Вантажознавство. МВ до лабораторних та практичних занять

51

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

Рис. 3 Схема розташування штабелів на двох площадках

Довжина штабеля визначається шириною та висотою штабеля, його формою і величиною парії вантажу (Q), яка підлягає штабелюванню.

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

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

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

кількість і ширину (ВПЛ) площадки (площадок), м;насипну масу вантажу , т/м3.

Так як необхідно визначити лінійні розміри штабеля, то спочатку за заданій кількості вантажу для кожної марки вугілля визначаємо об'єм відповідних штабелів, м3

VШТ = QШТ / .

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 колії 2 м, а від осі залізничної колії 2,5 м (див. рис. 2 та 3), то ВШТ визначаємо з наступного виразу, м

52

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 / .

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

tg = H / (1/2 ВШТ).

Для штабеля кожної марки вугілля можлива одна із трьох ситуацій:

53

1. Якщо tg < 0,5774 ( < 30 , тому що tg30 = 0,5774 ), то розмі-

щення вантажу в штабелі у вигляді клина (рис. 4, а – лінія 1) не можливо, тому що не може бути менше 30°. Це може бути, тільки якщо спеціально розрівнювати штабель для зниження кута , але на практиці це не застосовується. Тоді необхідні дані для подальшого розрахунку довжини штабеля (L) наступні:

= 30° (підвищуємо до мінімально можливого);форма штабеля – обеліск (рис. 4, а – лінія 2);

приймаємо: H = H ; VОБ = VШТ; B = ВШТ;розраховуємо сторону основи A

A = 2 H / tg .

Рис. 4. Визначення форми штабеля

2. Якщо 0,5774 < tg < 1,0 (30 < < 45 , тому що tg45 = 1), то необхідні дані для подальшого розрахунку довжини штабелі (L) наступні:

– 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.

54

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. 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).

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.

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 вантажопідйомності.

У будь-який випадку танкер (окремі танки) не завантажується на весь свій об'єм, тому що повинен залишатися певний вільний об'єм, який

55

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 температурних 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). 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:

резисторні термометри;термістори;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 глиби-

57

погоди або за довідковою літературою (наприклад, Атласу океанів).

Для 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 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 по-друге, 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.

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.

58

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, 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 ко-

59

ефіцієнт об'ємного розширення .

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

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,