Определение массы груза по осадке судна

В основу такого способа определения массы груза положен принцип расчета водоизмещения судна при изменении его осадки в результате загрузки или разгрузки. Способ применяют в тех случаях, когда груз не взвешен на весах, или его масса определена отправителем условно (по обмеру), или для

расчета провозной платы, когда необходима контрольная проверка массы.

Для определения водоизмещения необходимо знать главные размерения судна (рис. 1) в метрах: расчетную длину L корпуса по ватерлинии, расчетную ширину В на мидель-шпангоуте на уровне ватерлинии, осадку судна в грузу Т для данного района плавания и порожнем Т₀, коэффициент δ полноты водоизмещения, плотность воды.

Рис. 1. Главные размерения судна.

Водоизмещение D опре­деляют как произведение вышеуказанных величин:

D = γ δ LBT , т (5.1)

Где γ – плотность для пресной воды γ=1 т/м³.

Плотность морской воды изменяется в зависимости от температуры и солености, что надо учитывать при расчете водоизмещения судна. Плотность воды некоторых морей дана в табл. 1

Табл. 1

Море	Плотность воды
Лето	Зима
Азовское	1,003	1,008
Балтийское	1,010	1,012
Белое	1,018	1,020
Каспийское	1,005	1,010
Черное	1,009	1,011
Баренцево	1,027	1,028
Средиземное	1,027	1,031

Грузовая шкала морских судов рассчитана на среднюю плотность воды 1,026 т/т³.

Водоизмещение судна в груженом (D_r) и порожнем (D_о) состояниях определяют с учетом соответствующих осадок и коэффициентов полноты водоизмещения.

Масса погруженного на судно груза определяется как разность между водоизмещением судна с грузом и порожнем:

G = γ LB (δ_гT_г - δ ₀Т₀) , т (5.2)

или

G = (D_г — g_г) - (D₀ — g₀), т (5.3)

где

б_г и б₀ — коэффициенты полноты водоизмещения судна соответственно с грузом и порожнем;

g_r, g₀ —суммарные массы балласта, судовых запасов подсланевых и фекаль­ных вод в груженом и порожнем состояниях, т.

При наличии данных о размерениях корпуса можно составить необ­ходимую для определения массы погруженного груза таблицу грузового размера судна (грузовую шкалу). В таблицах 5.1, 5.2 приводится зависимость между осадкой судна (Т_г, T_о) и массой груза G в нем. Зависимость выражается формулой:

G = γ LB (Т_г -Т_о), т (5.4)

Формула справедлива только для судов с обводами корпуса, не изменяющимися по высоте борта, или при загрузке судна на полную грузоподъемность по конструктивной ватерлинии (КВЛ). В остальных случаях необходимо учитывать изменение коэффициента полноты водоизмещения при изменении обводов корпуса и различной осадке. Так, с увеличением осадки коэффициент полноты возмещения (б) барж грузоподъемностью 3000 т (проект № 461Б) увеличивается с 0,68 до 0,89. Поэтому таблицу грузового размера рассчитывают с учетом изме­нения коэффициента полноты водоизмещения при фактических осадках судна. Массу погруженного груза при этом можно определять по формуле:

G = γ LB (δ_фТ_ф – δ_о Т_о), т (5.5)

где

Т_ф - фактическая осадка судна с грузом, м

Коэффициент δ _ф полноты водоизмещения при фактической осадке может быть определен по формуле, рекомендуемой проф. В. И. Орловым:

δ = α(α — δ _стр) Т_стр/Т_ф, (5.6)

где

δ _стр - коэффициент полноты водоизмещения при строительной осадке;

α – коэффициент полноты грузовой ватерлинии;

Т_стр - строительная осадка, м

Коэффициент α полноты площади грузовой ватерлинии определяют как отношение площади горизонтального сечения корпуса судна по линии грузовой осадки F к площади прямоугольника, построенного по длине L и ширине В погруженной части корпуса судна:

α = F/LB. (5.7)

Насколько существенно влияет изменение коэффициента полноты водоизмещения при различной осадке, можно проследить на примере расчета количества груза в барже грузоподъемностью 2000т (ее размерения: L= 85 м; В= 13,8 м; Т_г=2,3м; Т_о= 0,28 м; δ_стр = 0,85; δ₀ = 0,66; α = 0,9) по указанным формулам.

На основе аналогичных расчетов по формуле составляют для каждого грузового судна таблицу грузового размера.

В частности, для баржи проекта № 461-Б с помощью таблицы грузового размера можно быстро определить количество погруженного или выгружен­ного груза. Предположим, баржу загрузили до осадки 1,7 м. По таблице находим, что при осадке 1,5 м масса груза будет равна 1206,5 т. Далее, на каждый сантиметр осадки баржа принимает 10,68 т; 10,68X(1,7-1,5) = 213,6 т. Всего 1206,5+213,6= 1420,1 т.

