Транспортные характеристики грузов - совокупность свойств груза определяющих условия и технику его перевозки, перегрузки и хранения называется транспортной характеристикой груза. По своим физико-химическим свойствам грузы разделяют на две основные группы: скоропортящиеся и устойчиво сохраняющиеся. Грузы можно также разделить на группы по степени огнеопасности, ядовитости, радиоактивности и обладанию определенными агрессивными свойствами - пылящие, выделяющие газы и запахи, грузы, обладающие гигроскопичностью, и так далее. Кроме того, почти все грузы обладают специфическими, только им присущими свойствами, определяющими требования, которые необходимо выполнять в процессе их перевозки. Так, например, к основным свойствам навалочных грузов относятся такие свойства как:
Угол естественного откоса, или угол покоя. Это угол между плоскостью основания штабеля и образующей, который зависит от рода и кондиционного состояния груза. Рыхлые и пористые навалочные грузы имеют больший угол покоя, чем твердые кусковые грузы. С увеличением влажности угол покоя растет. При длительном хранении многих навалочных грузов угол покоя за счет уплотнения и слеживаемости возрастает. Различают угол естественного откоса в покое и в движении. В покое угол естественного откоса на 10-18
о больше, чем в движении (например, на ленте транспортера).
Гранулометрический состав для навалочных грузов указывается в запродажных контрактах и перевозочных документах. Ряд рудных грузов и углей делится на классы в зависимости от гранулометрического состава. Так, например, угли (антрацит) делят на классы в зависимости от размера куска угля (мм): плотный 110 и более; крупный 50-100; орех 25-50; мелкий 13-25; семечко 6-13; штыб менее 6. Гранулометрический состав груза определяет возможность применения различных схем механизации погрузо-разгрузочных работ.
Усадка - уплотнение навалочных грузов вследствие перераспределения частиц груза в массе насыпи и сдавливания нижних слоев верхними. На усадку грузов оказывают влияние свойства груза, способ нагрузки, встряхивание судна на волне, вибрация корпуса судна, длительность и условия плавания. Усадка зерна в рейсе происходит от 2,5 до 8%.
Сыпучесть - свойства навалочных грузов, которые при наличии свободной поверхности под воздействием качки пересыпаются с одного борта на другой. В результате этого судно может получить опасный крен и перевернуться. Проведенные опыты показали, что пересыпание грузов происходит по законам, отличным от законов перетекания жидкости. В начальный момент крена в результате действия сил сцепления частиц поверхность груза остается неподвижной, но если крен достигает такого значения, при котором угол между поверхностью насыпки и горизонтом будет больше угла покоя на 8-10
о, то масса груза быстро перемещается в сторону крена. Обратного перемещения может не быть, так как крен в противоположную сторону уменьшается за счет смещения центра тяжести судна в сторону пересыпавшегося груза.
Погрузочный объем - объем, занимаемый 1т груза в грузовом помещении. При перевозке зерновых грузов погрузочный объем является критерием, по которому грузы делятся на "тяжелые" - рожь, ячмень, пшеница, горох, рис (1,13 - 1,54 м
3/т) и "легкие" - овес, арахис, льняное семя, подсолнух (1,50 - 3,7 м
3/т).
Влажность - важнейший показатель состояния груза, поскольку от нее зависит самонагревание, возможность и вероятность разжижения. Влажность гигроскопических грузов находится в прямой зависимости от относительной влажности воздуха. Повышенная влажность навалочных грузов приводит к потере провозной способности флота из-за увеличения их массы, а при перевозке зерна - к его порче. Нормальная влажность экспортного зерна - 11-14%. Зерно с влажностью 16% принимать к перевозке запрещается.
Самонагорание грузов растительного происхождения резко ухудшает их качество и, как правило, вызывается тремя причинами: биологическим процессом "дыхания", жизнедеятельностью микроорганизмов и вредителей. При перегрузке зерна и ряда других продуктов сельского хозяйства (хлопка, льна, сена) температура груза в результате самонагревания может достигать 85-90
оС, что приводит к потере товарных качеств груза.
Самовозгорание - действие внутренних источников тепла (биологических и химических процессов), которые протекают в грузе. Самовозгоранию подвержены многие грузы растительного происхождения, зерновые, волокнистые, жиры, торф, каменные и бурые угли, древесный уголь, а также некоторые руды и рудные концентраты.
При "дыхании" зерна, семян, овощей и фруктов поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Энергия "дыхания" зависит от свойства груза, но особенно увеличивается с ростом температуры и влажности. Повышение температуры и влажности способствует развитию бактерий, а наличие бактерий в растительных грузах вызывает не только самонагревание, но и самовозгорание. Жизнедеятельность микроорганизмов приводит к дальнейшему нагреванию груза. Если груз обладает малой теплопроводностью, то выделяющаяся теплота накапливается и температура повышается. Микроорганизмы гибнут при температуре груза 70о и выше, но химические реакции между кислородом, воздухом и разлагающимися растительными грузами продолжается. Это приводит к самовозгоранию или обугливанию груза. Для предотвращения самовозгорания зерновых грузов следует удалять выделяющиеся газы и тепло, что достигается постоянной вентиляцией грузовых помещений.
