Организация и перевозка грузов морем по заданным маршутам

Характеристика  груза.

Свойства груза.

Уголь мелкий. Опасный груз. Класс 4.2. Класс груза Н-УМ. Температура самовоспламенения 300-400 градусов.

 Угли делят на три группы: антрацит, каменные и бурые. В соответствии с качественной оценкой, назначением и гранулометрическим составом их далее делят на марки.

Угли могут выделять метан, воспламеняющий газ, смесь метана с воздухом, содержащая 5-16% метана, может  привести к взрыву в атмосфере.

 Некоторые угли склонны вступать в реакцию с водой и образовывать кислоты, которые могут вызвать коррозию.

При хранении и транспортировке  антрацита учитываются следующие  свойства углей: смерзаемость, самовозгорание, гигроскопичность, сыпучесть, спекаемость, выделение летучих веществ, влажность: летом – 12%, зимой – 11%. Не слеживается.

Общее правило: чем мельче уголь, тем большую опасность  представляет его перевозка.

Смерзание угля происходит при влажности более 5% и низкой температуре. Как правило, антрацит класса Н-УМ более подвержен смерзанию, что объясняется малой пористостью и мелкими размерами кусков.

Угол естественного откоса (в покое) составляет от 30 до 45 градусов, в движении – от 18 до 22 градусов.

Удельный погрузочный  объем (УПО) составляет 1,1 м³/т.

Удельный вес составляет 0,9 т/м³.

 

Требования к перевозке, перегрузке, складированию.

Условия хранения.

В морских портах уголь хранят на открытых складских площадях. Под  угольный склад выбирают ровные площадки в незатопляемом месте с обязательным наличием стока поверхностных вод. Угольный склад требует наличия  обязательного ограждения и обеспечения безопасного маневрирования пожарных машин, для чего предусматриваются шестиметровые противопожарные проезды между штабелями, двухметровые проходы между штабелями, а так же обеспечение расстояний до осей железнодорожных путей не менее 2,5 метров. Допускается любое очертание штабеля, при этом рекомендуется располагать продольную ось по направлению господствующего ветра. В данном курсовом проекте в условиях отсутствия заданного направления ветра продольная линия штабеля будет параллельна железнодорожным подъездным путям и продольной линии судна.

Высота штабеля определяется способностью угля к самовозгоранию, выветриванию, а так же длительностью хранения. Учитывая свойства антрацита, принято  высоту штабеля ограничивать только допускаемой нагрузкой на причал.

 

Условия перевозки.

Антрацит допускается перевозить только на специально оборудованных  сухогрузных судах. Необходимо наличие  двойного дна, систем паротушения и  углекислого тушения, температурных  трубок и газоанализаторов, приспособлений для герметичного изолирования.

В трюма уголь загружают навалом  со штивкой от борта к борту  для того, чтобы уменьшить высоту слоя груза и равномерно распределить его давление на конструкции. Разравнивать груз допускается только в пределах просвета люка трюма. Откосы должны равномерно спускаться к бортам и переборкам, причем к бортам полого, к переборкам более круто. Не допускается погрузка и разгрузка антрацита с температурой более 35 градусов.

Электрические кабели, проводка, находящиеся  в грузовом помещении должны быть исправны и безопасны в работе в помещении.

На железнодорожном транспорте уголь перевозят в открытых полувагонах.

 

Условия перевалки.

Перед разгрузочными операциями обязательно  трехчасовое проветривание трюмов для выветривания метана и приведения температуры груза к температуре окружающей среды.

При перегрузке угля следует стремиться к наименьшей высоте сбрасывания  и минимальному числу перевалок, так как при этом происходит его  измельчение и снижение качества.

Перегрузочные операции производятся на основе схем механизации с использованием грейферно-бункерных перегружателей, портальных и экскаваторных кранов, роторно-конвейерных машин. Методика выбора механизированных схем изложена.

 

Характеристика и определение  загрузки транспортных средств.

Общие характеристики.

В данном курсовом проекте заданы следующие транспортные средства:

• судно типа «Джанкой»
• полувагоны четырехосные

Основные параметры судна:

• L max – 139,5 м
• B max – 18 м
• Н max – 10,3 м
• дедвейт – 9750 т
• грузоподъемность чистая – 8845 т
• осадка:  порожнем\в грузу – 2,86\8,00 м
• удельный погрузочный объем (УПО)– 1,47 м³/т.
• класс грузового помещения – 2
• группа судна – VII
• удельная грузовместимость: в зерне\в кипах – 1,29\1,26 м³/т           
• грузовые устройства: краны 3 шт. 5т каждый
• вылет стрелы за борт – 5+14 м  

Судно приспособлено для перевозки  навалочных грузов, имеет двойное  дно, трюмы оборудованы устройствами для вентиляции.

