СОДЕРЖАНИЕ

Приложение

Задание

Введение
Речной транспорт является составной частью единой транспортной системы нашей страны. Каждый вид транспорта имеет свою наиболее целесообразную сферу применения. В то же время между отдельными видами транспорта существует определенное взаимодействие. Многие грузы перевозятся в смешанном железнодорожно-водном сообщении.

Речной транспорт наиболее эффективен при перевозке на значительные расстояния массовых навалочных грузов в крупнотоннажных судах и составах. Затраты на доставку грузов по речным путям в большинстве случаев значительно ниже, чем при доставке другими видами транспорта. Особенно велика роль речного транспорта в обслуживании обширных районов Сибири, Дальнего Востока, и Крайнего Севера, не имеющих развитой сети железнодорожных и автомобильных путей.

При перевозке грузов речным транспортом осуществляются две основные операции: перемещение грузов, загрузка и разгрузка судов в портах отправления и прибытия. Повышение эффективности работы транспортных судов в значительной мере зависит от сокращения продолжительности их обработки и обслуживания в порту. Поэтому большое значение имеет выбор оптимальной схемы механизации.

Цель работы – обоснование средств механизации и технологии перегрузочных работ на причалах порта. Основные задачи:

1. 
   дать краткую характеристику порту;
   
2. 
   рассчитать грузооборот и грузопереработку порта;
   
3. 
   выбрать флот и сухопутный подвижной состав;
   
4. 
   рассчитать параметры причалов и складов;
   
5. 
   обосновать схемы и технологии механизированной перегрузки груза;
   
6. 
   рассчитать технико-экономические показатели для выбора схемы механизации и технологии перегрузочных работ;
   
7. 
   провести технико-экономический анализ схемы механизации.
   

1 Исходные данные на проектирование
1.1 Краткая характеристика порта
Порт Омск.

Контактная информация. Омский речной порт, АО, 644121, г. Омск, 9-я Ленинская, 55; (3812) 415 – 313, 415-312, 418-479.

Расположение. При впадении реки Омь в Иртыш.

Описание порта. В состав порта входят 4 комплекса – Правобережный и Левобережный, объединяющие грузовые причалы, Речной и Пассажирский, а также служба эксплуатации флота.

Правобережный комплекс включает 6 благоустроенных механизированных грузовых причалов, которые специализированы на переработке тарно-штучных грузов, контейнеров, угля, МСМ (щебня, песка), ЖБИ, лесных грузов. Общая протяженность причалов 950 м, глубина – 2,5 м. Имеется 5 кранов грузоподъемностью 5 т, 13 кранов грузоподъемностью 10 т и 2 крана грузоподъемностью 16 т. Левобережный комплекс включает 4 благоустроенных механизированных причала, специализированных на переработке угля, МСМ (щебень, песок), тарно-штучных грузов. Общая длина причалов 530 м, глубина – от 2,0 до 2,5 м. Имеется 10 кранов грузоподъемностью 10 т и 3 крана грузоподъемностью 16 т.

Речной район – грузовой район, специализированный на добыче МСМ из русловых месторождений и выгрузке песка предприятиям города и области. Для этих целей имеются 4 плавкрана грузоподъемностью 16 т, 4 грузоподъемностью 5 т, 3 землесоса и 5 гидроперегружаталей.

Пассажирский комплекс включает пассажирские причалы, являющиеся частью благоустроенной набережной Иртыша и Оми, и речной вокзал.

Ближайшая ж/д станция. Ст. Омск.
1.2 Грузооборот и грузопереработка порта
Под грузооборотом понимается количество груза в тоннах, проходящее через причальный фронт порта за определенный промежуток времени.

В зависимости от направления грузопотока грузооборот разделяется на грузооборот по прибытию (рекой) и грузооборот по отправлению (рекой).

Сумма грузооборота по прибытию и отправлению дает полный грузооборот порта.

Прибывший в порт груз можно перегрузить на прямую с одного вида транспорта на другой, например, из судна в вагон.

Очень часто грузы перегружаются сначала на склад, а затем на другой вид транспорта. В связи с этим возможны различные варианты перегрузочных работ. Варианты:

• 
  Судно-склад;
  
• 
  Склад-вагон;
  
• 
  Вагон-склад;
  
• 
  Склад-судно.
  

Вариант перегрузочных работ – завершение перегрузочных работ, независимо от расстояния и произведенных при этом дополнительных операций.

При этом различают прямые варианты:

• 
  Судно-вагон;
  
• 
  Судно-судно;
  
• 
  Вагон-судно.
  

Грузопереработка – это количество груза, перегружается на причалах порта, силами и средствами порта (измеряется в тоннах). Грузопереработка всегда выше, чем грузооборот.

Коэффициент переработки груза (К) равен отношению грузопереработки (Р) к грузообороту (Q).

, (1)
Таблица 1.1 - Характеристика грузооборота

Наименование груза	Грузооборот, тыс. т.					Коэффициент неравномерности общий
	всего	отправление		прибытие
		всего	в т. ч. с ж/д	всего	в т. ч. на ж/д
ПГС	215	-	-	215	215	1,2

Таблица 1.2 – Расчет переработки груза по вариантам работ для навигационного грузооборота

Род груза	Коэффи- циент cкладоч- ности, α	Количество перерабатываемого груза за навигацию, тыс. т.					Коэффициент переработки, К=
		Всего за навигацию, G	в т. ч. по вариантам работ, тыс. т-оп.
			судно-вагон	судно-склад	склад-вагон	всего,
ПГС	0,7	215	65	150	150	365	1,7

Коэффициент складочности определяет долю груза, проходящую через склад, и по справочнику Сорокина (часть 2, стр. 53) он составляет 0,7.

G_н – навигационный грузооборот.

G= G*(1-α) , (2)

G=215*(1-0,7)=65 тыс. т-оп.

G=G*α, (3)

G=215*0,7=150 тыс. т-оп.

G=G*α, (4)

G=215*0,7=150 тыс. т-оп.

