Определение оптимальной загрузки транспортного судна
Определение оптимальной
загрузки транспортного судна
Исходные данные
Номер проекта – 507
Тип судна – сухогрузный
Нс.х.min = 4.4 м
Род груза и
характеристики грузовых мест
Род груза
|
Длина пакета L, м
|
Ширина пакета В, м
|
Высота пакета Н, м
|
Масса пакета, т
|
Сахар в мешках на поддонах
|
1,68
|
1,22
|
1,53
|
2,08
|
Крупа в мешках на мягких стропах
|
1,34
|
0,95
|
1,26
|
0,95
|
Цемент в мешках на поддонах
|
1,67
|
1,25
|
1,3
|
3,28
|
Кирпич на поддонах
|
1,6
|
1,2
|
1,1
|
3,2
|
Транспортные
характеристики судна
Грузоподъемность Д, т
|
Длина габаритная Lc,м
|
Ширина габаритная Вс,м
|
Высота борта Нб, м
|
Осадка в грузу hгр, м
|
5300
|
140
|
16,7
|
5
|
3,5
|
Характеристика грузовых
трюмов
Количество трюмов – 4
№ трюма
|
Объём трюма W, м³
|
Грузовместимость D, т
|
1
|
1530
|
1290
|
2
|
1570
|
1340
|
3
|
1570
|
1340
|
4
|
1600
|
1360
|
1. Определим удельную грузовместимость транспортного судна (УГС)
wc= D, м³/т
где Wmpi – объём i-того груза, м³
n – количество трмов
D – грузоподъёмность судна
wc = 1530 + 1570+ 1570 + 1600 / 5300 = 1.18 м³/т
1.
Определим
транспортные характеристики груза (ТХГ)
Найдём удельный
погрузочный объём груза (УПО):
wг = (Vм / g
м) х Ку
где: Vм = (L x B x H) – объём грузового места
L, B, H - грузовые размеры пакета
g м - масса пакета
а) Сахар в мешках
wг1 = ( 1,68 · 1,22 · 1,53 / 2,08) х 1,15
= 1,73 м³/т
б) Крупа в мешках
wг2 = ( 1,34 · 0,95 · 1,26 /0,95) х 1,15 = 1,94
м³/т
в) Цемент в мешках
wг3 = (1,67 · 1,25 · 1,3 / 3,28) х 1,15 =
0,95 м³/т
г) Кирпич на поддонах
wг4 = (1,6 · 1,2 · 1,1 / 3,2) х 1,15 = 0,759 м³/т
2.
Установим вид
груза, исходя из соотношения УПО и УГС
Род груза
|
УГС wc , м³/т
|
УПО wг, м³/т
|
Соотношение УГС и УПО
|
Вид груза
|
Сахар в мешках
|
1,18
|
1,73
|
wc < wг,
|
Груз лёгкий
|
Крупа в мешках
|
1,18
|
1,94
|
wc < wг,
|
Груз лёгкий
|
Цемент в мешках
|
1,18
|
0,95
|
wc > wг,
|
Груз тяжёлый
|
Кирпич на поддонах
|
1,18
|
0,759
|
wc > wг,
|
Груз тяжёлый
|
4. Определим количество груза, которое
можно разместить в каждый трюм
а) Для тяжёлых грузов :
количество груза будет
определяться величиной грузовместимости трюма
Ti = mpi
где
n – количество родов тяжёлого груза
m – количество трюмов, загружаемых
тяжелыми грузами
gTi – масса i-того
тяжёлого груза, т
Dmpi – грузовместимость i-того трюма, т
g3 + g4 = D3 + D4 = 1340 + 1360 = 2700т
где g3 – масса тяжелого груза – цемент, т
g4 – масса тяжёлого груза – кирпич, т
D3 – грузовместимость третьего трюма, т
D4 – грузовместимость четвертого трюма, т
V3 + V4 = g3· wг3 + g4 · wг4 =
1340 · 0,759 + 1360 · 0,95 = 1017,06+ 1292 = 2309 м³
где
V3 – объем тяжелого груза – цемент м³
V4 – объем тяжелого груза – кирпич м³
wг3 – удельный погрузочный объём цемента, м³/т
wг4 – удельный
погрузочный объём кирпичей м³/т
W3 + W4 = 1570 + 1600 = 3170 м³ , где
W3 – объём третьего трюма, м³
W4 – объём четвертого трюма м³
W3 + W4 > V3 + V4 , т.е. суммарный объём трюмов, занятых тяжелым грузом,
больше объёма тяжёлого груза.
