Определение оптимальной загрузки транспортного судна
СОДЕРЖАНИЕ: Характеристика грузовых трюмов. Определение удельной грузовместимости транспортного судна (УГС). Транспортные характеристики груза. Коэффициент использования грузоподъёмности судна. Оптимальная загрузка судна в условиях ограничения глубины судового хода.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, м | Грузовместимость D, т |
| 1 | 1530 | 1290 |
| 2 | 1570 | 1340 |
| 3 | 1570 | 1340 |
| 4 | 1600 | 1360 |
1.Определим удельную грузовместимость транспортного судна (УГС)
wc= 
D, м/т
где Wmpi – объём i-того груза, м
n – количество трмов
D – грузоподъёмность судна
wc = 1530 + 1570+ 1570 + 1600 / 5300 = 1.18 м/т
1. Определим транспортные характеристики груза (ТХГ)
Найдём удельный погрузочный объём груза (УПО):
wг = (Vм / g м) х Ку
где: Vм = (LxBxH) – объём грузового места
L, B, H- грузовые размеры пакета
Ку = 1,15 – коэффициент укладки груза в трюме
gм - масса пакета
а) Сахар в мешках
wг1= ( 1,68 · 1,22 · 1,53 / 2,08) х 1,15 = 1,73 м/т
б) Крупа в мешках
wг2 = ( 1,34 · 0,95 · 1,26 /0,95) х 1,15 = 1,94 м/т
в) Цемент в мешках
wг3 = (1,67 · 1,25 · 1,3 / 3,28) х 1,15 = 0,95 м/т
г) Кирпич на поддонах
wг4 = (1,6 · 1,2 · 1,1 / 3,2) х 1,15 = 0,759 м/т
2. Установим вид груза, исходя из соотношения УПО и УГС
| Род груза | УГС wc , м/т | УПО wг, м/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 м
где
V3 – объем тяжелого груза – цемент м
V4 – объем тяжелого груза – кирпич м
wг3 – удельный погрузочный объём цемента, м/т
wг4 – удельный погрузочный объём кирпичей м/т
W3 + W4 = 1570 + 1600 = 3170 м , где
W3 – объём третьего трюма, м
W4 – объём четвертого трюма м
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, м
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, м
W2 – объём второго трюма, м
wг1 – удельный погрузочный объём сахара, м/т
wг2 – удельный погрузочный объём крупы , м/т
W1 + W2 = V1 + V2 =153+1570=3100 м
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, м | Объём груза Vi, м |
| 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 с
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
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 = 2,0м - 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 (м/т) – УПО лёгких грузов (3)
wт = ( wг3 + wг4)/2 (м/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
[( wг1 + wг2)/2] - [( wг3 + wг4)/2] (7)
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 м, грузовместимость трюма D1 = 1290 т)
g1 = 1282 т – общаямасса сахара
V1 = g1 · wг1 = 1282*1,73=2217 м - 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 м - 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 м, грузовместимость трюма D2 = 1340 т)
g1 = 1282 т – общаямасса крупы
V2 = g2 · wг2 =1282*1,94=2487 м - 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 м - 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 м, грузовместимость трюма D3 = 1340 т)
g3 = 916 т – общаямасса радиаторов
V3 = g3· wг3 = 916*0,95=870м - общий объем радиаторов
V3 W3
Догружаем трюм № 3 крупой, которая не поместилась в трюм № 1 и №4
870+687=1557м 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 м, грузовместимость трюма D4 = 1360 т)
g4 = 916 т – общаямасса гвоздей
V4 = g4· wг4 = 916*0,759=695м - общий объем гвоздей
V4 W4
Догружаем трюм № 4 крупой, которая не поместилась в трюм № 2
695+898=1593 м 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, м | Объём груза Vi, м |
| 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 | 1360 | 916+444=1360 | 1600 | 695+898=1593 |