Организация перевозок грузов в судах. 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Организация  и планирование работы флота»

Тема: «Организация перевозок грузов в судах»

 

Цель работы

1. Исследовать целесообразность  применения самоходных грузовых  судов или толкаемых составов  при освоении заданных грузопотоков.

2. Для выбранного варианта рассчитать эксплуатационные и экономические показатели работы флота и экономический эффект от его применения.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Схема водного  пути:

Г                     В                  Б                    А

          700                500                 300

Направление течения

 

2. Характеристика условий  плавания:

а) гарантированная глубина 3,4 м;

б) в пункте Б расположен гидроузел, подпор, от которого распространяется до пункта В.

3. Потери и приращения  скорости движения, км/сутки:

Потери:

на водохранилище 10

на свободной реке 25

Приращения:

на водохранилище 10

на свободной реке 30

 

4. Корреспонденция грузовых  потоков

Пункты		Род груза	Количество перевозок за эксплуатационный период, тыс. т
отправления	назначения
А	Г	уголь	450
Г	Б	лес	390

 

Грузы предъявляются к  перевозке в течение всей навигации  равномерно.

 

5. Продолжительность эксплуатационного периода 190 суток.

6. Расчетный период отправления 180 суток.

7. Расчетные типы судов

 

№п/п	Тип судна	Номер проекта	Регистрационные
			мощность, л.с.	грузоподъемность, т
1.	Грузовой теплоход	2-95	-----	2700
2.	Баржа (секция)	Р-29	-----	3000
3.	Толкач	112	1340	-----

 

                    Характеристика транспортных судов

 

№ п/п	Наименование       характеристики	Типы судов
		2-95		Р-29	112
1	Грузоподъемность, т.	2700	3000		-----
2	Мощность, л.с.	-----	-----		1340
3	Балансовая стоимость, млн.р	80	7,8		40
4	Численность экипажа, чел.	15	-----		13
5	Класс Регистра	М	О		О
6	Осадка с грузом, см	345	280		-----
7	Осадка порожнем, см	126	49		-----
8	Объем трюмов, м3	4297	4045		-----
9	Площадь надпалубного пространства, м3	808	960		-----
10	Скорость относительно воды с грузом, км/ч	20,0	-----		-----
11	Скорость относительно воды порожнем, км/ч	21,7	-----		-----
12	Приведенное сопротивление с грузом, кг с2/м2	-----	578		-----
13	Приведенное сопротивление порожнем, кг с2/м2	-----	238		-----
14	Стоимость судосуток ,тыс.руб	106	8		92

 

Число барж (секций) в оптимальном  составе 2.

 

8. Нормы времени на  технические операции в пунктах  обработки в сутках:

а) для грузового теплохода  – 0,2 сут.;

б) для барж и толкачей

 

Тип судна	Технические операции в пунктах обработки для состава из
	1 баржи	2 барж
Толкач	0,2	0,25
Баржа	0,25	0,35

 

 

 

1. Обоснование  норм погрузки грузовых судов

 

Технической нормой загрузки грузового судна является максимальное количество груза в тоннах, которое  может быть загружено в судно  при конкретных условиях его работы. Она зависит от  грузоподъемности и грузовместимости судна, условий  плавания и объемных характеристик  перевозимых грузов и устанавливается, следовательно, для каждого типа грузовых судов и по каждому роду груза.

 

1.1 Возможная загрузка  по условиям плавания

 

Влияние условий плавания проявляется через допустимую эксплуатационную осадку Т_э, которая зависит от глубины судового хода и определяется по выражению (см):

 

Т_э=h_г -h_д (1)

 

где h_г – гарантийная глубина судового хода, см;

h_д – нормативный запас под днищем (приложение 1), см, при этом, если окажется Т_эТр, то возможная загрузка судна будет равна его регистрационной грузоподъёмности Q_э=Q_р (регистрационная грузоподъёмность является верхним пределом нормы).

Если Т_{эТр ,} то возможная загрузка судна будет меньше регистрационной грузоподъёмности и может быть определена по формуле (т):

 

Q_Э =Q_Р*

 

где Q_Р – регистрационная грузоподъёмность судна, т;

Т_р – регистрационная осадка судна, см;

Т_о – осадка судна в порожнем состоянии, см.

затем определяется возможная  загрузка с учётом объемных характеристик  судна и перевозимых грузов.

