3 страница

В зависимости от требуемой точности норм, детализации нормируемых операций, трудовых и материальных затрат на разработку норм применяют различные методы обоснования норм по эксплуатации флота.

Основным методом установления норм является расчетно-аналитический, позволяющий строго математически, на основе изучения зависимостей нормируемой величины от различных факторов, рассчитать норму по формулам. Эти формулы отражают принципиальные связи между нормируемой величиной и условиями, в которых флот эксплуатируется, поэтому результаты аналитического расчета расцениваются как достоверные и объективные.

Опытно-статистический метод обоснования норм основан на использовании статистических данных за ряд лет из отчетных документов (путевых журналов, графиков исполненного движения, данных оперативного и статистического учета). В качестве технической нормы принимают среднее значение какой-либо величины, полученное на основе большого числа фактических данных. Этим методом устанавливают обычно нормы укрупненные, т.е. без расчленения на элементы, например, продолжительность оборота, рейса, валовое время обработки. Применение данного метода оправдано лишь в том случае, если на планируемый период установления норм не произойдет существенных изменений в условиях выполнения транспортного процесса в сравнении с тем периодом, за который эти нормы были выведены из статистических данных,

Методом хронометража или натурных наблюдений проводится обоснование норм непосредственно на рабочем месте. Это позволяет получить не только достоверные данные для обоснования норм, но и выявить условия, при которых достигаются наилучшие значения норм. Метод натурных наблюдений позволяет изучить влияние различных факторов на операции транспортного процесса и, значит , дать полезный материал о передовом опыте.

2.2. Нормирование загрузки судов

Нормой загрузки для тоннажа (грузовых судов самоходных и несамоходных) является максимальное количество груза в тоннах, которое должно быть размещено в грузовых помещениях судна, а иногда еще и на открытой палубе при определенных технических характеристиках судна, свойствах груза и условиях плавания.

Техническая норма загрузки зависит от грузоподъемности, грузовместимости судна, осадки судна с грузом, высоты надводного (сухого) борта, условий плавания (глубины пути, ветро-волнового режима при плавании в озерных и прибрежно-морских условиях), характеристик перевозимого груза (в частности, его удельного погрузочного объема).

Грузоподъемность судна является паспортной характеристикой судна.

Грузовместимость судна также является его паспортной характеристикой, вытекающей из конструктивных особенностей судна, и для данного судна является величиной постоянной. Она определяется объемом грузовых трюмов в м³, а при возможности погрузки на палубу (например, лесных грузов) - также и площадью палубы в м² и допустимой высотой штабеля груза в м.

Таким образом, для данного конкретного судна его загрузку определяют три фактора:

Ø глубина пути (в отношении возможной осадки);

Ø ветро-волновой режим района плавания (в отношении высоты надводного борта);

Ø удельный погрузочный объем груза (в отношении возможности вместить нужное количество тонн груза, соответствующее грузоподъемности, в грузовые помещения судна и иногда на палубу).

Определение норм загрузки судна в зависимости от глубины судового хода пояснено на рис. 10.

Рис.10 Схема по определению возможной эксплуатационной осадки и загрузки.

h_r - гарантированная глубина пути в м;

h_д - запас воды под днищем по “Правилам плавания на внутренних

водных путях”, м;

Т_р - осадка судна регистрационная (при полной загрузке), м;

Т_э1 - осадка судна эксплуатационная (возможная при данной глубине),

м.

Порядок расчета нормы загрузки грузового судна следующий:

1.Определяется возможная эксплуатационная осадка в зависимости от гарантированной глубины

Т_э1 = h_r - h_д (44)

2.Определяется возможная эксплуатационная осадка в зависимости от высоты надводного борта

Т_э2 = Н –Н_о , (45)

где: H - высота борта судна, м;

H₀ - высота надводного борта, нормируемая Речным Регистром РФ, м.

3. Далее определяется возможная эксплуатационная осадка, исходя из условий плавания (гарантированной глубины и высоты надводного борта), как минимальная из двух возможных

Т_э' = min { Т_э1; Т_э2} (46)

4. Затем определяется количество груза, которое может быть погружено в судно при осадке Т_э'

, (47)

где: Т_о - осадка порожнем, м;

Q_р - регистрационная грузоподъемность судна, т;

Q_э' - возможная эксплуатационная загрузка при осадке Т_э' , т.