К= (5)

К=

Переработка грузов составляет 215 тыс. т. или 365 тыс. тонно-операций. Из этого следует, что необходимо стремиться к сокращению числа тонно-операций, чтобы сократить затраты труда на перевозку 1 т. груза.

Определяем суточный грузооборот по формуле:
G= , (6)
где G - грузооборот за навигацию;

Т - время навигации;

К- коэффициент неравномерности подачи груза.

G= 215000 / 177 * 1,2 = 1458 т.

Рассчитываем суточный грузооборот по вариантам работ.

1. 
   судно-вагон
   

G= G* (1-α), G = 1458*(1-0,7) = 437 т.

2) судно-склад

G= G* α, G= 1458*0,7 = 1021 т.

3) склад-вагон

G= G* α, G = 1458*0,7 = 1021 т.
Таблица 1.3 – Определение суточного грузооборота

Род груза	Суточный грузооборот, т	Количество переработанного груза за сутки по вариантам работ, т.
		судно-вагон	судно-склад	склад-вагон	всего
ПГС	1458	437	1021	1021	2479

1.3 Выбор флота и сухопутного подвижного состава
Водный и сухопутный подвижной состав подбирается, исходя из рода груза, условий его перевозки, физико-химических свойств.

Таблица 1.4 - Техническая характеристика железнодорожного подвижного состава для перевозки песчано-гравийной смеси

Техническая характеристика	Параметры
Тип 1. Грузоподъемность, т. 2. Внутренние размеры, м. Длина Ширина Высота	Полувагон 4-осный цельнометаллический 63 12,156 2,326 2,06

Исходя из величины суточного грузооборота, определяем грузоподъемность судна и принимаем несамоходную баржу проекта Р-56 грузоподъемностью 2800 т. (таблица 1.5).
Таблица 1.5 - Техническая характеристика судна

Техническая характеристика	Параметры
1. Номер проекта 2. Тип судна 3. Грузоподъемность, т. 4. Класс судна 5. Габаритные размеры в м. Длина Ширина Высота борта 6. Осадка судна в м. Порожнем С грузом 7. Строительная стоимость судна (средняя), тыс. руб.	Р-56 площадка 2800 Р 83,4 16,5 2,9 0,40 2,60 160*30=4800

Для разравнивания и штабелирования груза на складе применяем бульдозер. Характеристика модели Д-384А приведена в таблице 1.6.
Таблица 1.6 - Техническая характеристика бульдозера модели Д-384А

Техническая характеристика	Параметры
1.Базовая машина – трактор 2. Мощность двигателя, л.с. (кВт) 3. Размеры отвала: длина, мм ширина, мм 4. Наибольший подъем отвала над опорной поверхностью, мм	ДЭТ-250 250 (183) 4500 1400 800

Продолжение таблицы 1.6

5. Наибольшее заглубление отвала опорной поверхности, мм 6. Управление отвала. 7. Габаритные размеры: длина, мм ширина, мм высота, мм 8. Общая масса, кг 9. Стоимость, тыс. руб.

250 гидравлическое 6690 4500 3066 27800 200*30=6000

1.4 Характеристика груза
Характеристика груза представлена в таблице 1.7.
Таблица 1.7 – Параметры и характеристика груза

Вид груза	Условное обозначение	Угол естественного откоса, град.		Объемная масса груза, т/м³.
		в движении	в покое
ПГС	Н-П	30	45	1,67-1,54

Вид упаковки – навалом. Условия складирования – открытый склад. Способ хранения – штабель. Допустимая высота штабеля – до 18 м. Средняя нагрузка на 1 м² площади в складе, занятой под складирование – до 12,0 т.
1.5 Параметры причалов и складов
1.5.1 Определение длины причала
L = L+ d (м), (7)

где L - длина причала;

L - длина судна;

d - расстояние между судами.

а) d = 10 м, если грузоподъемность судна ≤ 1000 т.

б) d = 15 м, если грузоподъемность судна >1000 т.

Для проекта Р-56 L = 83,4 + 15 = 98,4 м.
1.5.2 Определение высоты причальной стенки
Высота причальной стенки определяется по формуле
Н= ↓Тер - ↓дна , (8)
где Н- высота причальной стенки;

↓Тер – отметка территории берега, м.
↓дна = ↓СНГ - Н, (9)
где ↓СНГ – самый низкий горизонт;

Н - проектная глубина.
Н= Т_ос+ Z₁ + Z₂ + Z₃ + Z₄ + Z₅ , (10)
где Т_ос - осадка судна при полной загрузке;

Z₁ – запас глубины под днищем судна, Z₁ = 0,35 м;

Z₂ – запас глубины на дифферент судна, Z₂ = 0,3 м;

Z₃ – запас глубины на волнение, Z₃ = 0;

Z₄ - запас глубины на сгон воды, Z₄ =0;

Z₅ - запас глубины на заносимость акватории песком, Z₅ = 0.

Н= 2,60 + 0,35 + 0,3 = 3,25 м.

↓дна = 7,5 – 3,25 = 4,25 м.

Н= 12,4 – 4,25 = 8,15 м.

СВГ – самый высокий горизонт воды

СНГ – нижний горизонт воды







↓тер=12,4м







Рисунок 1 - Определение высоты причальной стенки
1.5.3 Вместимость оперативных складов
Вместимость оперативных складов (Е) определяем по формуле:
Е = 0,01* G* y * k , (11)
где G- навигационный грузооборот, т;

у – доля груза в процентах для хранения на складе; у = 9%.

k- коэффициент пересчета на фактический и эксплуатационный период.
k= , (12)
где Т- нормативный эксплуатационный период навигации (200 суток).

Т - заданный период навигации (177 сут).

k= 200 / 177 = 1,130.

Е = 0,01 * 215000 * 9 * 1,130 = 21864 т.

Проверим потребную вместимость склада по расчетному суточному грузообороту и среднему нормативному сроку хранения груза.
Е = G* t* α, (13)
где G - суточный грузооборот;

t- срок хранения груза (10 суток);

α – коэффициент складочности.

Е = 1458 * 10 * 0,7 = 10206 т.

За основу принимаем большее из значений, т.е. Е = 21864 т.