Если это же судно, загруженное на полную осадку, разгрузить до осадки 1,8 м, масса выгруженного груза исключается из общей массы груза, и масса оставшегося груза составит: 2061,6 – (10,74X30) – (10,68Х20) = 1525,8 т

Учитывая, что плотность пресной и соленой воды различна, для судов смешанного плавания, которые принимают или сдают груз в морских условиях, в таблицах грузового размера должны быть сделаны необхо­димые поправки.

Массу груза по осадке определяют в следующем порядке: перед погрузкой замеряют осадку по обоим бортам в носовой, средней и кор­мовой частях судна, затем вычисляют его среднюю осадку порожнем:

Т = (Т_Н + 2Т_С + Т_К) + (Т'_Н + 2Т'_С + Т'_к), т(5.8)

где

Т_н, Т_с, Т_к — осадка соответственно носовой, средней и кормовой частей судна по правому борту, м;

Т'_я, Т'_с, Т'_к — то же, по левому борту, м.

Таблица грузового размераУдельное количество груза

Таблица 5.1 Таблица 5.2

Осадка, м		Кол-во груза, т
На 1 см осадки	общее
2,3   2,0     1,5     1,0     0,5   0,28			2061,6 322,2 1739,4   1205,4   677,4 500,5   176,9   176,9
	10,74
	10,68
	10,56
	10,01
	8,04

Осадка, м	Количество груза, т
с учетом изменения коэффициента α по формуле	без учета изменения коэффициента α по формуле
всего	на 1 см осадки	всего	на 1 см осадки
0,28	----	----	----	----
0,5	176,9	8,04	224,7	10,212
1,0	677,4	10,01	735,3	10,212
1,5	1205,4	10,56	1245,9	10,212
2,0	1739,4	10,68	1756,5	10,212
2,3	2061,6	10,74	2062,9	10,212

По окончании погрузки вновь замеряют осадку по обоим бортам в но­совой, средней и кормовой частях судна. По формуле (5.8) вычисляют среднюю осадку Т_г в груженом состоянии по маркам углубления, на­несенным на бортах ближе к носу, корме и в середине судна. При отсутствии марок (на старых судах) пользуются обмерным крюком.

Применяют также другие устройства. В Волжской академии водного транспорта, например, разработан прибор (ПООС-1), которым измеряют высоту надводного борта. Осадку судна определяют как разность между полной высотой борта Н_б и надвод­ной Н_н.б с помощью прибора.

Для измерения осадки удобно также пользоваться предложенным З.Г.Русаковым гидравлическим осадкомером. С помощью такого прибора осадку судна можно точно определить при любой погоде.

До начала и по окончании грузовых операций вахтенный начальник фиксирует в вахтенном журнале данные о количестве балласта, наличии судовых запасов (топлива, смазки, воды, продовольствия), а в необхо­димых случаях — и заполнении фекальных цистерн. Сопоставление этих данных позволит определить и учесть изменение судовых запасов при расчете массы погруженного или выгруженного груза.

Для повышения точности определения массы груза по осадке суд­на все замеры следует выполнять возможно тщательнее.

После установления разности между средними осадками судна с гру­зом и порожнем массу погруженного груза определяют по таблице гру­зового размера.

В накладной и дорожной ведомости в случае определения массы гру­за по осадке судна делают соответствующую отметку, а в акте о погрузке-выгрузке груза записывают результаты замеров осадок судна порожнем и с грузом и расчет массы груза.

ВЕСОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ

В речных портах для взвешивания грузов в основном применяют рычажные весы, работающие по принципу равновесия рычагов, из которых на один помещают груз, на другой — гири. К таким механизмам относятся весы товарные передвижные и стационарные, автомобильные, вагонные и ковшовые элеваторные.

Условия равновесия рычажных весов выражено формулой

Pl = P₁l₁ (5.9)

где

P, P₁— силы, приложенные на концах рычага (гири и взвешиваемый груз),Н;

l, l₁— длина плеч рычага от точки опоры до точки приложения сил, м.

Рис. Схема автомобильных платформенных весов с измерительным рычажным механизмом.

На основе указанного принципа работают рычажные весы различных типов. Взвешивание (сравнение массы взвешиваемого тела с массой гирь) производится с учетом длины плеч рычагов.

Количество груза, находящегося на платформе весов, в зависимости от их конструкции устанавливают подсчетом условно-номинальной массы уравновешивающих гирь или по показаниям на шкале, циферблате, дискретно-цифровом устройстве.