В процессе хранения и перевозки ископаемых углей происходит постоянное окисление углерода, что приводит к потере качества и уменьшению количества груза. Величина этих потерь зависит от марки, сорта угля и температуры хранения. Решающим фактором самовозгорания, например углей, является процесс химического взаимо-действия вещества угля и в первую очередь углерода с кислородом воздуха и воды. Окисление углей делится на две стадии. В начальной стадии (при температуре 20-25
оС) образуются малоустойчивые перекисные соединения, содержащие кислород. Во второй стадии (при температуре 25-180
оС) происходит расщепление неустойчивых перекисных соединений. При этом освобождается 60-70% всей тепловой энергии окислительного процесса. Выделяющиеся при расщеплении активный кислород и другие элементы вместе с образовавшимся теплом способствуют окислению новых порций исходного вещества груза.
Температура груза, по достижении которой начинается бурный процесс окисления, переходящий в самовозгорание, называется критической температурой. По действующим инструкциям критической температурой для ископаемых углей считается:
в России - 60
оС; в Англии - 58 - 75
оС; в США - 75 - 85
оС.
Самовозгоранию углей способствует аэрация штабеля, наличие внешних источников тепла, таких как солнечная радиация, нагревающая переборки и магистральные трубы, наличие посторонних примесей, смешение разных марок, сортов и партий груза.
Очень малая и чрезмерно высокая влажность углей снижает их способность к самовозгоранию. В практике перевозок температура углей 40-45
оС считается уже опасной.
Слеживаемость характеризуется прочным сцеплением частиц груза и максимальной плотностью. Это приводит к потере грузом свойств сыпучести. Слеживаемости подвержены в наибольшей мере концентраты руд, селитра, соль поваренная, калийные и азотные удобрения, сульфат. Причинами слеживаемости являются: сцепление частиц груза от сдавливания при большой высоте укладки; кристаллизация солей из растворов и переход соединений вещества из одних модификаций в другие; химические реакции в грузах.
Степень слеживаемости зависит от размера, формы и характера поверхности частиц груза, наличия и свойств примесей, условий хранения груза, его влажности, гигроскопичности, характера воздействия внешней среды, длительности перевозки и высоты укладки.
Смерзаемость - свойство груза при отрицательной температуре превращаться в сплошную массу и терять свою сыпучесть. Это свойство аналогично слеживаемости груза, и по результатам они идентичны. При смерзании также происходит слипание частиц груза и тем больше и сильнее, чем мельче и более шероховата поверхность частиц груза, больше его влажность и пористость. В наибольшей степени смерзаемости подвержены полезные ископаемые - рыхлые, пористые и мелкозернистые руды, серные и медные колчеданы, влажные угли, песок, соль, апатиты, фосфориты, бокситы, медные, железные, марганцевые, свинцовые, цинковые концентраты руд и ряд других грузов.
Спекаемость - слипание частиц груза под воздействием изменения температуры. Спекаемости подвержены перевозящиеся навалом материалы, такие как пек, гудрон, асфальт, а также агломераты руд, поступающие в трюмы судов в горячем состоянии. Процесс спекания схож с процессом слеживаемости. Спекаемость грузов при перевозке их навалом на обычных судах предотвратить нельзя, поэтому их следует перевозить в таре или на специализированных судах. Так, например, агломерат, который при перевозке спекается и покрывается коркой, перевозят в горячем состоянии. Для уменьшения влияния процесса спекаемости груза строятся суда специальной конструкции, позволяющие замедлить или предотвратить охлаждение груза в пути.
Линейные и объемно-массовые характеристики грузов.
Единицы измерения.Количество принимаемых на судно грузов в зависимости от их разновидности может быть определено по объему, массе или числу мест.
Каждое грузовое место характеризуется линейными размерами: длиной l, шириной b, высотой h, диаметром d, массой и объемом.
В России действует Международная система единиц (СИ). Единицы измерений. Знание линейных размеров грузовых мест необходимо для решения целого ряда задач при организации транспортного процесса, связанных с выбором технических средств для перевозки груза, местом размещения груза на судне, использованием кубатуры грузовых помещений, выбором технологии перегрузочных работ и т.д. Линейные размеры отдельных грузовых мест, в том числе, когда они выступают в качестве одной из главных транспортных характеристик, указываются в грузовых документах.
Грузовые места, требующие особой технологии перегрузочных работ или превышающие габариты грузовых люков судна, называются соответственно длинномерами или крупногабаритными местами. За перевозку таких грузов взимают надбавку к тарифу или берут повышенную фрахтовую ставку.