      Грузовые люки:

 

Величины	I	II	III	IV	V
Длина (м)	11,2	11,9	11,9	11,9	11,9
Ширина (м)	7,5	10,5	10,5	10,5	10,5
Площадь (м)	84	125	125	125	125
Коэф.лючности	0,395	0,474	0,451	0,445	0,437

Тип люковых закрытий системы «Мак-Грегор»

 

Вместимость киповая, м3	1846	2334	2310	2295	2345
насыпью (для угля)	1772	2277	2253	2238	2260
Распределение вместимости,%	17,1	20,8	20,5	20,4	21,2
Высота (глубина)	9,2	9,0	8,5	8,3	8,5

Коэффициент конструктивной неравномерности  трюмов – 0,944

Загрузка судна (Qф):  (1772 *1,1)+(2277*1,1)+(2253*1,1)+(2238*1,1)+(2260*1,1)=11880 т

 

Для расчетов по данному курсовому  проекту выбран тип полувагона 12-119, со следующими характеристиками:

• Грузоподъемность – 69 т
• Масса тары – 22,5 т
• Объем кузова – 76 м³
• База вагона – 8,67 м
• Длина по осям сцепления автосцепок – 13,92 м
• Длина по концевым балкам – 12,73 м
• Ширина максимальная – 3,13 м
• Внутренние размеры: длина – 12,7 м

ширина – 2,875 м

высота – 2,06 м

• Высота от головок рельса: максимальная – 3,495 м

до уровня пола – 1,415 м

• Число люков – 14
• Коэф.тары – 0,326
• Скорость – 120 км/ч

 

 

Определение загрузки транспортных средств.

Загрузка судна определяется из формулы:   

                                        Qc = Wc φг

где W_с – грузовместимость судна, м³,

φ_г – удельный погрузочный объем груза (φ_г = 1,1 м³/т)

Данная формула применяется  для легких грузов.

т

Загрузка вагона определяется :

где W_в – грузовместимость вагона, м³,

φ_г – удельный погрузочный объем груза (φ_г = 1,1 м³/т)

 

Расчет первичных характеристик.

Определение среднемесячного, максимального  месячного и среднесуточного  грузооборотов.

 

Среднемесячный грузооборот причала определяется по формуле:

где Q_г – годовой грузооборот, т.

Т_н – продолжительность навигационного периода, мес.

 

Максимальный месячный грузооборот определяется по формуле:

где k_н – коэффициент месячной неравномерности.

 

Суточный расчетный грузооборот  причала определяется по формуле:

где t_нр – количество нерабочих дней по метеоусловиям.

 

Определение интенсивности поступления в порт транспортных средств.

Среднемесячный судопоток рассчитывается по формуле:

 

Среднемесячное количество железнодорожных подач определяется по формуле:

где n_в – количество вагонов в подаче;

q_в – загрузка одного вагона, т.

 

Размер подачи вагонов определяется следующим образом:

где L_пр – длина одного причала, м;

L_в – длина вагона по осям автосцепки, м;

L_c – длина судна, м;

d – расстояние между судами (d = 15 м).

 

Определение ориентировочного числа причалов.

Создавая причальный комплекс, необходимо помнить, что его пропускная способность должна быть выше среднесуточного грузооборота. Порту необходимо обладать резервом пропускной способности, оцениваемым коэффициентом резерва пропускной способности:

 

Суточная нормативная пропускная способность причала определяется по формуле:

где Q_c – загрузка судна

УНВ_лето – укрупненная норма выработки в летний период;

УНВ_зима – укрупненная норма выработки в зимний период;

t_гр – нормативное время грузовой обработки судна;

t_всп – время на выполнение прочих операций;

t_оф – время на оформление соответствующих документов;

t_шв – время, затраченное на швартовку и отшвартовку;

t_люк – время, затраченное на открытие и закрытие люков.

 

Годовая пропускная способность рассчитывается по формуле:

где k_зп – коэффициент занятости причала;

m^лето и m^зима – количество месяцев, соответственно, летней и зимней навигации.

