів (пропонується два види) виписуються зна-

чення h, b, d, ℓ, q.

Для кожного виду профілю визначаємо довжину ℓМ, ширину bМ, ви-

де q – маса одного погонного метра профілю, кг/м.

Спочатку розраховується питомий об'єм місця (UМ) кожного заданого виду профілю.

UМ = (ℓМ bМ hМ) / gМ.

При розрахунку UМ, довжину ℓМ, ширину bМ і висоту hМ виражаємо (переводимо) у метрах, а масу місця брутто gМ, виражаємо (переводимо) у тоннах.

Значення UМ визначається з точністю не менш ніж три знаки після коми.

Далі здійснюємо визначення кількість профілів за шириною (nb) і висотою (nh) зв'язування для кожного виду профілю окремо.

Для точності розрахунків при формування зв'язування, значення b, h і d виражаються в міліметрах. Всі розрахунки здійснюються з точністю не менш двох знаків після коми.

13

Таблиця 1

Визначення кількість профілів у зв'язуванні з куточка. Формування зв'язування здійснюється з урахуванням послідовності

укладання, тому куточок повертається й укладається в іншому положенні (рис. 2, а), ніж було зазначено на рис. 1.

Таке розташування куточка правомочне, тому що VМ не зміниться, а ширина зв'язування bС при цьому буде дорівнює значенню «с» (рис. 2, б).

Так як сторони куточка (b і h) розташовані під кутом в 90 , скористаємося теоремою Піфагора для визначення значення «с», мм

14

Рис. 2 Послідовність формування зв'язування куточка

Сформоване зв'язування повинно мати форму квадрата в перетині (наближатися до нього) тому приймаємо, що висота зв'язування (hС) дорівнює його ширині (bС).

Визначаємо скільки (кількість (n)) куточків поміститься у зв'язування такого розміру, і яка буде маса (gС) такого зв'язування.

Спочатку розглядаємо ситуацію коли кількість куточків за шириною зв'язування nb дорівнює одиниці (nb = 1), тоді

hС = bС = с.

З рис. 2, б видно, що самі куточки розташовуються не відразу на поверхні опори (підлоги), а є певний зазор ( h). Тому спочатку визначимо цю величину.

Висота прямокутного трикутника ( h) ділить гіпотенузу (с), пропорційно величинам катетів (b і h) (рис. 2, а).

Якщо трикутник рівнобічний (b = h), то гіпотенуза (с) ділиться на-

впіл

сb = сh = с / 2.

Якщо трикутник нерівнобічний (b h), то гіпотенуза (с) ділиться пропорційно величині відповідних катетів

Знаючи величини катета сb (сh) і гіпотенузи b (h), визначаємо значення величини другого катета ( h), мм

h = b2 − cb2

15

Для рівнополичного (рівнобічного) куточка (якщо b = h) h = с / 2. Тоді висота зв'язування, яка залишається для розміщення куточків

складе hС – h. Кожний куточок по висоті займає місце, яке дорівнює сумі товщини куточка (d) і величини зазору між ними (z). Виходячи із цього, визначаємо кількість куточків у зв'язуванні за висотою (nh), од.

nh = (с – h) / (d + z),

дробове значення nh округляється до цілого числа.

Зазор z утворюється між окремими профілями через шорсткість і нерівність їхньої поверхні. У розрахунках приймаємо z = 1 мм.

Визначаємо загальну кількість куточків у зв'язуванні (n), од.

n = nb nh.

Далі визначаємо масу зв'язування (gС), т

gС = n gМ.

Отримана маса порівнюється із припустимою, при цьому можливо наступні ситуації:

маса зв'язування більше 3,75 т – кількість куточків за висотою зменшується, доти, поки gС не стане менше 3,75 т;

маса зв'язування більше 1,5 т але менше 3,75 т – кількість куточків за висотою не міняється;

маса зв'язування незначно менше 1,5 т – кількість куточків за висотою збільшується, доти, поки gС не стане більше 1,5 т;

маса зв'язування значно менше 1,5 т – кількість куточків у зв'язуванні за висотою й шириною перераховується.