 

Таблица 1.1 – Расчет допустимой эксплуатационной осадки

Показатели	условное обозначение  и порядок расчёта	Размерность	Волго-Балт (проект 2-95)	Баржа открытая (проект р-29)	Толкач  «Дунайский»
Гарантийная глубина судового хода	hг	См	340	340	370
Нормативный запас под  днищем	hд	См	20	20	30
Допустимая эксплуатационная осадка	Тэ=hг -hд	См	320	320	340
Регистровая осадка	с грузом	См	345	280
	порожнём	См	126	49
Сравнение регистровой и  допустимой эксплуатационной осадки			Тэ Тр	ТэТр

Из сравнения очевидно, что Тэв = 320Тр = 345см,поэтому возможная загрузка будет определяться по формуле_.:

Q_Э =Q_Р* =2700 * = 2392

 

 

1.2 Объемные характеристики судна

 

Объёмными характеристиками судна являются грузовместимость (V_c) и удельная грузовместимость (w_c).

1.2.1. Грузовместимость судна при перевозке насыпных и навалочных грузов определяется следующим образом (м³):

 

V_c=V_T*k_T (3)

 

При перевозке штабелируемых  грузов (лесных и тарно-штучных) грузовместимость судна определяется с учётом возможности  использования надпалубного пространства по выражению (м³):

 

V_c=V_T*k_T + S_H*h_ck *k_Н (4)

 

где V_T – объем трюмных помещений по геометрическим размерам, м³

k_T – коэффициент использования объема трюмов (при загрузке лесом и штучными грузами k_T=0,85, навалочными и насыпными грузами k_T=0,90,95);

S_H – площадь грузовой палубы или надпалубного пространства, которое может быть использовано под укладку (штабелирование) груза, м³;

h_ck - средняя высота складирования груза на палубе, определяемая из условия обеспечения нормальной видимости судового хода и допустимой нагрузки на 1м² палубы (для трюмных судов можно принять: h_ck=2,0м, если Q_p2000т, h_ck=3,0м, если 2000тQ_p3000т, h_ck=3,5м, если Q_{p3000т, для судов площадок -3,4 и 4,5м соответственно),} м;

k_Н – коэффициент использования объема надпалубного пространства (при загрузке лесом и штучным грузом k_Н=0,85)

1.2.2 Удельная грузовместимость судна определяется отношением полной грузовместимости к его регистрационной грузоподъемности (м³/т-тнж):

 

w_c=V_c/Q_p (5)

 

1.2.3. Объемной характеристикой груза (w_г) является удельный погрузочный объем, то есть объем, занимаемый одной тонной груза в складируемом состоянии (приложение 2).

Если удельный погрузочный  объем груза окажется меньше удельной грузовместимости судна w_г w_c , то этот груз условно называется «тяжёлым». При этом возможная загрузка судна принимается равной его регистрационной грузоподъемности Q_э=Q_р.

Если удельный погрузочный  объём груза окажется равным удельной грузовместимости судна w_г =w_c , то этот груз условно называется «нормальным», а возможная загрузка принимается также равной грузоподъемности судна.

В том случае, когда удельный погрузочный объем груза окажется больше удельной грузовместимости, груз условно называется «лёгким», а возможная  загрузка (т), определяется по формуле

 

Q_э =V_c/w_г (6)

 

В данном случае планируется  перевозка груза двух типов (по условию задания):

- соль

- металл.

Согласно Правилам перевозок грузов и буксировки плотов и судов речным транспортом (утв. Департаментом речного транспорта Минтранса РФ) (в редакции на 1 января 1994 г.). Настоящие Правила действуют в части, не противоречащей Кодексу внутреннего водного транспорта РФ от 7 марта 2001 г. N 24-ФЗ.

Раздел 29 Правила перевозки соли (ст.66 УВВТ)

Суда загружаются солью  навалом одного наименования в один пункт назначения. При мелководье соль может отгружаться в два  пункта с расчетом паузки судна в  пути на одной из баз. Допускается погрузка соли в одно судно в адрес торгующих организаций партиями не менее 500 т и не более чем в три пункта назначения. Разрешается погрузка соли в четвертый пункт назначения только в адрес базы в количестве не менее 1000 т.

Раздел 42 Правила перевозки металлов, металлоизделий и металлического лома

1. Металл листовой, полосы, поковки, сплавы, литье, рельсы, шпунт,  заготовки, уголки, швеллеры, арматурная  сталь, а также отгруженные  в районы Крайнего Севера трубы  диаметром до 273 мм включительно  перевозят в пакетах массой  до 5 т или в специальных контейнерах.

