Кут природного укосу
Кут природного укосу або кут спокою – це кут між площиною основи штабеля та твірною, що залежить від роду та кондиційного стану вантажу. Кут природного укосу - максимальний кут нахилу укосу гранульованого матеріалу, що не має зчеплення, тобто вільно текучого матеріалу. Пухкі та пористі навалочні вантажі мають більший кут спокою, ніж тверді шматкові вантажі. Зі збільшенням вологості кут спокою зростає. При тривалому зберіганні багатьох навалочних вантажів кут спокою за рахунок ущільнення і зростає. Розрізняють кут природного укосу у спокої та у русі. У спокої кут природного укосу на 10 – 18° більше, ніж у русі (наприклад, стрічці транспортера).
На практиці даними про величину кута природного укосу користуються при визначенні площі штабелювання вантажу, кількості вантажу в штабелі, обсягу внутрішньотрюмних штівкових робіт, при підрахунку величин тиску вантажу на стіни, що захищають його, при розрахунках стійкості суден, що враховують переміщення вантажу при крені судна, а також при розрахунках вантажно-розвантажувальних та транспортуючих пристроїв.
Величина кута природного укосу вантажу залежить від форми, розміру, шорсткості та однорідності вантажних частинок, вологості маси вантажу, способу його відсипання, вихідного стану та матеріалу опорної поверхні.
Застосовуються різні методи визначення величини кута природного укосу; до найбільш поширених відносяться способи насипки і обвалення.
Експериментальне визначення опору зсуву і основних параметрів вантажу проводиться зазвичай методом
ми прямого зрізу, одновісного та тривісного стиску.
Випробування властивостей вантажу методами прямого зрізу застосовні як до ідеальних,так і до зв'язних сипких тіл. Метод випробування на одновісне (просте) стиск – роздавлювання застосовується тільки для оцінки загального опору зсуву зв'язкових сипких тіл при умовному припущенні, що у всіх точках зразка, що випробовується, зберігається однорідний напружений стан. Найбільш надійні результати випробувань характеристик зв'язного сипучого тіла дає метод тривісного стиску, що дозволяє досліджувати міцність зразка вантажу при всебічному стисканні.
Визначення кута природного укосу дрібнозернистих речовин (розміри частинок менше 10 мм) провадиться за допомогою «похилого ящика». Кут природного укосу в цьому випадку - кут, утворений горизонтальною площиною і верхньою кромкою випробувального ящика в той момент, коли почнеться масове осипання речовини в ящику. Розміри скриньки: довжина 600 мм, ширина 400 мм, висота 2000 мм. За допомогою кутоміра вимірюють кут між верхньою кромкою ящика та горизонтальною площиною з точністю до 0,5°. Кут природного укосу розраховують як середньоарифметичний із трьох вимірів і округляють до 0,5°.
Судновий метод визначення кута природного укосу речовини використовують за відсутності «ящика, що нахиляється». У цьому випадку кут природного укосу - це кут між утворює конуса вантажу та горизонтальною площиною. Зразок випробовуваної речовини висипають так, щоб утворився початковий конус. Потім частину, що залишилася, дуже обережно висипають з висоти декількох міліметрів на вершину конуса так, щоб форма конуса була симетричною. Кут вимірюється у чотирьох точках на рівні піввисоти конуса, розташованих навколо конуса з кроком 90°. Те саме повторюється із двома іншими пробами. За величину природного укосу приймають середнє арифметичне дванадцяти вимірювань, заокруглене до 0,5°.
Практикавиробництва вимірів кутів природного укосу в натурних умовах показує, що їх величина дещо змінюється в залежності від методу відсипання вантажу (струменем або дощем), маси вантажу, що досліджується, висоти, з якої проводиться експериментальна відсипка.
Для визначення кута природного укосу за умов порту рекомендована така методика. Зерно з бункера об'ємом 2 м 3 висипається з висоти 2,5 м через отвір 400х400 мм на рівний бетонний або асфальтований майданчик. Під кутом природного укосу розуміється середнє арифметичне значення кутів нахилу до горизонту утворюють зернового конуса, виміряних із чотирьох сторін. Практичне використання методики показало, що вона успішно може бути застосована для сухих насипних вантажів з порівняно однорідними частинками обмеженого розміру, а для зволожених і великокускових вантажів користуватися цим методом важко через зависання матеріалу. Тому для виробництва відсипання вантажу при визначенні кута природного укосу доцільніше використовувати стрічковий або скребковий транспортер, що забезпечує скидання вантажу з висоти 2,5 м.
Кут природного укосу можна визначити й іншим способом. Наприклад, зерно насипається в ящик з розмірами 400х400х1000 та отвором 300x400, розташованим унизу однієї зі стінок. Після відкриття засувки зерно висипається у відгороджений двома скляними стінками лоток. Кут нахилу поверхні зерна до горизонту приймається за кут природного укосу a.
Для швидких вимірювань зручний спосіб Моосу, при якому зерно насипають у прямокутну скриньку зі скляними стінками розмірами 100х200х300 мм на 1/3 його висоти. Ящик обережно повертають на 90° і вимірюють, кут між поверхнею зерна та горизонтальною (після повороту) стінкою. Досвідипроводять за всіх зазначених способах по 3 рази.
У лабораторних умовах визначення кутів природного укосу використовують прилади різних систем, загальним недоліком яких є можливість виробництва експериментів лише з вантажами, мають відносно невеликі і однорідні вантажні частки.
Найбільш поширеними методами визначення кута природного укосу у лабораторних умовах є такі.