Определяем длину склада по формуле:
L= 0,9 * L(м), (14)
где L – длина причала.

L= 0,9 * 98,4 = 89 м.

Высоту склада определяем из справочника Сорокина, ч. 2.

Н=15 м. В=40 м.


1.5.4 Определение числа штабелей на складе
n= , (15)
где V- объем штабеля в м³;

w- насыпная (объемная) масса груза, т/м³.
V=*[AD*DC + ad*dc + (AD+ad)*(DC+dc)], (16)

ad = AD - , (17)

cd = DC - (18)

где α – угол естественного откоса.

В – ширина склада.

ad = 89 - = 59 м;

cd = 40 - = 10 м.

V= 15 / 6 * (89*40 + 59*10 + (89 + 59)*(40 + 10)) = 28875 м³.

n= 21864 / (28875 * 1,67) = 0,5 ≈ 1.
Рисунок 2 - Определение объема штабеля
1.5.5 Определение потребной площади склада
F= (м²), (19)
где р – допустимая нагрузка угля на 1 м² площади склада;

- коэффициент использования полезной площади склада, равен 0,9.

F= 21864 / (12 * 0,9) = 2024 м².

2 Обоснование схем и технологии механизированной перегрузки грузов
2.1 Выбор и эскизная разработка схем механизированной перегрузки груза
Схема механизации - совокупность подъемно-транспортных машин, вспомогательных устройств и оборудования, соединенных в определенной последовательности в соответствии с характеристиками и особенностями грузового потока, условиями перегрузочных работ на причале и предназначенных для перегрузки грузов по одному или нескольким вариантам работ. Основные факторы, влияющих на выбор схем механизации:

- размер и направление грузопотока;

- типы и производительность перегрузочных машин;

- подтипы и характеристики транспортных средств (суда и вагоны).

Схемы механизации должны отвечать следующим требованиям:

1. 
   Обеспечивать необходимую пропускную способность причального фронта, позволяющего перерабатывать заданный грузооборот;
   
2. 
   Учитывать неравномерность подачи судов и вагонов под обработку;
   
3. 
   Отвечать современным требованиям технического прогресса;
   
4. 
   Не рекомендуется применять сложные схемы механизации с большим числом разнотипных машин;
   
5. 
   Отдавать предпочтение наиболее высокопроизводительным перегрузочным устройствам.
   

Схемы механизации, предназначенные для перегрузки одного вида груза в одном направлении, называют специальными. А предназначенные для перегрузки различных грузов – универсальными. Перегрузочные машины, установленные на причальном фронте и предназначенные для погрузки или выгрузки судов, называются фронтальными, а установленные в тыловой части причала – тыловые.

Для сравнения выбираем две схемы механизации, которые отличаются друг от друга типом фронтальных машин

Все перегрузочные машины имеют одинаковую грузоподъемность 10 тонн и одни типовые грузозахватные приспособления емкостью 3,2 м³. Применение грейфера в схемах механизации обусловлено тем, что он является одним из самых распространенных грузозахватных приспособлений для перегрузки навалочных грузов. Схемы механизации также удобны тем, что обеспечивают перегрузку груза при значительных колебаниях уровня воды.
Таблица 2.1 - Описание применяемой техники в схемах механизации

Схема механизации	Тип фронтальной перегрузочной машины	Тип судна и грузоподъемность	Тип ж/д подвижного состава	Тип ГЗУ и емкость	Типовая механизация
1	КППГ (10-30-10,5)	Баржа-площадка 2800 т	Полувагон 63 т	Грейфер 3.2	Бульдозер Д-384А
2	КМГ-10	Баржа-площадка 2800 т	Полувагон 63 т	Грейфер 3.2	Бульдозер Д-384А

Описание технических характеристик крановой механизации приведено в таблицах 2.2 и 2.3.
Таблица 2.2 - Кран портальный КППГ 10-30-10,5

Техническая характеристика	Параметры
Грузоподъемность, т. Вылет стрелы, м. max min Наибольшая высота подъема груза от головки рельса, м. Наибольшая высота опускания груза от головки рельса, м. Скорость подъема груза, м/мин. Частота вращения крана, об/мин. Передвижение крана, м/мин. Мощность электродвигателей механизма, кВт Вращение крана – мощность, кВт Изменение вылета стрелы, кВт Масса крана (без грейфера), т Стоимость, тыс. руб.	10 30 8 25 20 60 1,4 (0,023 об/сек) 38 100 45 16 185 140*30=4200

Таблица 2.3 - Кран мостовой КМГ-10

Техническая характеристика	Параметры
Грузоподъемность, т Пролет крана, м. Высота подъема, м Скорости подъема, м/мин Скорость передвижения тележки, м/мин Скорость передвижения крана, м/мин Мощности электродвигателя подъема, кВт передвижения тележки крана Цена крана, тыс. руб. Цена одного погонного метра эстакады, руб./м	10 31,5 23 50 70 100 90 (45+45) 3,6 18(2+16) 25*30=750 415*30=12450

Характеристика и параметры ГЗУ для перегрузки угля представлены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 - Характеристика и параметры ГЗУ для перегрузки груза

Техническая характеристика	Параметры
Грузоподъемность, т Тип грейфера Номер проекта Назначение Емкость, м3 Собственная масса, кг	10 двухчелюстной черырехканатный 2096В ПГС 3,2 4,225

Схемы механизации перегрузки грузов ПГС портальным и мостовым кранами приведены на рисунке 3 (приложение 1) и рисунке 4 (приложение 2).
2.2 Описание технологических схем перегрузки груза по вариантам работ
Вариант 1: «судно – вагон». Прибывает груженое песчано-гравийной смесью судно. На железнодорожные пути подают порожние полувагоны. В качестве грузозахватного устройства используют грейфер емкостью 3,2 м³. После загрузки полувагоны убирают. На второй путь подают вторую партию вагонов.

Вариант 2: «судно – склад». При отсутствии железнодорожных вагонов судно разгружают на склад. Технологический процесс осуществляется по схеме «судно-склад». В качестве грузозахватного устройства используют грейфер емкостью 3,2 м³. Для разравнивания и штабелирования груза используют бульдозер Д-384А.