Для весов с показаниями на шкале не требуется накладных гирь. Их равновесие достигается перемеще­нием по шкале передвижной гири (что изменяет плечо рычага), ре­зультат взвешивания виден непосред­ственно на шкале. На циферблат­ных весах массу груза определяют по углу отклонения коромысла от положения первоначального равновесия. На дискретно-цифровых весах результат взвешивания фиксируется на специальном табло с помощью электронного устройства.

Основными свойствами весов являются чувствительность, устойчивость, верность и постоянство показаний веса.

Чувствительностью весов называется отношение массы добавочного груза, вызвавшего отклонение коромысла на 2-5 мм из положения равно­весия, к массе основного груза на площадке весов. Чем меньше это отношение, тем чувствительнее весы и точнее результат взвешивания. Чувствительность весов зависит от длины коромысла, расстояния между центром тяжести весов и точкой подвеса коромысла, от сил трения в точке подвеса коромысла.

Устойчивостью называется свойство весов возвращаться в первона­чальное положение равновесия после нескольких плавных колебаний ко­ромысла, выведенного из состояния равновесия.

Верность, т. е. точность показаний весов, зависит от правильного соотноше­ния плеч рычага и силы трения, возникающего в опорных деталях механизма. Вследствие невозможности устранить влияние трения и достичь абсолютно точ­ного соотношения рычагов для всех весов ГОСТами установлены допустимые по­грешности. Для большей части товарных весов допустимая погрешность равна 0,1%.

Постоянством называется неизменность показаний весов при повтор­ных взвешиваниях одного и того же груза. Постоянство во многом зависит от соблюдения правил содержания весов.

Товарные весыимеют устойчивое расположение грузоприемной платформы. Их изготовляют грузоподъемностью 1000, 2000, 3000 кг. Товарные стационарные весы углубляют в пол склада так, чтобы грузоприемная платформа находилась на уровне пола. Правильность установки товарных весов проверяют по уровню или отвесу, находящемуся на колонке весов.

Основными условиями правильной работы товарных весов с соотноше­нием плеч рычагов 1 : 100 являются:

DE/DDM · ВС/АС = 1 : 100; KH/KG = DE/DF. (5.10)

Для взвешивания транспортных средств с грузом используются автомобильные весы (с пределами взвешивания 10-150 т.) и вагонные весы (с пределом взвешивания 60, 150 и 200 т) на специально оборудованных устройствах в порту или на железнодорожной станции.

Рис. Взвешивани плечевого тягача с грузом на платформенных весах.

Массу груза определяют как разность между массой груженого автомобиля и порожнего автомобиля (вагона).

Контрольную проверку правильности массы автоматически взвешенных порций груза выполняют не реже одного раза в смену и, кроме того, при переходе на взвешивание груза другого рода, сорта, влажности и плотности.

Потребность порта в весах раз­личных типов зависит от грузообо­рота, при этом учитывают расстанов­ку и производительность весов.

Суточная производительность весов:

P = αGt / τ , кг/сут (5.11)

где

α — коэффициент использования грузоподъемности весов, рассчитываемый в зависимости от вида груза и размера взвешиваемых партий;

G — грузоподъемность весов, кг;

t — продолжительность полезной работы весов в сутки (зависит от числа смен работы склада и средней интенсивности использования весов), мин;

τ — продолжительность одного взвешивания с учетом продолжительности укладки груза на весы, мин.

Весы должны быть снабжены соответствующими гирями. Применять «условные» гири можно только на тех весах, отношение плеч рычагов которых соответствует обозначению на самих гирях (например, нельзя пользоваться гирями с обозначением 1:200, 1:1000 на весах с отношением плеч 1:100, 1:500).

Весы и гири, находящиеся в эксплуатации, подлежат государствен­ной проверке в органах Государственного надзора РФ по стандартам не реже одного раза в 2 года. Кроме того, весы следует подвергать среднему ремонту каждые 2—3 года, а в промежутках между средними ремонтами производить текущий ремонт. Весы устанавливают на твердом и ровном фундаменте в месте, защищенном от ветра и дождя и свободном для работы.

Перед взвешиванием проверяют: прочность и правильность установки весов на площадке; наличие комплекта гирь, соответствие их типу весов; своевременность клеймения; общее состояние весов (плавность качания коромысла и весовой площадки, равновесие коромысла ненагруженных весов, чувствительность).

Взвешиваемый груз следует укладывать на весы осторожно, без толчков и ударов, равномерно распределяя по платформе, чтобы не сдвинуть ее. Повседневный уход за весами возлагается на приемосдатчиков и за­ведующих складами, в ведении которых они находятся. Администрация порта обязана инструктировать приемосдатчиков, обучать их приемам точного взвешивания, проверять их знания и точность выполнения инструк­ций по содержанию и уходу за весами.