1. У ящик прямокутної форми розміром 10х20х30 мм (або більше) насипають досліджуваний матеріал так, щоб вільна поверхня була горизонтальною, а потім обережно повертають його на кут45 або 90° і після припинення осипання вантажу визначають кут природного укосу a за допомогою транспортира або шляхом виміру висоти h і довжини L закладення укосу та обчислення тангенсу кута a (tg a = L/h)
2. Диск діаметром 10 см (або більше), що має вертикальний тарований стрижень, опускають у скляну банку і засипають досліджуваним матеріалом. Потім диск плавно виймають. Висота матеріалу, що залишився на диску конуса, показує величину кута природного укосу, значення якого нанесені на стрижні.
3. У вирву з діаметром труби 5 мм (або більше, залежно від гранулометричного складу матеріалу) обережно засипають досліджуваний матеріал, і потім вирву повільно піднімають у міру утворення конуса вантажу. Отриманий таким чином конус заміряють кутоміром з чотирьох сторін і середнє значення приймають за величину кута природного укосу матеріалу, що досліджується.
Незалежно від методу визначення кута природного укосу, кожен досвід необхідно проводити не менше трьох разів для отримання найбільш характерних середніх значень.
1.11. Об'ємно-масові характеристики вантажів
До об'ємно-масовихХарактеристикам вантажів відноситься маса, лінійні (габаритні) розміри, питомі обсяги. Усі вантажі приймають до перевезення за масою або за рахунком місць.
Штучні вантажі приймають рахунком місць із зазначенням їхньої маси. При здачі вантажу одержувачу судно не несе відповідь-
ності за його масу, якщо число місць відповідає числу, зазначеному в документах, а тара та упаковка перебувають у хорошому стані.
Ряд насипних і навалочних вантажів, наприклад, всі хлібні вантажі, приймається і здається судном з перевіркою маси вантажу. Зважування роблять на автоматичних вагах. Порівняно малоцінні навалочні вантажі (вугілля, руда, сіль тощо) приймають до перевалки зазвичай без зважування - із зазначенням маси за заявою відправника або з визначенням маси вантажу по осаді судна. У будь-якому випадку масу насипних та навалочних вантажів перевіряють по осаді судна, для чого може залучатися спеціальний сюрвеєр і якщо вона розходиться з масою, заявленою відправником або встановленою шляхом зважування на автоматичних терезах, вносяться відповідні позначки у вантажні документи.
Вантаж, правильно сформований і ув'язаний у пакети, приймають за кількістю пакетів, без перерахування місць усередині них. Але у разі порушення ув'язування його приймають і здають як звичайний тарно-штучний вантаж – за кількістю місць.
Контейнери приймають та здають за кількістю, номерами та зовнішнім оглядом з перевіркою цілісності пломб. Контейнери з пошкодженнями кузова, які відкривають доступ до вмісту, а також з порушеними або неясними пломбами або без них на судно не приймають.
Таким чином, визначення маси вантажу проводиться для:
Питомий обсяг місця (Uм) – об'єм, який займає 1 т вантажу у просторі (Uм = Vм / Mм).
Питомий складковий обсяг (Uскл) – середній обсягякий займає 1 т вантажу на складі (Uскл = Vшт / å Mм). Питомий вантажний об'єм (U) – середній об'єм, який займає 1 т у вантажному приміщенні судна (U = W /
Для практичних розрахунків Uскл і U застосовуються відповідно коефіцієнти укладання (Лялька) та трюмного укладання (Ктр). Коефіцієнт укладання можна визначити за формулою Лялька = Vшт/ å Vм, для розрахунків приймається рівним 1,15. Коефіцієнт трюмного укладання розраховується кожного роду вантажу і кожного вантажного приміщення за такою формулою Ктр =W/ å Vм. Для розрахунків було визначено середні значення Ктр залежно від лінійних розмірів вантажу та від розташування вантажного приміщення, на підставі яких були побудовані графіки залежності (див. лаб. раб. 1). Таким чином, отримаємо: Uскл = До скл × Uм; U = Ктр × Uм.
2. Генеральні вантажі
2.1. Скринькові вантажі
До ящикових відносяться вантажі у дерев'яних та фанерних ящиках та латах, а також у картонних коробках, які мають правильну геометричну форму паралелепіпеда (рис. 5, рис. 6).
Ящики дерев'яні (або дощаті) при їх великому розмаїтті (за формою, розмірами, призначенням та ін.) можна розділити на 2 основних типи: щільні та ґратчасті. Вони найбільше надійно оберігають вміст від агресивного впливу зовнішнього середовища. Виготовляються їх деревини різних порід (сосни, ялини, липи, модрини, осики та ін), розміри і товщина дощок залежить від особливостей продуктів, що перевозяться в них (товарів, виробів).
Щільні ящики часто вистилають зсередини пергаментом або іншим подібним матеріалом, використовуються різні пакувальні матеріали. Такі ящики зазвичай застосовуються при перевезенні цінних (або б'ються) вантажів, що не потребують інтенсивного повітрообміну.
Гратчасті ящики (напівящики) зазвичай використовуються при перевезенні свіжих плодоовочевих вантажів,потребують інтенсивного повітрообміну та гарної аерації вантажних місць у процесі перевезення та зберігання.
Невисокі (дрібні) ящики - ящики з дерева або картону, висотою 15 - 25 см, застосовуються для укладання в них фруктів або ягід, найбільш чутливих до механічних пошкоджень (здавлювання тощо).
Лотки - вид напівящиків невеликої висоти, що мають спеціальні, що виступають за верхній габарит, трикутні бруски по кутах, на які вони і встановлюються під час штабелювання. Використовуються для перевезення окремих