7. Металлический лом принимается  к перевозке без подразделения  на классы и группы и до  предъявления к перевозке должен  быть сосредоточен отправителем  на причале.

8. Для перевозки в водном  сообщении грузоотправитель обязан  металлический лом привести в  транспортабельное состояние, отвечающее  следующим условиям:

а) крупный лом (тяжеловесы и длинномеры), отходы чугуна и стали  в кусках разделываются на части, имеющие не более 3 м длины, 2,1 м  высоты и 2,5 м ширины;

б) длинномерный лом металлоизделий, указанных в п. 1, в том числе и трубы диаметром до 273 мм, лом и отходы чугуна и стали легковесные (тонколистовые отходы, обрезь, сетка, отходы проволоки и др.) спрессовываются в пакеты, укладываются в кипы, а также в связки массой 3 - 5 т;

Поскольку в задании не уточняется, какой вид соли и металла  перевозится, то принимаем соль, как  навалочный груз, а металл, как штабелируемый (тарно-штучный) груз, предназначенный  к перевозке.

Для расчётов используем данные (приложение 3 и 2) в соответствии с заданием.

 

Таблица 1.2 – Расчет грузовместимости судна

Показатели	условное обозначение  и порядок расчёта	Размерность	Волго-Балт (проект 2-95)	Баржа открытая (проект р-29)
объем трюмных помещений  по геометрическим размерам	Vт	м3	4297	4045
коэффициент использования  объема трюмов -при загрузке лесом  и штучными грузам -навалочными и  насыпными грузами	kT		0,85 0,95	0,85 0,95
площадь грузовой палубы или  надпалубного пространства, которое  может быть использовано под укладку (штабелирование) груза	SH	м2	808	960
средняя высота складирования  груза на палубе, определяемая из условия  обеспечения нормальной видимости  судового хода и допустимой нагрузки на 1м2 палубы	hck	М	3,5	3,5
Грузовместимость судна при перевозке насыпных и навалочных грузов	Vc=VT*kT	м3	4082,15	3842,75
Грузовместимость  судна при перевозке штабелируемых грузов (лесных и тарно-штучных)	Vc=VT*kT + SH*hck *kН	м3	6056,25	6294,25
Грузоподъемность  судна регистровая	Qp	Т	2700	3000
Грузоподъемность  судна по условиям погрузки	Qэ Соль	Т	4536	4270
	Qэ металл	Т	16823	17484
Удельная грузовместимость судна	wwc=Vc/Qр   соль	м3/т-тнж	1,51	1,28
	wwc=Vc/Qp металл	м3/т-тнж	2,24	2,10
Удельный погрузочный  объем	wг соль	м3/т	0,9	0,9
	wг металл	м3/т	0,36	0,36
Сравнение удельного погрузочного объема и удельной грузовместимости судна	Соль		wг wc тяжелый груз	wг wc тяжелый груз
	Металл		wг wc тяжелый груз	wг wc тяжелый груз

 

Так как удельный погрузочный  объем груза оказался меньше удельной грузовместимости судна w_г w_c , то этот груз условно называется «тяжёлым». При этом возможная загрузка судна принимается равной его регистрационной грузоподъемности Q_э=Q_р.

Результаты обоснования  технических норм загрузки судов  сводятся в табл.1.3

 

Таблица 1.3 – Технические нормы загрузки

Тип или № проекта	Регистровая грузоподъёмность судна	Род груза	Возможная загрузка, т		Техническая норма загрузки, т
			по условиям плавания	по условиям размещения
Волго-Балт (2-95)	2700	соль	2700	4536	2700
	2700	Металл	2700	16823	2700
Баржа открытая (р-29)	3000	соль	3000	4270	3000
	2700	Металл	3000	17484	3000

 

В качестве технической нормы  загрузки судна принимается наименьшее значение из двух возможных величин, полученных с учетом ограничений  по условиям плавания и условиям размещения груза Q_э – мин.

 

 

2. Расчёт размеров  судопотоков (составопотоков)

 

Судопоток (составопоток) измеряется числом однотипных грузовых судов (составов), подлежащих отправлению за расчётный период из определенного пункта с однородным грузом или порожнём в один пункт назначения. Размер судопотока (составопотока) зависит от количества предъявляемых к перевозке груза и принятой технической нормы загрузки грузовых судов.