Определение возможной загрузки судна, исходя из грузовместимости судна и удельного погрузочного объема заданного груза выполняется следующим образом.

5. Определяется полезная грузовместимость судна

(48)

где: V_т - грузовместимость трюмов, м³;

К_тр -коэффициент полноты использования объема трюмов перевозимым

грузом (обычно принимается при загрузке лесом и тарно-штучными

грузами – 0,85, при загрузке навалочными грузами – 0,95);

S _пал - площадь грузовой падубы, м²;

h_скл - высота складирования груза на палубе, м;

К_пал - коэффициент полноты использования площади палубы при

Загрузке на палубу.

6. Определяется удельная грузовместимость судна

w_c = (49)

7. Из справочника берется величина удельного погрузочного объема груза-w_г.

8. Определяется возможная загрузка судна с учетом удельного погрузочного объема груза

( 50)

Здесь следует обратить внимание на смысл сопоставления величин w_г и w_с .

При w_г < w_с данный груз для данного судна "тяжелый", т.е. грузоподъемность судна используется полностью (при достаточных глубинах),

а грузовместимость - не полностью.

Пря w_г > w_с данный груз для данного судна "легкий",

т.е. грузоподъемность судна используется не полностью, а грузовместимость полностью.

При w_г = w_с - данный груз для данного судна "нормальный", т.е. и грузоподъемность и грузовместимость используются полностью.

Практически w_г изменяется для различных родов грузов в широком диапазоне от 0,35 ÷ 0,45 (руда, апатит, щебень) до 2,0 ÷ 2,3 (пиломатериал, круглый лес).

С другой стороны w_с для различных типов грузовых судов изменяется в несколько меньшем диапазоне от 1,0 ÷ 1,20 (некоторые баржи, теплоходы типа "Волго-Дон") до 1,4 ÷ 1,8 (теплоходы грузоподъемностью 2000 т).

Поэтому некоторые грузы (руда, апатит, щебень и др.) являются "тяжелыми" практически для всех типов грузовых судов, другие грузы (пиломатериал, лес и др.) - "легкими" для всех типов судов. И есть грузы (пшеница, рожь, уголь, шлак и др.), которые для одних типов судов являются "тяжелыми", для других - "легкими", для третьих примерно "нормальными".

9. Из полученных значений возможной загрузки судна по условиям плавания и объемным характеристикам груза в качестве нормы принимается наименьшее значение

Q_э = min { Q_э' ; Q_э" } (51)

10. При этом, если принимается второе значение загрузки – Q_э" (оно обычно соответствует легкому грузу), то необходимо определить эксплуатационную осадку для легкого груза

Т '_э.легк. = Т_о + , м. (51а)

Рассмотрим отдельно случай загрузки судна одновременно "легким" и "тяжелым" грузами. В этом случае условие полного использования грузоподъемности и грузовместимости получается из совместного решения двух уравнений ( при достаточных глубинах)

, (52)

где: Х, Y - соответственно масса "тяжелого" и "легкого" грузов, т;

w_г.т и w_г.л - соответственно удельный погрузочный объем

"тяжелого'' и "легкого" "грузов, м³/т.

Результат решения

Х = ,

Y = Q_p - X

Для удобства практических расчетов определяют количество тонн груза, приходящееся на I см изменения осадки по формуле

Δ Q_э = (53)

Приведенная формула используется для составления таблицы (шкалы)грузового размера, отражающей зависимость между приня­той на борт массой груза и осадкой судна (табл. 3).

Таблица 3

Фрагмент шкалы грузового размера грузового теплохода типа "Волго-Дон"

Шкалой грузового размера пользуются в производственных условиях при расчетах загрузки и при определении количества (массы) груза в судне по осадке.

Зависимость между массой груза на борту и осадкой судна может изображаться и в виде графика грузового размера (рис.11).

Q, т

Т_о Т_р Т, м

Рис.11. График грузового размера

Для рационального размещения на судне разнородных тарно-штучных грузов составляется грузовой план, представляющий со­бой схему размещения грузов на судне, нанесенную на чертеж продольного разреза судна и план трюмов. В грузовом плане ука­зывают наименования грузов, число грузовых мест, массу и порт назначения каждого грузового места. Грузовой план разрабатыва­ется работниками порта заранее, а перед началом погрузки со­гласовывается с капитаном судна.