Вариант 3: «склад - вагон». На железнодорожные пути подают вагоны, кран грейфером захватывает груз на складе и засыпает в вагоны. Перегрузочный процесс осуществляется по схеме «склад-вагон». После загрузки вагонов груженая подача убирается и подается новая подача. Для разравнивания и штабелирования ПГС применяется бульдозер Д-384А.
2.3 Расчет технологических процессов и норм
2.3.1 Определение веса груза, перемещаемого краном за один цикл
g = ω* V*ψ, (т) (20)
где g - вес груза, перемещаемого за один цикл, т;

ω - насыпная плотность груза, т/м³;

V - объем грейфера, м³;

ψ – коэффициент заполнения грейфера (0,9).

g = 1,67 * 3,2 * 0,9 = 4,8 т.
2.3.2 Определение продолжительности цикла
Т_ц = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅ + t₆ + t₇ + t₈, (сек.) (21)
где t₁ – время на установку грейфера и захват груза (11+12=23 сек.);

t₂ – время подъема груза;

t₃ – время поворота крана с груженым грейфером;

t₄ – время опускания грейфера к месту разгрузки;

t₅ – время высыпания груза из грейфера (6 сек.);

t₆ – время подъема порожнего грейфера;

t₇ – время поворота крана с порожним грейфером к месту загрузки;

t₈ – время опускания порожнего грейфера к грузу.
t₂ = , (сек.) (22)
где h - высота подъема (опускания) груза, м;

v - скорость подъема (опускания) груза, м/ мин;

t - время разгона (1 сек);

t - торможения механизма (1 сек).
t₃ = , (сек.) (23)
где β – угол поворота крана при выполнении операции (судно-вагон 90º; судно-склад 180º;склад-вагон 90º);

n_кр – частота вращения крана, об/мин.
t₄ = , (сек.) (24)

где t= t= 1 сек.

t₆= t₄.; t₇=t₃.;t₈=t₂.

1 схема. Портальный кран

1. 
   Судно-вагон.
   

h= ↓ - ↓ - 1/2 h+ h + 1 - 1/3h, (м.) (25)
где h - высота подъема грейфера;

h- высота борта судна;

h - высота вагона;

h- высота штабеля на судне (1,07).
h= 1/2h+1, (м.) (26)
где h- высота опускания грейфера из вагона.

h= 12,4 – 7,5 – 1/2 *2,9 + 2,06 + 1– 1/3*1,07 = 6,15 м.

h = 1/2 * 2,06 +1 = 2,03 м.

2. 
   Судно-склад.
   

h= ↓ - ↓ - 1/2 h-1/3h+ 1/2 h + 1, (м.) (27)
где h- высота склада, м.
h= 1/2 h + 1, (м.) (28)
h= 12,4 – 7,5 – 1/2* 2,9 – 1/3 * 1,07 + 1/2 *15 + 1 = 11,59 м.

h = 1/2 * 15 + 1 = 8,5 м.

3. 
   Склад-вагон.
   

h= 1/2 h + 1 – 1/2 * h, (м.) (29)
h= ½ h+1, (м.) (30)
h= 1/2 *15 + 1 – 1/2 * 2,06 = 7,47 м.

h= 1/2 * 2,06 +1 = 2,03 м.

Определяем время подъема (опускания) груженого и порожнего ГЗУ и время поворота.
1 вариант: судно-вагон.

t1 = 23 сек.

t2 = = 3,03 сек.

t3 = = 12,7 сек.

t4 = = 7,15 сек.

t5 = 6 сек.

t6 = 7,15 сек.

t7 = 12,7 сек.

t8 = 3,03 сек.

2 вариант: судно-склад.

t1 = 23 сек.

t2 = = 9,5 сек.

t3 = = 23,4 сек.

t4 = = 12,59 сек.

t5 = 6 сек.

t6 = 12,59 сек.

t7 = 23,4 сек.

t8 = 9,5 сек.

3 вариант: склад-вагон.

t1 = 23 сек.

t2 = = 3,03 сек.

t3 = = 12,7 сек.

t4 = = 8,47 сек.

t5 = 6 сек.

t6 = 8,47 сек.

t7 = 12,7 сек.

t8 = 3,03 сек.

2 схема. Мостовой кран

У этой схемы механизации высота подъема (опускания) будет такая же, как у схемы с портальным краном по всем вариантам работ, но общая продолжительность цикла в схеме с мостовым краном будет отлична по продолжительности, так как операция поворота крана заменяется операцией передвижения тележки.
t= t₃ = *60+ , (сек.) (31)
где l – длина передвижения тележки, м;

v - скорость передвижения тележки, м/мин.

t= t= 1 сек.

Найдем длину передвижения тележки по вариантам работ.

1 вариант: судно-вагон.
l = 8 + ½ * В, (м.) (32)
l = 8 + ½ * 16,5 = 16,25 м.

2 вариант: судно-склад.
l = ½ * B_скл + 14 + ½ * В, (м.) (33)
l = ½ * 40 + 14 + ½ * 16,5 = 42,25 м.

3 вариант: склад-вагон.
l = 6 + ½ * B_скл, (м.) (34)

l = 6 + ½ * 40 = 26 м.

1 вариант: судно-вагон.

t1 = 23 сек.

t2 = = 3,03 сек.

t3 = *60+ = 14,93 сек.

t4 = = 7,15 сек.

t5 = 6 сек.

t6 = 7,15 сек.

t7 = 14,93 сек.

t8 = 3,03 сек.

2 вариант: судно-склад.

t1 = 23 сек.

t2 = = 9,5 сек.

t3 = *60+= 37,2 сек.

t4 = = 12,59 сек.

t5 = 6 сек.

t6 = 12,59 сек.

t7 = 37,2 сек.

t8 = 9,5 сек.

3 вариант: склад-вагон.

t1 = 23 сек.

t2 = = 3,03 сек.

t3 = *60+ = 23,29 сек.

t4 = = 8,47 сек.

t5 = 6 сек.

t6 = 8,47 сек.

t7 = 23,29 сек.

t8 = 3,03 сек.