У перших трьох випадках розрахунок кількості куточків (n) у зв'язуванні на цьому закінчуємо й переходимо до визначення розміру зв'язування. Якщо кількість куточків мінялася (перша й третя ситуації), то nh і gС уточнюються.

Перерахування кількості куточків здійснюється в наступній послідовності, при цьому всі величини значень для розрахунку (с, h, d) виражаються в мм.

За шириною зв'язування розташовуємо два куточки (nb = 2) (рис. 2, в), тоді з урахуванням зазору між двома стопками (рядом розташованими) куточків в 1 мм одержимо hС, мм

hС = bС = (2 с + z).

Тоді кількість куточків за висотою (nh) складе, од.

nh = ((2 с + z) – h) / (d + z).

Після чого повторюється розрахунок n і gС. При ширині зв'язування в три куточки (nb = 3)

nh = ((3 с + 2 z) – h) / (d + z) й ін.

Перерахунок, зі збільшенням ширини зв'язування, триває доти, поки маса зв'язування стане припустимою.

16

Визначення кількість профілів у зв'язуванні із двотаврової балки (швелера).

При формуванні зв'язування із профілів зазначеної конфігурації взаємне розташування окремих місць може бути довільним. При цьому необхідно тільки, щоб об'єм сформованого зв'язування був найменшим. Приклади найбільш типового взаємного розташування окремих профілів наведені на рис. 3.

Рис. 3. Приклади схеми зв'язування двотавра та швелера

При формуванні зв'язування необхідно, крім дотримання квадратного перетину, щоб кількість профілів за шириною (nb) було однаковим у всіх рядах за висотою. При формування зв'язування, після скріплення (ув'- язування), його можна перевертати (міняти висоту й ширину) за умовою стійкості зв'язування й у такому положенні. Формування можна робити відразу в переверненому виді, маючи на увазі перевертання (кантування) зв'язування після скріплення (див. зв'язування двотаврової балки рис. 3).

Для формування зв'язування розраховуємо попередньо необхідну кількість профілів (n ), виходячи з його маси у 2 т, од.

n = 2 / gМ.

Дробове значення n округляється до цілого числа.

Виходячи з значення n і співвідношення ширини (bМ) та висоти (hМ) профілю визначається їхнє просторове розташування й формується зв'язування. В разі необхідності, n може бути змінено.

Тепер можна приступитися до визначення лінійних розмірів зв'я- зування (ℓС, bС, hС), коефіцієнта форми (КФ) і ПНО зв'язування (U).

Визначення лінійних розмірів зв'язування (ℓС, bС, hС) і коефіцієнта форми (КФ) здійснюється в мм, з урахуванням зазорів між профілями в 1 мм за шириною та висотою зв'язування. Всі розрахунки здійснюються з точність не менш двох знаків після коми.

Приступаємо до визначення розмірів зв'язування куточка – довжини (ℓС), ширини (bС) і висоти (hС), мм

Далі визначаємо розміри зв'язування двотаврової балки (швелера)

– довжини (ℓС), ширини (bС) і висоти (hС), мм.

Довжина зв'язування (ℓС) визначається довжиною вантажного місця

(ℓМ), тобто ℓС = ℓМ.

Ширина зв'язування (bС) визначається шириною профілю (b), його товщиною (d), кількістю профілів за шириною зв'язування (nb) і їхнім взаємним розташуванням.

Висота зв'язування (hС) визначається висотою профілю (h), його товщиною (d), кількістю шарів (рядів) профілів за висотою зв'язування (nh) і взаємним розташуванням профілів у кожному шарі (ряді).

Наприклад, зв'язування сформоване з 5 двотаврових балок (рис. 4).

Рис. 4. Схема зв'язування з 5 двотаврових балок

Довжина зв'язування (ℓС) дорівнює довжині вантажного місця (ℓМ), тобто ℓС = ℓМ.

Ширину зв'язування (bС) в прикладі визначаємо з наступного виразу

bС = b + z + d + z + b + z + d + z + b = 3 b + 2 d + 4 z.

