Физические свойства зерновых грузов. Удельный оббьем SF.

Среди физических свойств при перевозке зерновых грузов и ПРР наиболее важными являются сорбционные свойства, скважистость, сыпучесть, теплопроводность, гиг­роскопичность, а также все биологические особенности зерновых грузов. Сорбционные свойства включают два основных явления, которые влияют на качество зернового груза:

· сорбция газов и паров, т. е. способность зерновой массы поглощать и удерживать пары и газы;

· гигроскопичность (сорбция и десорбция паров воды), т. е. способ­ность поглощать и выделять пары воды.

Степень поглощения зерновой массой паров и газов определяется ее сорбционной емкостью, зави­сящей главным образом от скважистости. Гигроскопическое содержание влаги в зерновой массе опреде­ляет влажность зерна и зависит от относительной влажности воз­духа. Влажность зерна, при которой появляется свободная влага, называется критической и составляет для большинства злаковых культур 14,5 – 15,5%.Удельным объемом зерна называется объем единицы массы (веса) зерна. Объемную массу зерновых грузов принято характеризовать натурой зерна или натурным весом, который определяется как масса одного литра зерна, выраженная в граммах. В зависимости от натуры (натурального веса) зерновые грузы делятся на тяжелые (пшеница, рожь, кукуруза, бобовые, просо) и легкие (овес, ячмень, гречиха, семена масленичных культур). Основной объемно–массовой характеристикой зернового груза является насыпная масса g или обратная ей величина УПО (U). Под влиянием внешних условий (вибрация, качка, статическое давление) g меняется от g_min в момент погрузки до g_max в процессе перевозки, соответственно меняется и U от Umax до Umin (Umax = 1/ g_min, Umin = 1 / g_max). Степень изменения объемных характеристик выражают в % (DU = 100 × (Umax – Umin) / Umax).Из–за наличия пустот над поверхностью груза в полностью или частично загруженном грузовом помещении судна, в качестве объемной характеристики зерна используют величину, называемую “стоуидж фактор”(Stowage factor) SF (м³/т). SF определяется как отношение сумм объемов помещений к суммарной массе груза, расположенной в них (SF = SW_i / Sm_i), или из выражения:

SF = U + S (S_i × h_i) / Sm_i,где U = Umax, S_i – площадь свободной поверхности в i–ом помещении, h_i – высота пустоты над поверхностью; h_i зависит от усадки, а m_i – от влажности. При расчете кренящих моментов удобнее пользоваться U, а при

размещении груза – SF.

Плотность и скважимость насыпных грузов.

Для зерна плотность зависит от культуры, сорта, условий выращивания, уборки и хранения.Плотность зерна также зависит от способа его погрузки, высоты сбрасывания, высоты штабеля, длительности хранения, перевозки, интенсивности и частоты колебаний корпуса судна в море. Так, после 5-часового хранения пшеницы с влажностью 13 – 15 % объем штабеля уменьшается на 1 %, а при постоян­ном встряхивании – на 9,5 – 10 %.В судовых условиях, при значительной высоте штабеля, зерно успевает частично уплотниться в процессе погрузки. Поэтому плотность зерна в трюме судна перед выходом в рейс выше измеренной в неуплотненном состоянии. Вибрация корпуса и качка судна вызывают дальнейшее уплотнение и заметную усадку груза в течение рейса. Ориентировочно усад­ка не превышает 2 % от объема груза. Наибольшая усадка зерна наблюдается в просветах люков – около 0,5 м и выше, так как район просвета люка служит как бы питателем для нижележащего объема. Усадка зерна в грузовых помещениях, расположенных в око­нечностях судна, несколько большая, чем в районе миделя. Зерно относят к идеально сыпучим средам, у которых отсутствует сцепление частиц, но и без внутреннего сцепления оно может противостоять нагрузкам и сохранять при определенных условиях форму. Угол естественного откоса a может несколько отличаться от угла внутреннего трения, но в большинстве практических расчетов приближенно их полагают равными. Значения угла естественного откоса зависят для одного и того же груза от способа погрузки, степени уплотнения груза, а также от влажности зерна: с ее ростом существенно увеличивается.

Скважистость неразрывно связана с плотностью зерновой массы. Эти два понятия характеризуют соотношение объемов, занимаемых в зерновой массе непосредственно зернами (включая примеси), и межзерновым пространством. Скважистость в значительной мере определяет удельный погрузочный объем зернового груза, степень его оседания при транспортировке, а также газопроницаемость. Величина скважистости, при прочих равных условиях, зависит от способа погрузки зерна; так, зерно, засыпанное струей, уклады­вается менее плотно, чем засыпанное дождем.