Результаты расчетов занесем в таблицу 2.5.
Таблица 2.5 – Результаты расчетов продолжительности цикла по вариантам работ

Время	Схема 1 (портальный кран)			Схема 2 (мостовой кран)
	судно-вагон	судно-склад	склад-вагон	судно-вагон	судно-склад	склад-вагон
t1	23,00	23,00	23,00	23,00	23,00	23,00
t2	3,03	9,50	3,03	3,03	9,50	3,03
t3	12,70	23,40	12,70	14,93	37,20	23,29
t4	7,15	12,59	8,47	7,15	12,59	8,47
t5	6,00	6,00	6,00	6,00	6,00	6,00
t6	7,15	12,59	8,47	7,15	12,59	8,47
t7	12,70	23,40	12,70	14,93	37,20	23,29
t8	3,03	9,50	3,03	3,03	9,50	3,03
Тц=Σti	74,76	119,98	77,40	79,22	147,58	98,58

2.3.3 Определение часовой производительности перегрузочных машин по вариантам работ
Определяем часовую производительность перегрузочных машин (Р_час).
Р_час = , т/час. (35)
где g - количество груза в грейфере, перемещаемый краном за 1 цикл,;

Т_ц – время цикла, сек.

1 схема. Портальный кран

1) Р_час = = 231,14 т/час.

2) Р_час = = 144,02 т/час.

3) Р_час = = 223,26 т/час.

2 схема. Мостовой кран.

1) Р_час = = 218,13 т/час.

2) Р_час = = 117,1 т/час.

3) Р_час = = 175,29 т/час.
2.3.4 Расчет комплексных норм выработки и времени (сменных)
Р_комп = Р_час * Т_оп, (36)
где Р_компл – комплексная норма выработки, т/см. (6 ч.)

Т_оп – оперативное время, час.

1 схема. Портальный кран

1) Р_комп = 231,14*6 = 1386,84 т/см.

2) Р_комп =144,02*6 = 864,12 т/см.

3) Р_комп = 223,26*6= 1339,56 т/см.
2 схема. Мостовой кран.

1) Р_комп = 218,13*6 = 1308,78 т/см.

2) Р_комп = 117,10*6 = 702,60 т/см.

3) Р_комп = 175,29*6= 1051,74 т/см.
2.3.5 Комплексная норма времени
t= , (37)
где t- комплексная норма времени, час/100т.

Т_см – продолжительность рабочей смены, час (7 ч.).

1 схема. Портальный кран

1) t= =0,50 час/100т.

2) t= =0,81 час/100т.

3) t= =0,52 час/100т.

2 схема. Мостовой кран

1) t= =0,53 час/100т.

2) t= =1,00 час/100т.

3) t= =0,67 час/100т.
2.3.6 Сменная норма выработки на одного рабочего
Определяем комплексную норму выработки на 1 рабочего по формуле:
Р_{см(раб.)} = , (38)
где Р_{см (раб.)} – комплексная норма выработки одного рабочего, т/см. раб.;

n- количество рабочих в смене, чел.
Таблица 2.6 – Количество рабочих на каждой технологической схеме

Варианты работ	Количество рабочих по вариантам работ
	Вагон	Кран	Склад	Всего
Вагон-судно	1	1	-	2
Склад-судно	-	1	1	2
Вагон-склад	1	1	1	3

1 схема. Портальный кран

1 вариант. Р _{см (раб.)} = = 693,42 т/см.

2 вариант. Р _{см (раб.)}= = 432,06 т/см.

3 вариант. Р _{см (раб.)}= = 446,52 т/см.

2 схема. Мостовой кран

1 вариант. Р _{см (раб.)} = = 654,39 т/см.

2 вариант. Р _{см (раб.)} = = 351,30 т/см.

3 вариант. Р _{см (раб.)} = = 350,58 т/см.
2.4 Расчет пропускной способности причала
2.4.1 Количество перегрузочных установок на причале
Количество перегрузочных установок на причале (n) рассчитаем по формуле:

n= + + , (шт.) (39)

где g- суточный грузооборот по вариантам работ, т/сутки;

- суточная производительность, т/сутки.
Р= Р_компл * n, (40)

где n- количество смен работы причала, равно 3.

1 схема.

1 вариант. Р= 1386,84 * 3 = 4160,52 т/сут.

2 вариант. Р= 864,12 * 3 = 2592,36 т/сут.

3 вариант. Р= 1339,56 * 3 = 4018,68 т/сут.

n= 0,75 ≈ 1 шт.

2 схема.

1 вариант. Р= 1308,78 * 3 = 3926,34 т/сут.

2 вариант. Р= 702,60 * 3 = 2107,80 т/сут.

3 вариант. Р= 1051,74 * 3 = 3155,22 т/сут.

n= 0,92 ≈ 1 шт.
2.4.2 Пропускная способность причала в сутки
Под пропускной способностью причала понимают максимальное количество определенного груза в тоннах, который причал способен при данном техническом оснащении и применении рациональной технологии погрузить в суда или выгрузить из судов за определенное время.
= , (т/сут.) (41)
где к- коэффициент, учитывающий затраты времени на операции, несвязанные с перегрузочными работами;

α – коэффициент складочности;

Р_сут – суточная производительность одной механизированной установки в зависимости от варианта работ, т/сут.

к= , (42)
где t- время грузовой обработки (ч.);

t- время, затраченное на выполнение швартовых операций (0,6ч.);

t- время, затраченное на оформление документов (0,5ч.).
t= , (43)
где G_c – грузовместимость судна;

Р- средняя часовая производительность основных машин;

n- количество перегрузочных установок;

Т_оп – оперативное время (Т_оп =6);

Т_см – время смены (Т_см =7).

К_сн – коэффициент снижения производительности при работе нескольких кранов (К_сн =1).
Р= , (т/час.) (44)
1 схема. Портальный кран.

Р= = 162, 4 т/час.

t= = 20,1 ч.

к= = 0,95.

П_сут= = 1839,95 т/сут.