Висоту зв'язування (hС) в прикладі визначаємо з наступного виразу hС = h + z + d

Далі визначаємо масу зв'язування для кожного виду профілю (gС), т

gС = n gМ.

Розраховуємо коефіцієнт форми для кожного виду профілю (КФ)

КФ = (bС hС) / (bМ hМ n).

Тепер визначаємо коефіцієнт трюмного укладання (КТР) для кожного отриманого зв'язування. Для цього розраховуємо значення (bС + hС) для кожного виду профілю в метрах і визначаємо значення КТР за графіком

18

(рис. 5).

Рис. 5. Графік коефіцієнтів трюмного укладання

На рис. 5 наведений графік залежності КТР від значення (b + h) зв'я- зування в цілому по судну, тобто використовується крива лінія з індексом «С» (середнє).

Алгоритм визначення значення КТР описаний у лабораторній роботі

№ 1.

Записуємо результат визначення КТР у вигляді

(bС + hС) = … → КТР = …

Розраховуємо коефіцієнт трюмного укладання з урахуванням форми вантажу К ТР

К ТР = КТР КФ.

Після чого розраховуємо ПНО для кожного виду профілю U, м3/т

U = UМ К ТР.

Значення U визначається з точністю не менш ніж три знаки після коми.

У протоколі приводяться схематичне зображення кожного отриманого зв'язування. Схеми зв'язування повинні бути такими, щоб за них можна було визначити кількість профілів за шириною та висотою, а також взаємне розташування профілів у зв'язуванні (див. рис. 2, 3, 4).

Лабораторна робота № 3. Визначення маси вантажів за осіданням судна

Мета роботи. Ознайомлення із практичними методами визначення кількості масового вантажу за різницею водотоннажності судна.

Загальні вказівки. Визначення маси більшості навалочних вантажів на судні часто пов’язано з певними труднощами. Найпоширенішим і від-

19

носно простим методом визначення кількості вантажу на судні є визначення за різницею об'ємної водотоннажності, або, як часто говорять, за осіданням судна.

Водотоннажність судна (D) – маса судна або маса води, витиснутої судном, яке плаває за деякої ватерлінії рівноваги. Водотоннажність і об'є- мна водотоннажність V, яка дорівнює об'єму витиснутої судном води, зв'- язані залежністю

D = V = СВ L B Т,

де – щільність морської води, т/м3; СВ – коефіцієнт загальної повноти корпуса судна; L – довжина судна, м;

B – ширина судна, м; Т – осідання судна, м.

Водотоннажність судна в процесі експлуатації змінюється в широких межах. У якості основних вагових експлуатаційних характеристик судна розрізняють наступні.

Водотоннажність судна в порожньому стані (DПО) – маса судна, готового для виходу в море, з усім постачанням, водою в головних механізмах, котлах, конденсаторах та їхніх трубопроводах, але без вантажу, пасажирів, екіпажу, багажу, палива, води, масла й всіх інших запасів що витрачаються.

Водотоннажність у повному вантажу (DГР) – водотоннажність судна при найбільшому припустимому осіданні до вантажної марки, що включає в себе водотоннажність в порожньому стані та масу вантажу, пасажирів, екіпажу, багажу, запасів що витрачаються, палива, води та масла.

Дедвейт або повна вантажопідйомність судна (DW), який є різницею водотоннажності в повному вантажу та водотоннажності судна в порожньому стані

DW = DГР – DПО.

Дедвейт судна можна також представити як суму маси вантажу та запасів, які можна прийняти на судно

DW = G + Σg.

де G – маса вантажу, т;

Σg – сума змінних суднових запасів, т.

Для визначення маси вантажів за різницею водотоннажності в завантаженому та порожньому станах, судна забезпечені спеціальними вантажними шкалами або таблицями вантажного розміру (гідростатичними таблицями). За ними, залежно від величини занурення (за осіданням), визначається водотоннажність судна.

При визначенні маси вантажів варто враховувати зміну запасів (палива, мастил, прісної води, баласту, господарських і фекальних вод й ін.), яка відбувається під час виконання вантажних операцій. Для цієї мети су-