5_ТОПП учебное пособие. Н. Н. Казаков мво образования Респ. Беларусь, Белорус гос унт трансп. Гомель Белгут, 2009. 207 с
 Скачать 4.82 Mb.
|
|
5 .2 Техническое нормирование загрузки флота Технической нормой загрузки грузового судна называется максимальное количество груза, которое может быть размещено в грузовых помещениях и на открытой палубе судна при определенных технических характеристиках флота, свойствах груза и условиях плавания. Норму загрузки судна заданным видом груза аналитически устанавливают, учитывая два основных ограничения по грузовместимости судна и по гарантированной глубине водного пути ) ; ( min Г э В э э, (5.1) где – максимальное количество заданного груза, которое может быть размещено в грузовых помещениях и на палубе судна, т – максимальное количество груза, при котором судно может безопасно двигаться по участку водного пути с заданной гарантированной глубиной, то есть при выполнении неравенства h H Т Δ г э, (5.2) где Т э – эксплуатационная осадка суднам г минимальная гарантированная глубина судового хода на всем протяжении водного пути, м ∆h – норма минимального запаса воды под днищем судна. Тогда, зная величину осадки судна в груженом состоянии Т р , значение можно установить по одной из формул если неравенство (5.2) выполняется, то судно может безопасно двигаться на всем протяжении водного пути загруженным на полную регистрационную) грузоподъемность р, то есть р Г э Q Q ; (5.3) если неравенство (5.2) не выполняется, то максимальное количество груза, при котором судно может безопасно двигаться поданному участку водного пути определяется формулой о э о р р Г э Т Т Т Т Q Q (5.4) где То осадка судна в порожнем состоянии, м. Максимальное количество груза, которое может быть размещено на судне , можно определить, например, путем сравнения удельной грузовместимости судна w c и удельного погрузочного объема груза w гр Удельная грузовместимость судна определяет объем его грузовых помещений, предназначенный для размещения одной тонны грузоподъемности, и рассчитывается по формуле (2.9) (см. рисунок 4.2). Удельный погрузочный объем груза объем, который занимает одна тонна данного груза. Таким образом, чем груз легче, тем большее Г э Q В э Q Г э Q В э Q 5.2 Техническое нормирование загрузки флота 135 значение принимает его удельный погрузочный объем, например, удельный погрузочный объем древесных опилок составляет 4,10 м 3 /т, а кирпича 0,44 м 3 /т. Грузовместимость судна аналитически можно определить по формуле скл п п тр т, (5.5) где т коэффициент использования объема трюмов V тр – объем трюмов суднам п коэффициент полноты штабеля груза при размещении его на палубе п площадь грузовой палубы суднам средняя высота складирования груза на палубе, определяемая с учетом допустимой удельной нагрузки на палубу, остойчивости судна и видимости судового хода из рубки, м. Если грузовое судно является трюмными палуба судна не приспособлена к перевозке на ней груза, то второй одночлен формулы (5.5 ) принимает нулевое значение. Если же судно является, например, теплоходом-площадкой, то, соответственно, нулевое значение принимает первый одночлен. На практике коэффициенты тип принимают различные значения в зависимости от судна, характеристики рода груза, от схемы размещения его на судне и ряда других факторов. Поэтому в эксплуатационных расчетах при определении грузовместимости флота для большей точности рекомендуется использовать графический метод, который заключается в определении объема занимаемого грузом в грузовых помещениях и (или) на палубе по графическому аппроксимированному изображению штабеля (рисунок 5.1) или плана размещения грузовых мест на судне (грузового плана. На основании сравнения удельной грузовместимости судна и удельного погрузочного объема груза можно сделать заключение о том, является данный груз тяжелым или легким относительно данного судна. Исходя из определения удельной грузовместимости, если w c < гр, то данный груз является легким (то есть при загрузке судна таким грузом он займет всю грузовместимость судна, но при этом грузоподъемность судна будет использована не полностью, рисунок 5.2, б, если w c > гр, то груз является тяжелым (при загрузке им судна его грузоподъемность будет использоваться полностью, а грузовместимость не полностью, рисунок 5.2, в, если же w c = гр, то данный груз является