б) Для лёгких грузов:
л = mpi / wгi
|
n – количество родов лёгкого груза
m – количество трюмов, загружаемых
лёгкими грузами
gл - масса i-того
лёгкого груза, т
Wmpi – объём i-того
трюма, м³
g1 + g2 = W1 / wг1 + W2 / wг2 = 1530/1,94 + 1570/1,73 = 788,66 +
907,51 = 1696 т,
где g1 – масса лёгкого груза – сахара, т
g2 – масса лёгкого груза – крупы, т
W1 – объём первого трюма, м³
W2 – объём второго трюма, м³
wг2 – удельный погрузочный объём крупы , м³/т
W1 + W2 = V1 + V2 = 153+1570=3100
м³
т.е. для лёгких грузов
объём занимаемый в трюме равен объему занимаемого трюма
5. Распределим номера
трюмов для загрузки соответствующих грузов – тяжёлых и лёгких
Загружаем тяжёлые грузы в
трюмы расположенные ближе к корме
№ трюма
|
Род груза
|
Грузовместимость трюма Di, т
|
Масса груза gi, т
|
Объём трюма Wi, м³
|
Объём груза Vi, м³
|
1
|
сахар
|
1290
|
788,66
|
1530
|
1028
|
2
|
крупа
|
1340
|
907,51
|
1570
|
1377
|
3
|
Цемент
|
1340
|
1340
|
1570
|
983,10
|
4
|
кирпич
|
1360
|
1360
|
1600
|
516,60
|
6. Определим коэффициент использования
грузоподъёмности судна ψ с
ψ с = Dф / Д
где Dф = g1 + g2 + g3 + g4 – фактическая грузоподъёмность
судна, т
Д - паспортная
грузоподъёмность груза, т
Dф = 788,66 + 907,51 + 1340 + 1360 = 4396 т
ψ с = 4396 / 5300 = 0,829
7. Определим расчетную
глубину судового хода Нс.
х.:
Нс.х. = hгр.ф + Z1 + Z2 + Z3 + Z4, м
Где hгр.ф = 2,81 м – осадка груза при фактической загрузке, м
Z1 = 0,3 – навигационный запас под днищем судна
Z2 = 0,3hв - Z1 = 0,3
· 2 - 0,3 = 0,3 м – запас глубины на волнение, где
hв = 2,0 м - расчетная высота волны на водных путях
Z3 = n·hзан. = 1 · 0,1 = 0,1 м - запас глубины вследствие зависимости судового хода на отдельных участках
hзан = 0,1 м / год - толщина отложения слоя наносов в год
n = 1лет – период между дноуглубительными работами
Z4 = V · k = 15 · 0,027 = 0,405 м, - скоростной
запас , где
V = 15 км/ч – скорость движения
гружённых судов
k = 0,027 – коэффициент, принимаемый в
зависимости от длины судна
Нс.х = 2,81 + 0,3 + 0,3 +0,1 + 0,405 = 3,92 м
Нс.х.min = 4.4 м
8. Определим оптимальную
загрузку судна в условиях ограничения глубины судового хода
Оптимальная загрузка
судна определяется путем подбора разнородных грузов в таком соотношении, при
котором максимально используется грузопдъёмность судна и объём его трюмов. При
подборе количества грузов будем исходить из предложения, что имеется
возможность взять любое количество груза.