2 схема. Мостовой кран.

Р= = 136 т/час.

t= = 24,02 ч.

к= = 0,96.

П_сут= = 1522,94 т/сут.

Количество перегрузочных машин необходимо уточнить исходя из обеспечения навигационного грузооборота.
n= , (шт.) (45)
где G- навигационный грузооборот, т/нав.;

η – коэффициент резерва пропускной способности (η = 1,1);

П- пропускная способность одной фронтальной перегрузочной машины за навигацию.
П= , (т/нав.) (46)
где Т- навигационный период, сут.;

t- время планового ремонта, сут.;

t- простои по метеоусловиям, сут.
t= (47)
t = 1 ремонт.

t= () *1 ≈ 6 сут/нав.
t= 0,03, (сут/нав.) (48)
t= 0,03*177 ≈ 5 сут/нав.

1 схема. Портальный кран.

П= 1839,95 * (177 – 6 – 5) = 305431,7 т.

n= = 0,77 ≈ 1 шт.

2 схема. Мостовой кран.

П= 1522,94 * (177 – 6 – 5) = 252808,04 т.

n= = 0,94 ≈ 1 шт.

Сопоставим полученные данные с результатами предыдущих расчетов и примем большее из полученных значений. В данном примере принимаем 1 портальный и 1 мостовой кран. Далее уточним потребное количество причалов.
N= , (шт.) (49)
где - минимальное число установок для переработки груза;

n- максимально возможное количество перегрузочных машин, которое может быть поставлено для обработки судна без существенного снижения производительности машин, n=3.
1 схема. N= 1/3 = 0,33. Принимаем 1 причал.

2 схема. N= 1/3 = 0,33. Принимаем 1 причал.

Определим пропускную способность склада.

П, (т/сут.) (50)
где V_скл – объем (грузовая вместимость) склада;

t- средний срок хранения груза на складе, равен 10 суток.

П= 21864/10 = 2186 т/сут.

3 Технико-экономические показатели для выбора схем механизации и технологии перегрузочных работ
Выбор схемы механизации и технологии перегрузочных работ производится на основе сравнения технико-экономических показателей.

К основным экономическим показателям относятся:

1. 
   Объем капитальных вложений: причальные сооружения, перегрузочное оборудование и транспортные средства;
   
2. 
   Эксплуатационные расходы: по порту и по содержанию транспортных средств;
   
3. 
   Удельные приведенные затраты (главный критерий для выбора механизации).
   

Кроме основных экономических показателей используют дополнительные показатели. К ним относятся:

1. 
   Производительность труда, то есть выработка на одного человека;
   
2. 
   Уровень комплексной механизации и автоматизации;
   
3. 
   Продолжительность обработки судов и вагонов;
   
4. 
   Пропускная способность причала;
   
5. 
   Улучшение условий труда и охрана окружающей среды.
   

3.1 Расчет объема капитальных вложений по порту
К_п = К1+К2+К3+..+К7, (тыс. руб.) (51)
где К₁ – капитальные вложения в общепортовые сооружения.
К₁ = L*∑К_н* К, (тыс. руб.) (52)
где L - длина причала, м.;

∑К_н – суммарный норматив капиталных вложений. Принимаем из Методических указаний Сорокина, Минеева, с.106 равными 7964 руб.

К – коэффициент удорожания. К=30.

К₁ = 98,4*7964*30 = 23509,73 тыс. руб.

К₂ – капитальные вложения в крытые склады, К₂=0.

К₃ – капитальные вложения в открытые складские площади.
К₃ = F, (тыс. руб.) (53)
где F- площадь склада, м.;

- стоимость 1 м² покрытия территории открытых складских площадей. Принимаем из Методических указаний Сорокина, Минеева, с.108 равными 7,44 руб. для гравийно-щебневого покрытия.

К₃ = 2024 * 7,44 * 30 = 451,76 тыс. руб.

К₄ - капитальные вложения в устройство подкрановых путей.
К₄ = (тыс. руб.) (54)
где Ц- стоимость 1 м подкрановых путей. Принимаем из Методических указаний Сорокина, Минеева, с.108 равными 174,1 руб.

- длина подкрановых путей;=

К₄ = 2*98,4*174,1*30 = 1027,89 тыс. руб.

К₅ - капитальные вложения в причальные сооружения.
К₅ = 1,38*(L+3*H)* γ* Ц* К, (тыс. руб.) (55)
где L- длина стенки, м;

H- высота стенки, м;

γ- поясной коэффициент изменения стоимости строительства (1,15);

Ц- стоимость одного погонного метра причальной стенки (методических указаний Сорокина, Минеева, с.109, для заанкерного металлического шпунта).
Рисунок 5 – Стоимость погонного метра причальной стенки
Ц_ст = 1070 руб.

К₅ = 1,38 * (98,4 + 3*8,15) * 1,15 * 1070 * 30 = 6258,31 тыс. руб.

К₆ - капитальные вложения в перегрузочные машины и оборудование.

1 схема. Портальный кран:
К₆ = n*Ц + Ц, (тыс. руб.) (56)
где n – число перегрузочных машин на причале;

Ц- стоимость перегрузочной машины;

Ц- стоимость бульдозера.

К₆ = 1*4200+6000=10200 тыс. руб.

2 схема. Мостовой кран:
К₆ = К₆′ + Δ К₆, (тыс. руб.) (57)

К₆′= n*Ц+ Ц (58)

Δ К₆= (59)
где Δ К₆ - длина эстакады, по которой движется кран;

L- длина эстакады;

Ц- стоимость 1 погонного метра эстакады;

n_э – число эстакад (для одного крана 2 эстакады).

К₆ = 1*750+6000+70,5*0,415*30*2 = 8505,45 тыс. руб.

К₇ – капитальные вложения в контейнеры и пакеты, К₇=0.

Таким образом:

1 схема: К_п = 23509,73 + 0 + 451,76 + 1027,89 + 6258,31 + 10200 = 41447,69 тыс. руб.