нормальным для данного судна (при загрузке им судна и грузоподъемность, и грузовместимость судна используются полностью, рисунок 5.2, г. Установив значения w c игр, значение параметра может быть определено следующим образом если w c < гр, то судно не может быть загружено таким легким грузом на полную грузоподъемность, так как ограничивающим фактором скл h В э Q 5 ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 136 оказывается его грузовместимость. В этом случае максимальное количество заданного груза, которое может быть размещено в грузовых помещениях и на палубе судна, определяется по формуле гр c В э w V Q (5.6) если гр c w w , то таким тяжелым грузом судно может быть загружено на полную грузоподъемность, то есть р В э Q Q . (5.7) L тр L габ B габ B тр H тр А А А–А а) L тр L габ B габ B тр H тр А А А–А б) L тр L габ B габ B тр H тр А А А–А в) 5.2 Техническое нормирование загрузки флота 137 Рисунок 5.1 – Схемы размещения навалочных грузов на судне а – горками (конусами б – продольным штабелем в – поперечными грядками а) б) в) г) Рисунок 5.2 Графическая интерпретация соотношения удельной грузоподъемности судна и удельного погрузочного объема груза а удельная грузоподъемность судна б удельный погрузочный объем легкого груза в удельный погрузочный объем тяжелого груза г удельный погрузочный объем нормального груза Для определения нормы загрузки судна при одновременной перевозке грузов разных видов с различными удельными погрузочными объемами и, соответственно, разными доходными ставками рекомендуется использовать следующую методику. Для заданного судна строится эпюра загрузки. На рисунке 5.3, для пояснения данной методики, представлены частные случаи эпюры загрузки судна загрузка одним родом груза (тяжелым, нормальными легким. Точке А соответствует полное использование грузоподъемности и грузовместимости судна, точке А полное использование грузовместимости судна и частичное грузоподъемности, точке А полное использование грузоподъемности и частичное грузовместимости. Рисунок 5.3 – Эпюры загрузки судна одним типом груза Задача оптимальной загрузки грузового судна несколькими грузами является решенной, если судно загружено до значения регистрационной грузоподъемности при полном использовании грузовместимости, поэтому, основываясь на положении аналитической геометрии сумма 1 м 3 трюма Тонна легкого груза Тонна тяжелого груза Тонна нормального груза Q с А c c В э w V Q Р В э Q Q А А 2 Для тяжелого груза Для нормального груза Для легкого груза 0 5 ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 138 проекций отрезков ломаной линии на оси координат равна проекции замыкающей, построив эпюру загрузки судна, как показано на рисунках 5.4, 5.5 произведя параллельный перенос прямой ОА 2 до пересечения сточкой А, можно утверждать, что задача решена. Рисунок 5.4 – Эпюра загрузки судна двумя видами груза легкими тяжелым) Рисунок 5.5 – Варианты эпюр загрузки типового судна Q с А А А 2 G л O V т л т с А А G 1 O G 4 V 4 V 1 А А V 3 V 2 G 3 G 2 а) Q э Q с А А G 1 O G 4 V 1 А А V 4 б) Q э 5.2 Техническое нормирование загрузки флота 139 а типовое судно загружено четырьмя грузами массой и грузовместимостью соответственно G 1 , G 2 , G 3 , G 4 (G 1 + G 2 + G 3 + G 4 = э) и V 1 , V 2 , V 3 , V 4 (V 1 + V 2 + V 3 + V 4 = V c ); б типовое судно загружено двумя грузами из четырех массой и грузовместимостью G 1 , G 4 (G 1 + G 4 = э) и V 1 , V 4 (V 1 + V 4 = V c ) В соответствии с представленной на рисунке 5.4 эпюрой можно сделать вывод, что оптимальная загрузка судна будет наблюдаться при погрузке легкого груза в размере л, тяжелого – т тонн, при занимаемом им объеме лит м 3 соответственно. Задача оптимальной загрузки судна по вышеописанной методике для нескольких типов груза может иметь множество вариантов решений (см. рисунок 5.5). В данном случае, для выбора оптимального варианта решения поставленной задачи возникает необходимость применять экономико-математические методы оптимального планирования. При загрузке судна разнообразными грузами, отдельными их партиями или вагонными отправками, причем назначением в различные пункты, рекомендуется составлять грузовой план судна (рисунок 5.6). Грузовым планом судна называется схематический чертеж продольного разреза и плана судна, в грузовых помещениях которого показано размещение отдельных