 

Примерное число причалов:

 

Определение примерного количества груза  по каждому варианту работ.

Для определения занятости портового перегрузочного оборудования по вариантам перегрузки груза, пропускной способности причала, размеров складов, необходимо иметь значения коэффициентов транзита и складочности:

    

 

Допустив равномерность подачи в порт судов и вагонов, теоретически возможный транзит одного причала можно определить следующим образом:

где t_мес – средняя продолжительность месяца, сут

n_пр – число причалов

t_гр – среднее нормативное время грузовой обработки судна, сут

 

Практикой определена вероятность  нарушения графика подачи судов  и вагонов в порт, что можно  учесть при помощи коэффициента неравномерности подач k_НП = 1,2. Это, как правило, приводит к уменьшению возможного количества груза, идущего по прямому варианту (по транзиту):

 

При определении складских площадей на одном причале, необходимо предусмотреть дополнительные площади за счет увеличения Q_скл:

 

Тем самым количество груза, следующего по прямому варианту составит 176721,11 тонн, количество груза, следующего через склад составит 523278,89 тонн, коэффициент транзита составит 0,25, соответственно коэффициент складочности составит 0,75.

 

Определение емкости складов порта  и их линейных размеров

Расчетную емкость склада одного причала, определяют следующим образом:

где k_сл – коэффициент сложности грузопотока, k_сл = 1;

Е_з – запас емкости на возможное несовпадение режимов работы транспортных средств, ;

t_н – норма запаса, t_н = 2 сут;

α_скл – доля прохождения груза через склад, α_скл = 0,75;

t_хp – нормативное время хранения груза на складе, t_хp = 12 сут;

 

Вместимость склада составит 25007,08 тонн.

 

Общая емкость складов для причалов одинаковой специализации составит:

где k_п – коэффициент, учитывающий несовпадение по времени наибольших остатков грузов на причалах, k_п = 0,9;

e_к – запас емкости для хранения на складах грузов, не готовых к отправке по коммерческим причинам, e_к = 0.

 – емкость одного причала

 

Основная площадь территории под  складирование груза на причале, может быть определена ориентировочно по укрупненным показателям:

где k_ис – коэффициент использования основной площади склада, k_ис = 1;

q – эксплуатационная нагрузка на причал, q = 10 т/м²;

 

Для открытых складских площадок длина  склада рассчитывается по формуле:

 

Ширина штабеля на складе, обслуживаемого фронтальным краном, рассчитывается по формуле:

где      R_max – максимальный вылет стрелы,

K – ширина колеи крана,

l_o – расстояние от тылового рельса до кромки штабеля

 

Фактическая площадь территории причала, отводимая под склад, при условии  использования в схеме механизации  только фронтальных кранов составит:

 

Все перегрузочные операции по обслуживанию как судов, так вагонов и склада осуществляются оборудованием причального фронта.

где         q – допустимая технологическая нагрузка

              U – удельный погрузочный объем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор схем грузовой работы причала.

 

Описание технологического процесса:

Общие положения:

Уголь навалом перегружается  кранами, оборудованными грейферами. Штивка в подпалубное пространство или на просвет осуществляется бульдозером с отвалом, ковшовым погрузчиком или штивующим грейфером, если применение иной техники невозможно.

Судовая операция:

Загрузка судна.

Погрузка производится в трюмы, очищенные от посторонних предметов (досок, щепок, брусков, пакли, тряпок, проволоки и т.п.). При погрузке в судно температура угля должна быть не более 35 градусов. Крановщик раскрывает грейфер на высоте не более 1 м от пайола, а затем (при толщине слоя груза свыше 1 м) – на высоте не более 2 м от поверхности груза. Загрузка трюма производится равномерно по всему периметру просвета люка. Для погрузки второго слоя и при необходимости штивки груза используется бульдозер. Место постановки бульдозера определяется производителем работ и выравнивается грейфером заранее. Не допускается образование уклонов свыше норм, предусмотренных  технической характеристикой применяемого бульдозера. После прекращения работы крана и проветривания помещения в трюм опускается бульдозер. Застропка бульдозера производится двумя стропами г\п 8 т, длиной 12 м. Водитель бульдозера разравнивает груз на просвете люка и штивует его в подпалубное пространство. Штивка груза и работа крана с грейфером выполняются попеременно. По окончании штивки бульдозер устанавливается в подпалубное пространство в безопасное место, указанное производителем работ. Крановщик ссыпает уголь на просвет люка. После ухода крана водитель бульдозера штивует груз в подпалубное пространство. Цикл повторяется до загрузки подпалубного пространства по всему периметру трюма. После этого бульдозер извлекается из трюма. Просвет люка загружается краном с последующим разравниванием поверхности грейфером.