Для типовых судов, перевозящих массовые однородные грузы (лесные грузы, универсальные контейнеры, автомобиля, металлы. хлопок и др.), разрабатываются технические условия погрузки, выгрузки и размещения. В них определены технически обоснованные нормы загрузки данным грузом с указанием его размещения по отдельным трюмам и на палубе.

2.3. Нормирование скорости движения одиночных судов

Под нормированной скоростью движения судна понимается его техническая скорость относительно берега. Техническая скорость зависит от паспортных скоростных характеристик судна, загрузки и условий плавания.

Нормированная техническая скорость устанавливается для каждого типа самоходных грузовых судов, по характерным участ­кам пути, по направлениям движения (вверх или вниз) и по за­грузке .

В общем виде техническая скорость ( в км/ч или в км/ сут.) одиночных судов (грузовых теплоходов, танкеров, грузопассажир­ских) определяется по формуле

U = V ± w , (54)

где: V – расчетная скорость судна на глубокой спокойной воде, определяемая

техническими параметрами судна и его загрузкой, км/ч. или км/сут.;

w - приращения (+) или потери (-) расчетной скорости, зависящие от

направления движения (вверх или вниз), характеристик судового хода

(скорости течения, уклона, извилистости) и изменения режима

движения судна при встречах, обгонах, на перекатах, закруглениях

судового хода, км/ч. или км/сут.

Паспортная скорость относительно воды принимается: из технической характеристики судна (в техническом паспорте) или диспетчерского справочника. Паспортная скорость замеряется на ходовых испытаниях после постройки судна на участках с отсутствием течения и с большой глубиной.

Паспортная скорость (в км/ч.) может быть определена и по известной формуле

V = , (55)

где: ף - пропульсивный к.п.д. судна, характеризующий потери мощности от

двигателя до движителя включительно;

N_i - индикаторная мощность главных двигателей, л.с.;

R' - приведенное сопротивление воды движению суд­на, .

Значения потерь (приращений) скорости судов и составов устанавливаются бассейновыми управлениями пути на основе иссле­дований и публикуются в диспетчерских справочниках. В табл. 4 приведены эти нормы потерь (приращений) из «Диспетчерского справочника технических норм по эксплуатации флота в Центральных и Северо-Западных бассейнах».

Таблица 4

Типовые нормы потерь (приращений) скорости судов и составов, км/ч.

Потери (приращения) скорости составов больше, чем одиноч­ных самоходных судов из-за различных значений составляющей из­менения режима движения на одном и том же участке.

Расчетная скорость грузового самоходного судна на глубо­кой спокойной воде с полным грузом или порожнем (в балласте) яв­ляется его паспортной характеристикой и указывается в справоч­нике по серийным судам. Значения расчетной скорости при различ­ной осадке и эксплуатационной загрузке (промежуточной) приводятся в диспетчерских справочниках по флоту (табл.5).

Таблица 5

Шкала скорости грузового теплохода при различных осадках, км /ч.

Промежуточные значения скорости при различных осадках могут

быть отображены и на специальном графике (рис.12)

V км/ч

1,0 2,0 3,0 4,0 Т_{э м}

Рис.12 Зависимость скорости грузового теплохода (проект № 507)

от осадки.

Промежуточные значения скорости V_э при различных осадках

могут быть определены методом интерполяции (при допущении линей-

ной зависимости скорости от осадки) по одной из следующих формул

V_э= (56)

или

V_э = , (57)

где: V_p , V_o -паспортная скорость судна в полном грузу и порожнем;

ΔV -изменение скорости судна, приходящееся на 1 см

изменения осадки ;

Т_р , Т_о -регистрационная осадка судна в полном грузу и порожнем;

Т_э -эксплуатационная осадка.

При этом

2.4. Нормирование скорости движения составов

Общее выражение для определения технической скорости со­става то же, что и для одиночных судов

U = V _c ± w ( 58 )

Однако определение скорости состава относительно воды V_с является более сложной задачей.

Движущая сила, развиваемая судовой силовой установкой у одиночных судов (самоходных грузовых и пассажирских) преодоле­вает сопротивление воды движению корпуса судна; а у буксирных судов и толкачей, следующих с составами из несамоходных барж, суммарное сопротивление буксируемого (толкаемого) состава, включающего несколько несамоходных судов, и сопротивление кор­пуса самого буксировщика или толкача.

Расчетная скорость состава зависит от сопротивления воды его движению и тяговых характеристик толкача (буксировщика). В свою очередь сопротивление воды движению состава зависит от числа барж (секций) в составе, их загрузки, формы счала.