2 схема. К_п = 23509,73 + 0 + 451,76 + 1027,89 + 6258,31 + 8505,45 = =39753,14 тыс. руб.
3.2 Капитальные вложения во флот за время грузовой обработки
К= (тыс. руб.) (60)
где - навигационный грузооборот, т.;

- строительная стоимость судна, тыс. руб.;

- грузоподъемностьсудна, т.;

Т- время навигации;

t- время грузовой обработки судна, ч.;

t- время ожидания грузовой обработки судна, ч.;

t= 0,25 t

1 схема: К= = 1989,09 тыс. руб.

2 схема: К= = 1664,47 тыс. руб.
3.3 Эксплуатационные расходы по порту
, (тыс. руб.) (61)

где Э₁ – расходы заработную плату;

Э₂ – расходы на амортизацию и ремонт портовых инженерных сооружений;

Э₃ – затраты на ремонт перегрузочного оборудования;

Э₄ – затраты на электроэнергию, топливо и смазку;

Э₅ – расходы по зимнему отстою плавучих перегружателей;

Э₆ – общепроизводственные расходы;

Э₇ – распределяемые расходы.
Расходы по заработной плате (Э₁)
Э₁ = b∙δ (a*∑T+ a*∑T), (тыс. руб.) (62)
где b – коэффициент, учитывающий доплату (3,2);

δ – районный коэффициент (1,15);

a- тарифная ставка при сдельной оплате труда 1 рабочего за смену;
a= а* Т, (руб/см.) (63)
a= 50*7=350 руб.

T- затраты труда портовых рабочих за навигаци..
T= , (чел-см.) (63)
где G - навигационный грузооборот по вариантам работ;

Р- сменная производительность одного рабочего по вариантам работ.

1 схема: T= = 776,84 чел-см.

2 схема: T= = 954,18 чел-см.

a- сменная тарифная ставка повременных рабочих (350 руб./чел.)

∑T - затраты труда повременных рабочих.
∑T = 0,25*∑T (64)
1 схема: ∑T = 0,25*776,84=194,21 чел-см.

2 схема: ∑T = 0,25*954,18=238,55 чел-см.

1 схема: Э₁ = 3,2*1,15*(350*776,84+350*194,21)= 1250,71 тыс. руб.

2 схема: Э₁ = 3,2*1,15*(350*954,18+350*238,55)=1536,24 тыс. руб.
Затраты на амортизацию и ремонт портовых инженерных сооружений (Э₂).

1 схема:

Э₂ = L *Э+ 0,01, (тыс. руб.) (65)

где L- длина причала, м;

Э- удельные эксплуатационные расходы на 1 погонный метр причала. Принимаем из справочника Соркина, приложения 10 равными 211 р.;

K_i – капитальные вложения;

1 – открытые склады;

3 – подкрановые пути;

5 – причальная стенка;

а_i – норма амортизации (а₃=6,3%, а₄=4,2%, а₅=2,5%);

в_i- расходы на ремонт (в₃=3,5%, в₄=3,5%, в₅=2,0%).
Э₂=98,4*0,211+0,01*(451,76*(6,3+3,5)+1027,89*(4,2+3,5)+6258,31*(2,5+2,0))=

=425,81 тыс.руб.
Расходы на амортизацию и ремонт перегрузочного оборудования (Э₃).
Э₃ = 0,01*n*Ц*(a+ b), (тыс. руб.) (66)
где Ц- цена одной машины, тыс. руб.

n - количество перегрузочных машин.

a - норма амортизации перегрузочных машин (для портового крана a= =4,0%, для мостового - a = 5,0%).

в - расходы на ремонт (для портового крана в= 3,5%, для мостового - в= =4,3%).

1 схема: Э₃ = 0,01*1*4200*(4,0 + 3,5) = 315 тыс. руб.

2 схема: Э₃ = 0,01*1*750* (5,0 + 4,3) = 69,75 тыс. руб.
Расходы на электроэнергию, топливо и смазку (Э₄).
Э₄ = 1,05 * (Э_м + Э_у + Э_т), (тыс. руб.) (67)
где Э_м – расходы на электроэнергию, потребляемую кранами, тыс. руб.;

Э_у – расходы на содержание подстанции;

Э_т – расходы на топливо.
Э_м = ∑N ∙t∙К∙К∙К∙ r, (тыс. руб.) (68)
где ∑N – суммарная мощность электродвигателя перегрузочной машины;

t- продолжительность работы машин за навигацию;

К- коэффициент использования мощности электродвигателя (К= 0,7);

К_од – коэффициент одновременной работы электродвигателя (К_од = 0,6);

К_о – коэффициен, учитывающий передвижение крана (К_о = 1,02);

r_{1 –} стоимость одного кВт/ч электроэнергии (2,5 руб./кВт*час).
t = , (час.) (69)
где - количество переработанного груза за навигацию по вариантам работ;

Р_час – часовая производительность по вариантам работ.
1 схема:

t= 1994,6 ч.

Э_м = 161*1994,6*0,7*0,6*1,02*2,5 = 343,93 тыс. руб.

2 схема:

t= 2434,67 ч.

Э_м = 93,6*2434,67*0,7*0,6*1,02*2,5 = 244,06 тыс. руб.
Э_у = К_сп *∑N*r₂*, (тыс. руб.) (70)
где К_сп – коэффициент использования электроэнергии, (К_сп = 0,3);

∑N – суммарная мощность всех перегрузочных машин на причале.

- период вооружения и разоружения крана (10 суток).

r₂ - стоимость одного кВт/год (3000 руб./кВт)_;

т_нав - время навигации.

1 схема: Э_у = = 74,24 тыс. руб.

2 схема: Э_у = = 43,16 тыс. руб.
Э_т = , (тыс. руб.) (71)
где К_х – коэффициент, учитывающий холостую работу машин (1,15);

g_т - норма расхода топлива (g_т = 10,8 кг/ч);

r₃ – стоимость дизельного топлива (20 руб/кг);

– время работы бульдозера за навигацию.
= , (час) (72)

где- объем склада;

- часовая производительность бульдозера (200 т/ч).

= 376,25 час.

Э_т = 1,15*10,8*376,25*20 = 93,46 тыс. руб.