 

Кордонная операция:

 

Устанавливается и перемещается полувагон на причале тепловозом или погрузчиком, оборудованным  автосцепом согласно Инструкции по безопасности труда при перестановке ж\д вагонов автопогрузчиком «Тойота», оборудованным сцепом.

При перестановке полувагонов  ж\д пути должны быть очищены от россыпи  груза. При наличии – док.-мех. убирают ее с помощью лопат и метел в штабель, в ковш погрузчика или в опущенный на причал грейфер. При этом автомат крана должен быть выключен.

 

Вагонная  операция:

 

Разгрузка ПВ.

Крановщик зачерпывает  груз в ПВ и переносит по назначению. Видимые посторонние предметы (доски, проволока и т.п.) сгребаются грейфером  в специально отведенное место, откуда док.-мех. затем убирают их. Груз в ПВ выбирается по всей длине вагона в шахматном порядке до пола. По окончании выгрузки ПВ крановщик прекращает работу. Док.-мех. открывают с одной стороны люки вагона, поднимаются в него и производят зачистку бортов и пола с помощью лопат, метел, ссыпая остатки в открытые люки.

Ж\д и подкрановые  пути очищаются от остатков груза  после выводки порожних полувагонов  и в конце смены.

 

Киркование мерзлого угля в ПВ.

 

Киркование производится после определения процента смерзлости угля. Крановщик выбирает уголь до мерзлого слоя и прекращает работу. Двое док.-мех. поднимаются в ПВ и рыхлят верхний слой с помощью ломов, кирок, кувалд. При необходимости применяются клинья, которые вставляются в предварительно сделанные углубления. Клинья забивают кувалдой. Выгрузка разрыхленного груза грейфером и дальнейшее рыхление производится поочередно. Запрещается находиться док.-мех. в ПВ при выгрузке угля грейфером.

 

Складская операция:

 

Формирование штабеля.

 

Уголь размещается на огражденных железобетонными монолитами, очищенных площадках с твердыми и ровным покрытием. Складирование  груза производится строго по маркам, согласно утвержденным схемам складирования. Температура угля, закладываемого в  штабель, должна быть не более 45 градусов. Если температура более 45 гр., то груз размещают на резервной площадке слоем не более 50 см. По достижении нормальной температуры он укладывается в штабель на складе. Высота штабеля определяется в зависимости от склонности угля к самовозгоранию и выветриванию, от длительности хранения и допустимых нагрузок на 1 кв.м складской площадки. Штабель формируется в виде обелиска или клина с закругленными углами; образование воздушных пустот не допускается. Крановщик ссыпает груз с высоты не более 2 м от ранее уложенного. В штабеле мелкий уголь равномерно распределяется между крупными кусками. Для уменьшения пыления при высыпании угля на склад вначале формируется вал из груза по контуру будущего штабеля. Вал создается на полную высоту штабелирования. Высота вала в зоне проноса груза должна быть оптимальной, т.е. исключающей доп.затраты времени на подъем грейфера при переносе его через вал, но быть достаточной для защиты от ветра в момент его раскрытия.

 

Требования  безопасности:

 

Все движения крана выполняются по команде сигнальщика.

Зона работы крана  с грейфером ограждается, и вывешиваются аншлаги «Проход и проезд запрещен».

Не допускается нахождение людей и производство каких-либо работ в зоне действия грейферных кранов.

Находиться людям в ПВ во время работы грейфера и УЗП запрещается.

Не допускается, чтобы  люди и техника находились на расстоянии ближе 10 м от раскрытого грейфера при  отсутствии возможности укрыться в  подпалубном пространстве судна, а  при наличии возможности –  ближе 5 м.

Допускается перегрузка непылящего груза краном с грейфером при скорости ветра свыше 15 м\с, но не более указанной в паспорте.

Груз в трюмах судна размещается  по указанию судовой администрации  согласно Картам технологического режима безопасности морской перевозке угля в зависимости от его сорта и типа судна.