Объем и массу груза или отдельных грузовых мест измеряют в объемных и массовых единицах. Плата за провоз груза обычно устанавливается за единицу массы или объема (реже за грузовое место). Единицей объема груза в практике перевозок является кубометр, а единицей массы груза - метрическая тонна. Однако в ряде стран еще до настоящего времени применяют различные старые национальные единицы измерения.
Например, при перевозке леса, кроме кубических метров, используют следующие обмерные единицы: стандарт, акс, лод и др.
Для измерения массы груза в Англии применяют английскую длинную тонну (лонг-тонну - 1016 кг), в Америкамериканскую короткую (шорт-тонну - 907 кг). Часто определение общей массы погруженного на судно груза производят путем суммирования трафаретные масс отдельных грузовых мест. Трафаретную массу определяют взвеши-ванием грузового места в пункте отправления. Если груз стандартный, то общую трафаретную массу грузовой партии определяют путем перемножения массы одного места на количество грузовых мест. Иногда достаточно знать среднюю контрольную массу груза, которую определяют путем взвешивания не менее 10% мест груза данной партии и делением данной массы на число взвешенных мест.
Для расчетов, связанных с загрузкой судна, надо знать общую массу груза, т.е. массу товара с упаковкой, которую в коммерческой практике называют массой брутто. Нетто - это масса товара без упаковки. В практике перевозок используется регистровая и обмерная тонны. В 1 рег.т - 2,83 м
з, или 100 фут
з, а обмерная тонна равна 1,41 м
з , или 50 фут
з.
При перевозке навалочных грузов их объем в естественном состоянии зависит от плотности, т.е. от размера и формы отдельных частиц груза и свободных пространств между ними. Различают несколько определений плотности навалочного груза.
Объемная масса (плотность частиц груза) - масса тела q отнесенная к его объему V
o.
Пористость - отношение свободных пространств (пор и капилляров) к объему частиц груза.
Скважистость - отношение объема свободных пространств между отдельными частицами груза к объему самого груза.
Насыпная масса (плотность) груза - масса навалочного груза, заключенная в единицу объема. Она зависит от плотности вещества, пористости и скважистости. Для определения стандартной плотности навалочного груза используют мерный ящик с внутренними размерами 1000х1000х1000 мм. Засыпку груза в ящик производят без утрамбовки и встряхивания. Верхнюю часть груза в мерном ящике снимают и выравнивают рейкой.
Удельный объем места - (м
з/т) - объем единицы массы груза, т.е. отношение суммы объемов грузовых мест к массе брутто этих грузовых мест:
Σvu = ------ .
ΣqГабаритный объем места - произведение максимальных геометрических размеров с учетом выступающих частей:
vм = l мbмhм .
Фактический объем места, которое занимает груз, можно определить через коэффициент формы, который определяется из выражения
Vф = Кф vм ,
где
Кф - коэффициент формы;
vм - габаритный объем места.
Для цилиндрического груза
Кф = 0,785, для кипового и мешкового грузов
Кф = 0,88÷0,98. При укладке груза в штабель объем его будет превышать сумму объемов мест, поскольку между отдельными местами будут оставаться свободные пространства. Для учета этого приращения объема вводят коэффициент укладки, который определяют как отношение объема штабеля к сумме габаритных объемов мест груза.
Удельный погрузочный объем (м
з/т) - объем, который занимает 1 т груза в трюме судна.
u = W/Q, где
W - грузовместимость судна (трюма),
Q - масса груза, т.
Удельный погрузочный объем зависит от многих факторов: объема самого груза, пустот между отдельными грузовыми местами и между грузом и судовым набором. Коэффициент трюмной укладки - это отношение грузовместимости трюма к сумме объемов грузовых мест, погруженных в трюм,
Ктр = W / Σv.
Коэффициент трюмной укладки зависит от кратности соотношения грузовых помещений и грузовых мест, лекальности грузовых помещений, плотности укладки, формы и размеров грузовых мест.
Зная коэффициент трюмной укладки, можно определить количество мест груза N, которое можно погрузить в данное грузовое помещение:
N = W/uмКтр.
Зная
uм и
Ктр, можно определить погрузочный объем (м
з/т) для данного груза и соответствующего грузового помещения:
u = uмКтр .
Масса груза (т), которая может быть погружена в трюм грузовместимостью W,
Q = W/u.Определение массы груза Q при перевозке навалочных грузов производится по осадке судна, смотри раздел
драфт-сюрвей.
Литература
1. Снопков В.И. Технология перевозки грузов. Изд. Профессионал, СПб, 2001, C. 546.
2. Российский морской регистр. Правила о грузовой марке морских судов. СПб. 1999 г.
3. Транспортные характеристики грузов и средств укрупнения. Изд.ЗАО "ЦНИИМФ" СПб, 2001.