Расчет размеров судопотоков (составопотоков) в прямом и обратном направлениях производится по формуле  с округлением до большего целого числа, (ед. отпр.):

 

m=G/Q_э (7)

 

где m – размер судопотоков

G –объем перевозимого груза (размер грузопотока) в прямом и обратном направлениях, т;

Q_э – нормы загрузки судов (вес состава) в прямом или обратном направлениях, т.

По условию задания  предусмотрены только прямые перевозки (см. табл. 2.1 и схему водного пути).

 

Таблица 2.1 - Корреспонденция грузовых потоков

Пункты		Род груза	количество перевозок  за эксплуатационный период, тыс. т
отправления	назначения
Г	А	Соль	450
В	А	Металл	390

Используя исходные данные, рассчитаем размер судопотоков разного состава.

При неравенстве судопотоков (составопотоков) по направлениям движения их следует выровнять за счет некоторого снижения норм загрузки в обратном направлении. За прямое направление принимается направление движения, в котором судопоток имеет большее значение.

При этом норма загрузки корректируется по формуле (т):

 

Q_эоб =G_об/m_пр (8)

 

где Q_эоб – объем перевозимого груза в обратном направлении, т;

m_пр – размер судопотока (составопотока) в прямом направлении, ед. отпр.

 

Таблица 2.1 – Расчет размеров судопотоков

Показатели	условное обозначение  и порядок расчёта	Размерность	Волго-Балт (проект 2-95)	Баржа открытая (проект р-29)	Примечание
объем перевозимого груза (размер грузопотока) в прямом и обратном направлениях	G	Т	450000	450000	соль  участок Г-А
	G	Т	390000	390000	металл участок В-А
нормы загрузки судов	Qэ	Т	2700	6000 - ?	соль
	Qэ	Т	2700	6000 - ?	металл
Размер судопотоков	mпр=G/Qэ	ед.	167	75	соль участок Г-А
			145	65	металл участок В-А

 

Примечание: Поскольку в данном случае использование двух барж в судопотоке толкаемого состава является оптимальным (см. задание), при дальнейших расчётах будем использовать именно этот вариант (2 баржи).

 

3. Расчет технической  скорости движения судов и  составов

 

Технической называется скорость движения судна (состава) относительно берега. Она рассчитывается дифференцированно по направлениям движения и участкам пути по формуле (км/сутки):

 

U=VW (9)

 

где V – скорость движения относительно спокойной и глубокой воды, км/сут.;

W – нормы приращения (+) при движении вниз или потерь (-) при движении вверх скорости (принимаются по заданию), км/сут.

 

3.1 Скорость движения относительно воды для грузовых самоходных судов

 

Скорость движения относительно воды для грузовых самоходных судов  с грузом и порожнём принимаются по паспортным характеристикам (приложение 3).

 

3.2 Для толкаемых составов скорость относительно воды

 

Для толкаемых составов скорость относительно воды определяется на основе тяговых характеристик (приведенная сила упора) толкачей и приведенного сопротивления составов. При этом имеется в виду, что при равномерно установившемся движении приведенная сила упора толкачей равна приведенному сопротивлению составов.

 

F_T=R_C

 

Зависимость приведенного упора  от скорости движения относительно воды приведенная к тяговой строке толкача (приложение 4).

 

Таблица 3.1 – Предельна сила упора для толкача «Дунайский» (номер проекта 112, разряд Речного Регистра – О, мощность 1340л.с.)

Приведенная сила упора, км/сут.	Предельная сила упора  буксиров толкачей, кН*с2/м2
200	2840
210	2530
220	2230
230	2007
240	1790
250	1615
260	1453
280	1130
300	960
320	773
340	614
350	485
380	360
400	255

 

Приведенное сопротивление  типового состава кг*с²/м² определяется по формуле

 

R_c=k_cч*R_э (10)

 

где k_cч – эмпирический коэффициент, учитывающий форму счала состава (таблица 2)

R_э – приведенное сопротивление судов состава с грузом или порожнём, принимается по паспортным характеристикам (см. приложение 3), кН.

 

 

Таблица 3.2 – Коэффициенты счала.

