86
жити, тому що наявність плівкової вологи не викликає зменшення загального об'єму вантажу. Збільшення об'ємної маси рядових і великокускових однорідних вантажів відбувається пропорційно зростанню вологості.
ØОб'ємна маса (щільність).
Щільність речовини rВ – відношення маси навалочного вантажу до об'єму самої речовини
rВ = G / VВ.
Об'ємна маса – відношення маси до суми об'ємів речовини й пор
rО = G / (VВ + VП).
Насипна маса – відношення маси до суми об'ємів речовини, пор та шпарин (порожнин між окремими частками вантажу)
r = G / (VВ + VП + VС).
Пористість визначається коефіцієнтом пористості(щільності) та характеризує скільки вологи може вбрати речовина, без підмокання
КП = VП / (VВ + VП).
Шпаруватість (скважистість) визначається коефіцієнтом скважистості та характеризує повітропроникність вантажу
КС = VС / (VВ + VП + VС).
Стандартна щільність навалочного вантажу (rСТ) – маса вантажу в мірному ящику (1000´1000´1000 мм); для зернових – натура (натурна або натуральна вага) зерна. Засипання вантажу в мірному ящик здійснюють без утрамбування й струшування, а верхню частину вантажу знімають і вирівнюють рейкою. Натура зерна й стандартна щільність пилоподібних і порошкоподібних вантажів визначається за допомогою літрової пурки.
Коефіцієнт ущільнення характеризує усадку вантажу
КУ = rФ / rСТ.
Усадка – ущільнення навалочних вантажів внаслідок перерозподілу часток вантажу в масі насипу й здавлювання нижніх шарів верхніми. На усадку вантажів впливають властивості вантажу, спосіб завантаження, струшування судна на хвилях, вібрація корпуса судна, тривалість і умови плавання. Усадка зерна в рейсі складає від 2,5 до 8%, але іноді досягає 11%.
Коефіцієнт проникності характеризує скільки води може проникнути в повністю завантажене вантажне приміщення
КПР = (VП + VС) / (VВ + VП + VС).
Щільність вантажів різна: при її значенні менш 0,6 т/м3 вантажі прийнято вважати легкими, від 0,6 до 1,1 т/м3 – середніми; 1,1¸2 т/м3 – важкими; більше 2 т/м3 – надто важкими.
Збільшення щільності навалочних вантажів відбувається за рахунок більше компактного укладання часток і зменшення об'єму пор вантажу під дією динамічних сил або статичних навантажень. Здатність вантажу зменшувати свій об'єм (ущільнюватися) під дією зовнішніх факторів називають стискальністю, або компресійною здатністю. В умовах морського перевезення зміна щільності маси вантажу залежить від способу й висоти його завантаження у вантажні приміщення судна, а також від інтенсивності дії таких зовнішніх динамічних сил, як вібрація й хитавиця судна.
87
Для більшості навалочних вантажів динамічні навантаження в порівнянні зі статичними викликають більш значне ущільнення часток.
ØСтираюча здатність (абразивність) і гострокрайкість. За ступенем абразивності навалочні вантажі діляться на кілька груп: А – не абразивні, В – мало абразивні, С – середньої абразивності, Д – високої абразивності. Ступінь абразивності вантажу залежить від твердості, форми й розмірів його часток і характеризується десятибальною шкалою Мооса(1 – тальк, 10 – алмаз). Гострокрайкість – наявність гострих ріжучих крайок(граней) у часток вантажу. Абразивність і гострокрайкість небезпечні при виробництві вантажних робіт.
ØСипкість – здатність зміщатися (пересипатися) внаслідок взаємного пересування часток (через дію хитавиці, вібрації й ін.). Характеризується кутом природного укосу a – кутом між утворюючого конуса, з вільно насипаного навалочного вантажу, і горизонтальною площиною. a залежить від розміру, форми, шорсткості, однорідності часток; вологості; способу й висоти відсипання.
Тиксотропними прийнято називати вантажі, які здатні здобувати властивість плинності (текучості) під дією зовнішніх динамічних факторів. До них відносяться концентрати мінеральних руд, а також інші порошкоподібні й пилоподібні матеріали, які перевезені морем у зволоженому стані.
Сипкість (рухливість) насипних вантажів є основною відмітною властивістю цієї категорії вантажів і визначається характером розподілу внутрішніх сил у сипучій масі. Сипкість насипного вантажу, ступінь рухливості його часток прийнято характеризувати величинами кутів природного укосу, внутрішнього тертя, а в загальному випадку– величиною опору зрушенню. Опір зрушенню складається з опору тертю твердих часток вантажу між собою по поверхнях ковзання й опору зв’язності, який визначається силами зчеплення часток.
До зв'язаних і в'язких сипучих тіл прийнято відносити вантажі, які чинять відчутний опір зрушенню при незначних нормальних навантаженнях. Властивість зв'язаності характеризується силами зчеплення часток вантажу.