Таким образом, начало движения судна (состава) характе­ризуется непрерывным изменением величины движущей силы и сил сопротивления воды движению судна (или толкача-буксира и соста­ва).

Установившееся движение судна (состава) характеризуется равенством этих сил, а математическое выражение такого состояния движения называется уравнением равномерного движения судна или состава

Ø для одиночного судна Р _n = R (59)

Ø для состава P_n= R + R_c (60)

Сказанное поясняется схемой на рис. 13.

а) Одиночное судно

Р_n = R

б) Буксировщик с составом

P_n R+R_c

P_n= R + R_c ; F_r = R_c.

Рис.13. Схема установившегося движения.

а – одиночного судна, б – буксировщика с составом

Р_n – движущая сила; R - cопротивление воды движению одиночного судна (или буксировщика );

R_c –сопротивление воды движению состава;

F_г - сила тяги на гаке, расходуемая непосредственно на преодоление сопротивления воды движению буксируемого состава.

Для дальнейшего изложения метода определения скорости движения состава введем понятия: приведенного сопротивления баржи, приведенного сопротивления состава, приведенной силы тяги на гаке.

Напомним вначале, что абсолютное сопротивление воды движению баржи прямо пропорционально квадрату скорости движения, т.е. с увеличением скорости оно возрастет в квадратичной зависимости от этой скорости.

Приведенное сопротивление баржи - это сопротивление дан­ной баржи, приведенное к скорости в I м/сек по формуле

, (61)

где: R'_б - приведенное сопротивление баржи ,

R_б - абсолютное сопротивление баржи, кгс.

Приведенная сила тяги на гаке - это сила тяги на гаке, приведенная к скорости в I м/сек по формуле

, ( 62 )

где: F '_r - приведенная сила тяги на гаке, ;

F_г - абсолютная сила тяги на гаке, кгс.

Приведенное сопротивление. состава - это сопротивление со­става при скорости I м/сек. Здесь следует подчеркнуть, что приведенное сопротивление состава не равно сумме приведенных сопротивлений отдельных барж, входящих в данный состав, из-за эффекта попутного потока. Каждая баржа в составе использует попутный поток впереди идущей баржи, и поэтому ее приведенное сопротивление в этом случае несколько уменьшается по сравнению с движением этой биржи отдельно. Строго говоря, у первой баржи состава приведенное сопротивление также несколько уменьшится из-за уменьшений вихревого сопротивления в кормовой части этой баржи.

Это явление уменьшения приведенного сопротивления состава сравнительно с суммой приведенных сопротивлений барж, входящих в состав, учитывается специальным коэффициентом.

Поэтому приведенное сопротивление состава определяется в общем случае по формуле

R_c^' = K_сч , ( 63)

где: К _сч - коэффициент счала (отношение приведенного сопротивления состава к сумме сопротивлений барж, входящих в состав);

n - число барж в составе (n = 1, 2, …., n) ;

R'_бi - приведенное сопротивление каждой баржи, входящей в состав.

Значение коэффициента счала зависит отчисла судов в составе, их размеров, осадки, а также от формы счала, т.е. поряд­ка расположения барж в составе.

В табл. 6 приводятся значения коэффициентов счала для раз­личных составов издиспетчерского справочника.

Таблица 6

Коэффициенты счала составов

Все названные тяговые характеристики буксирного судна рассмотрены

на графике совместно с характеристиками сопротивления воды движению судна и состава (рис.14).

Для буксирных судов и составов на основе уравнения устано­вившегося

движения и графика тяговых характеристик могут ре­шаться три типа тяговых

задач.

1) Определение скорости движения буксирного состава, если известны буксировщик и баржи в составе.

2) Подбор состава из барж для известного буксировщика при
заданной скорости движения.

3) Подбор буксировщика для известного состава из барж при заданной

скорости движения.

В диспетчерских справочниках тяговые характеристики судов и приведенное сопротивление барж даются в табличной форме.

Рассмотрим сначала более подробно решение первого типа задачи - по определению нормы расчетной (относительно воды) скорости движения составов. Порядок ее решения следующий:

I)Находят приведенное сопротивление каждой баржи по соответствующей таблице диспетчерского справочника (табл. 7) и суммированием этих величин определяют общее приведенное сопротив­ление барж состава

(64)