партий груза (условно обозначаются цифрами, как показано на рисунке 5.6). При составлении грузового плана учитываются расположение и объем трюмов судна и полезная площадь его палубы характеристики и количество грузов (удельный погрузочный объем, упаковка, количество мест) по пунктам назначения средства механизации перегрузочных работ во всех пунктах грузовой обработки судна. Грузовой план судна должен предусматривать полную сохранность перевозимых грузов наилучшее использование грузоподъемности и грузовместимости судна удобство и сроки загрузки или разгрузки судна в начальном, промежуточных и конечном пунктах рейса соблюдение правил техники безопасности и пожарной безопасности. Партии грузов назначением в разные пункты должны быть размещены в трюме судна в обратной последовательности географического расположения пунктов их назначения. Трюм IV Трюм III Трюм II Трюм I 7 8 12 3 1 2 9 12 11 3 7 1 10 6 8 12 1 9 2 12 11 1 6 4 5 7 3 5 3 7 4 Рисунок 5.6 Грузовой план судна 5 ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 140 5 .3 Техническое нормирование скорости и продолжительности движения флота Техническая норма продолжительности движения судна по участку водного пути с относительно постоянными условиями судоходства определяется по формуле 5.3 Техническое нормирование скорости и продолжительности движения флотах) где L – протяженность участка с относительно постоянными условиями судоходства, км U – техническая норма скорости движения флота на данном участке, км/сут. Технической нормой скорости грузового самоходного судна или состава является его скорость относительно берега – техническая скорость, устанавливаемая по типам судов (составов) в зависимости от участка пути, направления движения и загрузки, может быть определена по формуле w U υ , (5.9) где υ – расчетная скорость судна (состава, км/сут; w – приращения (+) или потери (–) расчетной скорости, зависящие от направления движения, характеристик судоходного хода и изменения режима движения флота при встречах, обгонах, на перекатах, закруглениях судового хода, км/сут. Расчетная скорость грузового самоходного судна на глубокой спокойной воде для груженого гр и порожнего состояния является его паспортной характеристикой. Значения расчетной скорости грузового самоходного судна при иных значениях эксплуатационной грузоподъемности и, соответственно, осадки могут быть получены графически (рисунок 5.7) или по формулам линейной интерполяции , Т Т Т Т ) ( э р р 0 гр 0 гр υ υ υ υ (5.10) эр гр (5.11) где гр, υ 0 – соответственно скорость судна в груженом ив порожнем состояниях, км/ч; T 0 – осадка судна в порожнем состоянии, м р, Т э – соответственно регистрационная и эксплуатационная осадки суднам р, э регистрационная и эксплуатационная грузоподъемности судна, т. Расчетная скорость состава зависит, прежде всего, от сопротивления воды его движению и тяговых характеристик буксира-толкача, а сопротивление воды, в свою очередь, зависит от формы счала состава, числа барж или секций, их загрузки и многих других факторов. Данные характеристики и параметры могут быть установлены на основании тяговых расчетов. 5 ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 142 t д > R д = R Ускоренное движение Замедленное движение Установившееся движение Стоянка судна Рисунок 5.8 Режимы движения состава (судна) Рисунок 5.7 – Определение расчетной скорости судна (состава) при различной его загрузке Процесс движения судна (состава) характеризуется непрерывным изменением размера движущей силыF д и силы сопротивления воды его движению R . Увеличение или уменьшение соотношения между этими величинами вызывает изменение скорости судна (состава) и режима его движения. В движении баржевого состава, как и любого транспортного судна, выделяют три режима ускоренное (д > R), установившееся (д = R ) и замедленное (д < R ) (рисунок 5.8). При решении тяговых задач все расчеты совершаются для установившегося движения, так как этот режим преобладает над другими повременным характеристикам. Учитывая, что скорость есть функция от сопротивления = ( R ) и движущей силы υ = д, то, зная значения υ , км/ч Т, м υ 0 =20,00 гр =19,50 υ =19,54 100 150 200 250 T 0 р э 5.3 Техническое нормирование скорости и продолжительности движения флота 143 этих функций, графическое решение тяговой задачи сводится к нахождению точки пересечения их графиков, то есть когда выполняется условие установившегося движения судна (состава. Сопротивление воды движению судна зависит от его осадки и увеличивается пропорционально скорости его движения (см. рисунок 2.10) . Для упрощения методик нахождения скорости состава при заданных его характеристиках, в теорию тяговых расчетов введены понятия приведенного сопротивления движению судна r и приведенной силы тяги f (подразд. 