1 схема: Э₄ = 1,05*(343,93+74,24+93,46) =537,21 тыс. руб.

2 схема: Э₄ = 1,05*(244,06+43,16+93,46) = 399,71 тыс. руб.
Расходы по зимнему отстою (Э₅), Э₅=0.

Общепроизводственные расходы (Э₆).
Э₆ = 0,29*Э₁ (тыс. руб.) (73)
1 схема: Э₆ = 0,29* 1250,71= 362,71 тыс. руб.

2 схема: Э₆ = 0,29* 1536,24= 445,51 тыс. руб.
Распределяемые расходы на содержание порта (Э₇).
Э₇ = 0,3*( Э₁ +Э₃ +Э₄ + Э₆), (тыс. руб.) (74)
1 схема: Э₇ = 0,3*(1250,71+315+537,21+362,71) = 739,69 тыс. руб.

2 схема: Э₇ = 0,3*(1536,24+69,75+399,71+445,51) = 735,36 тыс. руб.

Таким образом, эксплуатационные расходы по порту составят:

1 схема:

Э_п = 1250,71+425,81+315+537,21+0+362,71+739,69 = 3631,13 тыс. руб.

2 схема:

Э_п = 1536,24+425,81+69,75+399,71+0+445,51+735,36= 3612,38 тыс. руб.
3.4 Эксплуатационные расходы по флоту

Э= *, (тыс. руб.) (75)
где - стоимость содержания судна в сутки, руб.
= , (руб/сут.) (76)

где - строительная стоимость судна;

- норма амортизации судна, (4,6%);

- расходы по ремонту судна (3,0%).

- период навигации.
= = 2061 руб/сут.

1 схема: Э= * = 165,67 тыс. руб.

2 схема: Э= * = 197,98 тыс. руб.
4 Технико-экономический анализ
4.1 Выбор наилучшего варианта схемы механизации и технологии перегрузочных работ
При проектировании нескольких вариантов схем механизации выбирается оптимальная по лучшим технико-экономическим показателям:

- капиталовложениям.

- эксплуатационным расходам.
∑К = К+ К, (тыс. руб.) (77)
где ∑К - сумма капитальных вложений;

К - капитальные вложения по порту;

К- капитальные вложения по флоту.
∑Э = Э+ Э, (тыс. руб.) (78)
где ∑Э – суммарные эксплуатационные расходы.
1 схема:

∑К = 41447,69+1989,09 = 43436,78тыс. руб.

∑Э = 3631,13+165,67 = 3796,8 тыс. руб.

2 схема:

∑К = 39753,14+1664,47 = 41417,61 тыс. руб.

∑Э = 3612,38+197,98 = 3810,36 тыс. руб.

Наилучший вариант определяем по наименьшим приведенным затратам (З).
З= ∑Э + Е *∑К, (тыс. руб.) (79)
где Е – коэффициент эффективности капитальных вложений (0,1).

1 схема: З= 3796,8 + 0,1* 43436,78 = 8140,48 тыс. руб.

2 схема: З= 3810,36 + 0,1* 41417,61 = 7952,12 тыс. руб.

Наименьшие приведенные затраты у мостового крана КМГ-10, он и является оптимальным вариантом схемы механизации и технологии перегрузочных работ.
4.2 Расчет эксплуатационных показателей
1) средняя норма обработки тоннажа
t_ср = , (час.) (80)
t_ср = 24,02+0,25*24,02 = 30,03 час.

2) Интенсивность грузовой обработки судов
I = , (т/судо-сут.) (81)

где - количество судов за навигацию.
= , (ед.) (82)

= = 77 ед.

I = = 2232 т/судо-сут.

3) Коэффициент механизации труда

Так как зачистка вагонов производится механизированным способом, то К_мт = 100%

4) Списочный состав работников
n_сп = К₁*К₂*, (чел.) (83)
где К₁ – коэффициент, учитывающий невыход на работу по болезни (равен 1,2);

К₂ – коэффициент, учитывающий дополнительных работников (равен 1,15)

- затраты труда портовых рабочих за навигацию;

- количество выходных дней за навигацию.
= *2, (сут.) (84)
= *2 = 51 сут..

n_сп = 1,2*1,15* = 10 чел.

5) производительность труда на перегрузочных работах
П_труда = , т/чел. (85)
П_труда= т/чел.

Заключение
На основании технико-экономического анализа выявлена оптимальная схема механизации при заданном навигационном грузообороте 215 тыс. тонн песчано-гравийной смеси в порте Омск – схема с мостовым краном КМГ-10 грузоподъемностью 10 тонн и типом ГЗУ грейфер проекта 2096В емкостью 3,2 м³. Оптимальный проект судна Р-56 грузоподъемностью 2800 т.

Анализ оптимальности приведен на основе приведенных затрат, а также по величине капитальных вложений и эксплуатационных расходов. При работе по второй схеме механизации с мостовым краном приведенные затраты равны 7952,12 тыс. руб., что ниже, чем при работе по первой схеме механизации с портальным краном на 188,36 тыс. руб.

Выбранный вариант схемы механизации и технологии перегрузочных работ характеризуется следующими показателями:

средняя норма обработки тоннажа составляет 30,03 час.;

интенсивность грузовой обработки судов равна 2232 т/судо-сут.;

коэффициент механизации труда равен 100%;

списочный состав работников 10 человек;

производительность труда на перегрузочных работах составляет 21500 т/чел.

Выполнение данного курсового проекта позволило закрепить теоретические знания по расчетам наиболее важных эксплуатационных и экономических показателей работы портов.

Список использованных источников

1. 
   Казаков А. П., Технология и организация перегрузочных работ на речном транспорте. Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1984. 416с.
   
2. 
   Сорокин М.К. Методические указания «Комплексная механизация, технология организация перегрузочных работ в порту». Новосибирск, 1991.
   
3. 
   Сорокин М.К., Минеев В.А. Технология и организация перегрузочных работ. Методическое пособие по дипломному проектированию. Новосибирск, 1989.
   
4. 
   Табель грузозахватных устройств и приспособлений для перегрузочных работ