Обозначим
Gл = g1 + g2 -
масса легких грузов (1)
Gт = g3 + g4 -
масса тяжелых грузов (2)
wл = ( wг1 + wг2)/2 (м³/т) – УПО лёгких грузов (3)
wт = ( wг3 + wг4)/2 (м³/т) – УПО тяжелых грузов (4)
Решаем систему двух
уравнений
Gл + Gт = Dф. доп
Gл · wл + Gт · wт = W →
Gт = Dф. доп · wл – W , т (5)
wл – wт
Gл = Dф. доп
– Gт (6)
Подставляем выражения
(1), (2), (3) и (4) в уравнения (5) и (6) :
g3 + g4 = Dф. доп ·
[( wг1 + wг2)/2 ]
- W
g1 + g2 = Dф. доп –(
g3 + g4 ) (8)
Вычисляем (7) и (8)
g3 + g4 = 4396 · [( 1,94 + 1,73)/2 ] – 6270 =
1832,3916 т - масса тяжелого груза [(1,94 + 1,73)/2] - [(0,759+0,95)/2]
g1 + g2 = 4396-1832,3916=2563,61 т – масса
лёгкого груза
Так как количество
тяжелого и легкого грузов определяем при значении УПО как среднеарифметическое
между соответствующими видами грузов, то :
g1 = g2 = 0,5 · (g1 + g2 ) = 1282 т
g3 = g4 = 0,5 · (g3 + g4 )= 916 т
9. Определим фактическую
загрузку судна, проверим использование объема трюмов
Dф = ( g1 + g2 ) +
(g3 + g4 )= 1832 + 2564 =4396 т
Объем, который занимают
грузы при установленном их количестве :
Где n – количество родов груза ( n = 4)
m – количество трюмов судна
а) Трюм № 1 (занят сахаром, объём трюма W1 = 1530 м³, грузовместимость трюма D1 = 1290 т)
g1 = 1282 т – общая масса сахара
V1 = g1 · wг1 = 1282*1,73=2217 м³ - общий объем сахара
V1 > W1
Непоместившийся сахар загрузим
в трюм № 3
1530:1,73=884 т < D1 – масса
сахара, помещенного в трюм № 1
2217-1530=687 м³ - объем сахара, который не вмещается в
трюм № 1
687:1,73=396 т – масса сахара, который не вмещается в
трюм № 1
б) Трюм № 2 (занят крупой, объём трюма W2 = 1570 м³, грузовместимость трюма D2 = 1340 т)
g1 = 1282 т – общая масса крупы
V2 = g2 · wг2 =1282*1,94=2487 м³ - общий объем крупы
V2 > W2
Крупу, которая не
вмещается в трюм № 2, поместим в трюм № 4.
1570:1,94=809 т– масса крупы, помещенной в трюм № 2
2468-1570=898 м³ - объем крупы, которая не вмещается в
трюм № 2
917:1,94=444 т – масса крупы, которая не вмещается в
трюм № 2
в) Трюм № 3 (занят цементом + сахаром трюма W3 = 1570 м³, грузовместимость трюма D3 = 1340 т)
g3 = 916 т – общая масса радиаторов
V3 = g3· wг3 = 916*0,95=870м³ - общий объем радиаторов
V3 < W3
Догружаем трюм № 3
крупой, которая не поместилась в трюм № 1 и №4
870+687=1557м³ < W3 - общий объем грузов, помещенных в трюм № 3
916+396=1312т = D3 - общая масса грузов, помещенных в трюм № 3
г) Трюм №4 (занят кирпичами + крупой, объём трюма
W4 = 1600 м³, грузовместимость трюма D4 = 1360 т)
g4 = 916 т – общая масса гвоздей
V4 = g4· wг4 = 916*0,759=695м³ - общий объем гвоздей
V4 < W4
Догружаем трюм № 4
крупой, которая не поместилась в трюм № 2
695+898=1593 м³ <
W4 - общий объем грузов, помещенных в трюм № 3
916+444=1360 т=D4 - общая масса грузов, помещенных в трюм № 3
Полученные данные для
распределения грузов по трюмам занесем в таблицу
Номер трюма
|
Род груза
|
Грузовместимость трюма Di, т
|
Масса груза gi, т
|
Объём трюма Wi, м³
|
Объём груза Vi, м³
|
1
|
Сахар
|
1290
|
884
|
1530
|
1530
|
2
|
Крупа
|
1340
|
809
|
1570
|
1570
|
3
|
Цемент + сахар
|
1340
|
916+396=1312
|
1570
|
870+687=1557
|
4
|
Кирпич +крупа
|
916+444=1360
|
1600
|
695+898=1593
|