Форма счала состава	Для груженых составов (при  загрузке на 75-10%)	Для порожних составов
Т+1	0,94	0,97
Т+1+1	0,84	0,92
Т+2	0,92	0,94
Е+2+2	0,80	0,90

 

Таблица 3.3 – Скорость относительно воды (приведенное сопротивление) судов состава с грузом или порожнём

Судно	№ проекта	Q, т	N,(л.с.)	* -скорость относительно воды (км/ч), ** - приведенное сопротивление (кг*с2/м2)
				с грузом	Порожнем
Самоходное грузовое «Волго-Балт»	2-95	2700	1400	20,0*	21,7*
Открытая баржа	р-29	3000	-	578**	238**
Толкач «Дунайский	112	-	1340

 

При известном значении приведенного сопротивления состава R_c по тяговой строке типового толкача (приложение 4) определяется скорость относительно воды по интерполяционной формуле (км/сут.):

 

V_э=V₁+ (V₂-V₁)*  (11)

 

 и  - соответственно большее и меньшее значение приведенного упора толкача, в пределах которого находится приведенное сопротивление состава, кН*с²/м²;

V₂ и V₁ – скорости движения относительно воды, соответствующие большему и меньшему значению приведенного упора, км/сут.

Рассчитаем скорость толкача относительно воды (см. табл. 3.4)

 

Таблица 3.4 - Расчёт скорости толкаемого состава относительно воды

Показатель	условное обозначение  и порядок расчета	схема счала	размерность	значение
				с грузом	порожнём
эмпирический коэффициент, учитывающий форму счала состава	kcч	Т+1		0,94	0,97
		Т+1+1		0,84	0,92
		Т+2		0,92	0,94
приведенное сопротивление  судов состава с грузом или  порожнём, принимается по паспортным характеристикам	Rэ	Т+1	кг*с2/м2	578	238
		Т+1+1		1156	476
		Т+2		1156	476
приведенное сопротивление  типового состава	Rc=kcч*Rэ	Т+1	кг*с2/м2	543	231
		Т+1+1		971	438
		Т+2		1064	447
большее значение приведенного упора толкача			кН*с2/м2	1130	485
меньшее значение приведенного упора толкача				485	255
скорости движения относительно воды, соответствующие значению приведенного упора	V1		км/сут.	280	350
скорости движения относительно воды, соответствующие меньшему значению приведенного упора	V2			350	400
скорость толкача относительно воды	Vэ=V1+ (V2-V1)*	Т+1	км/сут.	344	405
		Т+1+1		297	360
		Т+2		287	358

 

Техническая скорость по направлениям движения для соответствующих участков пути, с учётом предусмотренных заданием средних норм приращения и потерь скорости движения определяется в табличной форме (табл. 3.5).

Так как ставится задача исследовать целесообразность применения самоходных грузовых судов или толкаемых  составов при освоении заданных грузопотоков, необходимо использовать наиболее оптимальные  варианты. По условию в случае использования толкаемого состава применение 2-х барж является оптимальным. В случае применения варианта счала Т+1+1, по расчётам (см. табл.3.4) обеспечивается оптимальная скорость движения толкача, поэтому при расчёте технической скорости используем полученные расчётные данные по скорости толкача именно для данного варианта счала.

По условию задания  в пункте Б имеется гидроузел, подпор, от которого распространяется до пункта В. С учетом потерь и приращений на различных участках (см. условия задания) рассчитаем техническую скорость движения судопотоков.

Согласно условию потери и приращения скорости движения, км/сутки:

Потери:

на речных участках 25

на водохранилище 10

Приращения:

на речных участках 30

на водохранилище 10.

Используем эти данные при расчете технической скорости судов (см. табл. 3.5).

 

Таблица 3.5 – Расчет технической скорости

Виды флота	Скорость относительно воды		участок пути	направление движения	Нормы приращения и потерь скорости движения, км/сут.	Техническая скорость
	с грузом	порожнём				с грузом	порожнем
Самоходный грузовой (Волго-Балт)	480	520,8	Г-В	Вверх	-20	460	500,8
	480	520,8		Вниз	+30	510	550,8
	480	520,8	В-Б	Вверх	-10	470	510,8
	480	520,8		Вниз	+10	490	530,8
	480	520,8	Б-А	Верх	-25	455	495,8
	480	520,8		Вниз	+30	510	550,8
Толкаемые составы (Т+1+1=толкач «Дунайский»+ 1баржа+1баржа)	297	360	Г-В	Вверх	-20	277	340
	297	360		Вниз	+30	327	390
	297	360	В-Б	вверх	-10	287	350
	297	360		Вниз	+10	307	370
	297	360	Б-А	Вверх	-25	272	335
	297	360		Вниз	+30	327	390