2.3). Сила тяги т эквивалент движущей силы, применяемый к составам, то есть т = F д Приведенным сопротивлением называется сопротивление воды движению судна или состава, приведенное к скорости движения, равной 1 мс. По аналогии, приведенная сила тяги – это сила тяги, приведенная к той же скорости. Следовательно, функция r = ( υ ) является линейной и зависит только от осадки, для варианта же с постоянной осадкой (самый распространенный вариант тяговых расчетов) r – также постоянная величина, и, следовательно, зная значения функций r = ( υ ) и f = δ ( υ ), тяговую задачу можно решить графически (рисунок 5.9). Рисунок 5.9 – Графическое решение задачи определения расчетной скорости движения состава На рисунке 5.9 графически представлено пересечение приведенной силы тяги f на гаке с горизонтальными прямыми приведенного сопротивления состава r с грузом (точка Аи в порожнем состоянии точка Б. Проецирование этих точек на ось абсцисс позволят определить расчетную скорость состава соответственно с грузом грив порожнем состоянии υ 0 кНс 2 / м 2 мс км/ч А Б 40 20 10 0 0 1 2 3 4 14,4 10,8 7,2 3,6 f = δ( υ ) гр пор пор A гр υ 21,6 f 5 ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 144 С учетом вышеописанной методики, решение тяговой задачи аналитически осуществляется последующему алгоритму. 1 Устанавливаются исходные данные для расчета. В качестве исходных данных выступают вид состава (толкаемый или буксируемый количество барж в составе типы несамоходных судов форма счала судов в составе величина осадки каждой баржи. 2 Рассчитывается приведенное сопротивление воды движению состава, кНс 2 /м 2 , по формуле нс сч (5.12) где n – количество судов в составе нс i – приведенное сопротивление воды движению й баржи, кНс 2 /м 2 ; k сч – коэффициент счала. Значения приведенного сопротивления воды движению несамоходного флота определяются заводом-изготовителем судна и приводятся в специальных справочниках. Значение коэффициента счала в зависимости от формы состава (см. рисунок 4.9) и вида транспортирования (толканием или буксированием) устанавливается поданным таблицы 5.2. Таблица 5.2 – Значение коэффициентов счала для составов Вид счала состава с толкачем (Т) или буксировщиком (Б) Толкаемый состав Буксируемый состав в груженом состоянии в порожнем состоянии в груженом состоянии в порожнем состоянии Т(Б) + 1 0,90 0,97 0,90 1,00 Т(Б) + 1 + 1 0,78 0,92 0,85 0,96 Т(Б) + 1 + 1 + 1 0,68 0,90 0,75 0,94 Т(Б) + 2 0,86 0,94 1,05 0,98 Т(Б) + 2 + 1 0,80 0,92 0,86 0,98 Т(Б) + 2 + 2 0,74 0,90 0,84 0,98 Т(Б) + 1 + 2 + 1 0,72 0,90 0,78 0,96 3 Принимая во внимание, что f = r установившееся движение, поданным тяговых строк (тяговых характеристик буксира-толкача, устанавливаемых заводом-изготовителем и приводящихся в справочниках) строится график зависимости приведенной силы тяги от скорости движения соответствующего буксира-толкача и графически определяется значение расчетной скорости движения состава. Следует отметить, что при выполнении расчетов возможна ситуация, когда графики функций приведенной силы тяги и приведенного 5.3 Техническое нормирование скорости и продолжительности движения флота 145 сопротивления воды движению состава несамоходных судов не пересекутся в 5 ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО ФЛОТА 146 области, ограниченной максимальной скоростью движения буксира- толкача. Это объясняется тем, что для толкания данного состава используется чрезмерно мощный теплоход, что в итоге, вследствие нерациональности такой перевозки, может привести к снижению эксплуатационных и экономических показателей работы флота. В этом случае для повышения качества перевозки требуется обосновать выбор другого буксира-толкача (с меньшей мощностью, руководствуясь рекомендациями, приведенными в таблице 5.3, либо увеличить грузовую массу состава путем выбора барж с большей регистрационной грузоподъемностью. Таблица 5.3 |