Въезд (выезд) в зону погрузки осуществляется в соответствии со схемами движения автотранспорта в грузовом районе по командам док.-мех.-регулировщика.

В летнее время необходимо производить  поливку складских площадей, подъездных путей и рабочих мест.

При перегрузке опасных  углей производитель работ в  соответствии с Правилами МОПОГ, Правилами безопасности морской  перевозки незерновых навалочных грузов, Инструкцией по переработке опасных  грузов и др.руководящими документами определяет свойства груза, совместимость, порядок размещения, СИЗО, СИЗА, доп.меры по охране труда, противопожарной и медицинской безопасности.

 

Перегрузочное оборудование, применяемое на грузовых фронтах  и складах специализированных и  неспециализированных установок весьма разнообразно по конструктивному исполнению. Для разгрузки\загрузки навалочных грузов используют машины циклического и непрерывного действия. Из циклических машин наибольшее распространение получили грейферные краны и грейферные перегружатели.

Грейферные краны и  перегружатели по сравнению с  машинами непрерывного действия позволяют  перегружать грузы более широкой  номенклатуры, имеют меньший уровень  шумности, на их работоспособность  оказывают меньшее влияние посторонние  предметы, попадающиеся в грузе.

Однако, как и иные машины циклического действия, грейферные краны  и грейферные перегружатели имеют  ряд недостатков: низкий коэффициент  использования технической производительности, сложность автоматизации перегрузочного процесса, значительное пыление груза и потеря его во время перегрузки, возможность повреждения судна и грейфера из-за высокой скорости перемещения.

Одной из разновидностей машин непрерывного действия, применяемых для выгрузки\погрузки навалочных грузов, являются пневмоперегружатели, которые используются для перевалки легких, мелко дисперсионных грузов. Механические машины непрерывного действия классифицируются по способам захвата и транспортирования груза. Захват груза производится зачерпыванием его ковшами, установленными на роторе или на цепях, либо подгребанием лопастями, скребками или шнеком. Вертикальное транспортирование груза может производиться винтовыми, скребковыми, ленточными конвейерами, ячеистой лентой, ковшовым элеватором.

Среди машин ковшового типа наиболее распространен перегружатель со свободно висящей цепью изменяемой конфигурации с закрепленными на ней ковшами. Такие машины обладают высокой производительностью, достигающей 5000 тонн/час. Вылет стрелы составляет 40 метров. При наличии больших подпалубных пространств более эффективно применение перегружателя, у которого в качестве заборного органа и подъемного устройства используется бесконечная цепь с ковшами, опирающаяся на отклоняющиеся звездочки. Для обеспечения забора груза по всему периметру  устройство выполнено поворотным. Главным недостатком данной машины является её большая масса, достигающая 2500 тонн.

На открытых складах специализированных установок используются стакеры, реклаймеры и комбинированные машины. Последние  совмещают функции обеих машин и обеспечивают как формирование, так и расформирование штабеля.

Базовый вариант - принята специализированная установка, портальный кран «Кировец» грузоподъемностью 10 тонн с вылетом стрелы 30 метров. Выгрузка вагонов производится прикордонными кранами с вагонным грейфером, объемом 2,3 куб.м, по прямому варианту вагон-судно, так и вагон– склад – судно. Загрузка трюма производится равномерно по всему периметру просвета люка. Для погрузки первого слоя и при необходимости штивки используется ковшовый погрузчик на гусеничном ходу ПСГ-100.

Проектный вариант - принята специализированная установка, портальный кран «Кировец» грузоподъемностью 10 тонн с вылетом стрелы 30 метров, но у которой в качестве заборного органа используется грейфер большего объема и выгрузка вагонов осуществляется вагонными грейферами меньшего объема.

 

Базовый вариант.

Выбор и описание ведущей перегрузочной  машины.

В качестве ведущей перегрузочной  машины выбран портальный грейферный кран «Кировец» (КПП) Россия.

 

Технико-эксплуатационные характеристики портального грейферного крана «Кировец»
Наименование характеристики	Показатель
Грузоподъемность	10 тонн
Вылет стрелы:
Rmax	30 м
Rmin	8 м
Колея портала	10,5 м
Высота подъема над головкой подкранового рельса	25 м
Глубина опускания ниже головки подкранового рельса	20 м
Скорость:
Подъема	60 м/мин
Изменения вылета стрелы	44 м/мин
Передвижения крана	33 м/мин
Частота вращения	1,4 об/мин