Розрізняють чисто механічне зчеплення(зачеплення) часток вантажу й зчеплення, яке викликане молекулярними силами притягання плівкової рідини, що обволікає поверхні часток насипного вантажу. Фактор зчеплення залежить від щільності засипання вантажу й окочуваності (малої шорсткої та округлої форми) вантажних часток. Зі збільшенням щільності маси вантажу сили зачеплення вантажних часток зростають.
Можна також сказати, що сипкість – властивість навалочних вантажів, які при наявності вільної поверхні під впливом хитавиці пересипаються з одного борта на іншій.
ØЗлежування – повна або часткова втрата сипкості при тривалому зберіганні (наприклад, цемент, вапно, глина, сода, окис цинку, мінеральні добрива й ін.), при підвищеній вологості (наприклад, цукор, сіль й ін.). Злежування характеризується міцним зчепленням часток вантажу й максимальною щільністю. Причинами злежування є:
üзчеплення часток вантажу від здавлювання при великій висоті укладан-
ня:
üкристалізація солей з розчинів і перехід сполук речовини з одних моди-
88
фікацій в інші; üхімічні реакції у вантажах.
Ступінь злежування залежить від розміру, форми й характеру поверхні часток вантажу, наявності й властивостей домішок, умов зберігання вантажу, вологості, гігроскопічності, характеру впливу зовнішнього середовища, тривалості перевезення й висоти укладання (зростає зі збільшенням висоти шару вантажу).
ØЗмерзання (замерзання) – втрата сипкості при низьких температурах з утворенням міцного моноліту. Ця властивість аналогічно злежуванню вантажу, і за результатами вони ідентичні. При змерзанні також відбувається злипання часток вантажу й тим більше й сильніше, чим дрібніше й більш шорсткувата поверхня часток вантажу, більше його вологість і пористість. Межа вологості, при який не виникає змерзання: пісок 1¸1,2 %; щебені – менш 2 %; антрацит – менш 4¸5 %; буре вугілля 18¸30 %; агломерат залізної руди, концентрати кольорових руд, вапняк, гравій – менш 2 %.
ØСпікання – злипання часток вантажу під впливом зміни температури (остиганні). Спіканню піддаються навалювальні матеріали, такі як: пек, гудрон, асфальт, а також агломерати руд, що надходять у трюми суден у гарячому стані. Процес спікання схожий із процесом злежування. Спікання вантажів під час перевезення їх навалом на звичайних суднах запобігти не можна, тому їх варто перевозити в тарі або на спеціалізованих суднах у гарячому стані.
ØЗведеньутворення – мимовільне виникнення зводів (зведень, рос. сводов) із часток вантажу над випускними отворами. Залежить від розмірів, форми, вологості, злежування, змерзання, липкості й т. п.
ØЛипкість – властивість навалочного вантажу прилипати до поверхні твердих тіл під дією сил молекулярного притягання між матеріалом твердого тіла й плівками рідини, які обволікають частки вантажу, або самими частками вантажу. Це характерно для вантажів при підвищеній вологості(наприклад, цукорсирець), сухої сірки, тальку до сталі, крейди до дерева й ін.
ØКрихкість – схильність до руйнування (дроблення) у процесі ЗРР й зберіганні (наприклад, кокс, антрацит, деякі види зерна, гранульовані добрива й ін.).
ØКорозійність – здатність вантажу вступати в хімічні реакції з огородженням транспортних засобів, перевантажувальним устаткуванням, будинками й спорудженнями, іншими вантажами, із заподіянням їм ушкоджень(наприклад, хімічні добрива, солі, зола, особливо при підвищеній вологості й ін.).
ØВибухонебезпечністю володіють: вибухові речовини; речовини які виділяють горючі гази і(або) кисень (наприклад, добрива, вугілля й ін.); речовини які виділяють пил, що здатний запалюватися з вибухом (наприклад, зерно, крохмаль, борошно, цукор, тирса, вугілля й ін.).
ØСамозаймання – дія внутрішніх джерел тепла(біологічних і хімічних процесів), які протікають у вантажі. Самозайманню піддаються багато вантажів рослинного походження, зернові, волокнисті, жири, торф, кам'яні й бурі вугілля, деревне вугілля, а також деякі руди й рудні концентрати й ін.
При транспортуванні в основному самозаймистість– займання в масі вантажу під дією хімічних реакцій (наприклад, вологе зерно, вугілля, фосфор, волога тріска, сірка, карбід кальцію й ін.). Температура вантажу, після досягненні
89
якої починається бурхливий процес окислювання, який переходить у самозаймання, називається критичною температурою. За діючими інструкціями критичною температурою для викопного вугілля вважається: Англії – 58¸75°С; у США – 75¸85°С; в СНД – 60°С (буре вугілля 50°С, кам'яне 60¸65°С, антрацити 80¸83°С). Обмеження висоти складування (2¸3,5 м) основний спосіб запобігання самозаймання вугілля.
ØШкідливість для здоров'я завдають вантажі: які виділяють їдкі запахи або пилячі (наприклад, хлорне вапно, цемент, порошкові мінеральні добрива, висівки, шроти, зерно, вугілля, насіння рицини, фтористий натрій, окис свинцю, миш'як і його солі й ін.), які здатні викликати захворювання очей, органів подиху й нервової системи; отрутохімікати (рослинні вантажі); які знижують вміст кисню (наприклад, рослинні, вугілля, дрібно дисперсійний металобрухт й ін.).
ØНе зернові навалочні вантажі діляться на групи й підгрупи:
üнебезпечні можливістю розрідження (технологічна група 00 – не розрідження при транспортуванні не забезпечується);
üсухі, що зміщаються в сухому стані; üякі зміщуються й розріджуються; üякі слабко зміщаються; üнавалювальні небезпечні.
Безпека морського перевезення навалочних вантажів визначається системою критеріїв:
üнезміщуваності (вплив менше припустимого); üне розріджування (вологість менше граничної); üостійності при розрідженні вантажу; üостійності при сухому зсуві; üнезаймистості (температура нижче припустимої).
6.2 Насипні вантажі
Насипні вантажі це зерно пшениці, маїсу (кукурудзи), вівса, жита, ячменя, рису, насіння бобових і оброблене зерно цих культур, коли його властивості схожі із властивостями натурального зерна.
Зернові вантажі, які пропоновані до перевезення, повинні відповідати вимогам державних та міжнародних стандартів або технічних умов.
Зернові культури (насипні) під час перевезення морським транспортом прийнято підрозділяти на три основні групи:
üзлаки: хлібні – пшениця, жито, ячмінь, овес й ін. і просоподібні – просо, кукурудза, сорго, рис, бор й ін.;
üбобові: горох, квасоля, соя, арахіс й ін.; üолійні: соняшник, кунжут, льон, коноплі й ін.
До насипних також відносять борошно, крупу, комбікорми.
Поряд з багатьма загальними якостями кожна група має свої певні якості. Показниками якості зерна є: колір, запах, смак, натура (натурна вага), вологість, зараженість, засміченість, однорідність. Якість зерна встановлюється відповідно до вимог нормативних документів. Колір, запах, смак і зараженість зерна комірними шкідниками визначають органолептичним методом, а інші показники – ла-
90
бораторним.
ØДокументація на перевезення насипних вантажів регламентує й враховує наступні їх властивості:
üгігроскопічність; üрухливість і пересипання вантажу у бік крену;
üздатність до зменшення маси в результаті випару вологи; üсприйнятливість до сторонніх запахів; üсхильність до збільшення об'єму (набряканню) під впливом вологи; üчутливість до підвищення температури;
üможливість зараженості комахами, шкідниками, бур'янами (це контролюють карантинна й хлібна інспекції);
üсхильність до самонагрівання й самозаймання.
Зернова маса складається з різних живих організмів, які мають певні біологічні особливості й проявляють свою життєдіяльність у різноманітних формах: подих (дихання), дозрівання, проростання, самозігрівання й ін. З фізіологічних процесів, що безупинно протікають у масі зерна різних, головним є подих. Процес подиху кліток насіння призводить до втрати сухої речовини зерна, збільшенню кількості гігроскопічної вологи, зміні складу повітря міжзернових просторів (шпарин) у результаті появи вуглекислого газу, а також виділенню тепла. При підвищених температурах зернової маси(понад 50°С) сипкість зерна знижується й воно починає псуватися в результаті самозігрівання. Необхідно враховувати, що при підвищенні температури зволоженого зернового вантажу можливе утворення отруйних і вибухонебезпечних газів, а також самозаймання.
Серед фізичних властивостей під час перевезення зернових вантажів і ЗРР найбільш важливими є сорбційні властивості, скважистість, сипкість, теплопровідність, гігроскопічність, а також всі біологічні особливості зернових вантажів.
Сорбційні властивості включають два основних явища, які впливають на якість зернового вантажу:
üсорбція газів і парів, тобто здатність зернової маси поглинати й утримувати пари й гази;
üгігроскопічність (сорбція й десорбція парів води), тобто здатність поглинати й виділяти пари води.
Ступінь поглинання зерновою масою парів та газів визначається її сорбційною ємністю, яка залежить головним чином від шпаруватості. Гігроскопічний вміст вологи в зерновій масі визначає вологість зерна й залежить від відносної вологості повітря. Вологість зерна, при якій з'являється вільна волога, називається критичною.
ØПитомим об'ємом зерна називається об'єм одиниці маси (ваги) зерна. Об- 'ємну масу зернових вантажів прийнято характеризувати натурою зерна або натурною вагою, що визначається як маса одного літра зерна, виражена в грамах. Залежно від натури (натуральної ваги) зернові вантажі діляться на важкі(пшениця, жито, кукурудза, бобові, просо й ін.) і легкі (овес, ячмінь, гречка, насіння оліїстих культур й ін.). Основною об'ємно-масовою характеристикою зернового вантажу є насипна масаg або зворотна їй величина ПНО(U). Під впливом зовнішніх умов (вібрація, хитавиця, статичний тиск й ін.) g міняється відgMIN у