23. Насыпные грузы

3ерно – зерно пшеницы, маиса (кукурузы), овса, ржи, ячменя, риса, семена бобовых и обработанное зерно этих культур, когда его свойства схожи со свойствами натурального зерна.

Зерновые грузы, предъявляемые к перевозке, должны соответствовать требованиям государственных стандартов, ме­ждународных стандартов или техническим условиям.

Зерновые культуры (насыпные) при перевозке морским транспортом принято подразделять на три основные группы:

злаки: хлебные – пшеница, рожь, ячмень, овес и просовидные – просо, кукуруза, сорго, рис, бор;

бобовые: горох, фасоль, соя, арахис;

масличные: подсол­нечник, кунжут, лен, конопля.

К насыпным также относят муку, крупу, комбикорма.

Наряду со многими общими качества­ми каждая группа имеет свои определенные качества. Показателями качества зерна являются: цвет, запах, вкус, натурный вес, влажность, зараженность, засоренность, однородность. Качество зерна устанавливается в соответствии с требования­ми нормативных документов. Цвет, запах, вкус и зараженность зерна амбарными вредителями определяют органолептическим методом (ис­пользуя органы чувств человека), а остальные показатели – лабораторным (при по­мощи соответствующих приборов).

Документация на перевозку насыпных регламентирует и учитывает:

гигроскопичность;

подвижность и пересыпание груза в сторону крена;

способность к уменьшению массы в результате испарения влаги;

восприимчивость к посторонним запахам;

склонность к увеличению объема (набуханию) под воздействием влаги;

чувствительность к повышению температуры;

возможность зараженности насекомыми, вредителями, сорняками (контролируют карантинная и хлебная инспекции);

склонность к самонагреванию и самовозгоранию.

Зерновая масса состоит из различных живых организмов, кото­рые обладают определенными биологическими особенностями и прояв­ляют свою жизнедеятельность в разнообразных формах: дыхание, доз­ревание, прорастание, самосогревание и др. Из непрерывно протекающих в массе зерна различных физиоло­гических процессов главным является дыхание. Процесс дыхания клеток семян приводит к потере сухого вещества зерна, увеличению ко­личества гигроскопической влаги, изменению состава воздуха межзерновых пространств (скважин) в результате появления углекислого газа, а также выделению тепла. При повышенных температурах зерновой массы (свыше 50°С) сыпучесть зерна снижается и оно начинает портиться в результате самосогревания. Необходимо учитывать, что при повыше­нии температуры увлажненного зернового груза возможно образова­ние ядовитых и взрывоопасных газов, а также самовозгорание.

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  или обратная ей величина УПО (U). Под влиянием внешних условий (вибрация, качка, статическое давление)  меняется от _min в момент погрузки до _max в процессе перевозки, соответственно меняется и U от Umax до Umin (Umax = 1/ _min, Umin = 1 / _max). Степень изменения объемных характеристик выражают в % (U = 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 = W_i / m_i), или из выражения:

SF = U +  (S_i  h_i) / m_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.

Для зерна плотность зависит от культуры, сорта, условий выращивания, уборки и хранения. Плотности важнейших зерновых грузов приведены в табл. 7.

Таблица 7

Вид груза	Плотность, кг/м^3	Угол естественного откоса, 	Вид груза	Плотность, кг/м^3	Угол естественного откоса, 
Бобы кормовые	400 – 800	29 – 35	Подсолнечник	325 – 480	31 – 45
Вика	750	28 – 33	Просо	660 – 850	20 – 27
Горох	600 – 840	24 – 31	Пшеница	700 – 840	18 – 38
Гречиха	550 – 720	27 – 35	Рис	440 – 680	27 – 48
Конопля	590 – 640	30 – 38	Рожь	660 – 770	23 – 38
Кукуруза	680 – 820	30 – 40	Соя	550 – 600	25 – 32
Лен	580 – 750	25 – 34	Ячмень	515 – 705	25 – 45
Овес	410 – 580	27 – 54

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 %. Для овса соответственно на 1,5 % и 13 – 13,5 %. При перевозке в автомобиле пшеница с влажностью 20,6 % уплотнилась через 1 ч на 5,1 %, через 2 ч – на 7,8 %, через 3 ч – на 8 %.

Средние значения уплотнения при хранении зерна в элева­торе составляют: для пшеницы – 4 – 5 %; ржи – 8 – 9; ячменя – 11 – 12; овса – 18 – 20; кукурузы – 3 – 7 %; у сои и гороха уплотнение незначительное.

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  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.

Вибрация сильно влияет на значение угла естественного от­коса. С ростом частоты колебаний  интенсивно падает, а при критической частоте 6 –12 Гц становится равным нулю. Зерно на судне подвержено постоянной вибрации и случайным инерционным нагрузкам: низкочастотным – от качки и импульс­ным – от слемминга (ударов корпуса о встречную волну). Сдвиговые характеристики навалоч­ного грузи в динамических условиях морской перевозки могут приниматься такими же, как в статических условиях.

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. Величины скважистости зерновой массы различных культур (в %): подсолнечник – 60 – 80; кукуруза – 35 – 55; овес – 50 – 70; просо – 30 – 50; рис – 50 – 65; лен – 35 – 45; гречиха – 50 – 60; рожь – 35 – 45; ячмень – 45 – 55; пшеница – 35 – 45. Величина скважистости, при прочих равных условиях, зависит от способа погрузки зерна; так, зерно, засыпанное струей, уклады­вается менее плотно, чем засыпанное дождем.

Влажность насыпных грузов строго регламентируется, так как повышенная влажность может привести к порче груза или вызвать его самовозгорание. К морской перевозке принимают только сухое зерно с влажностью не более 16 – 17 %, а практи­чески – не выше 14 %. Сухое зерно имеет меньшие значения углов естественного откоса. Повышенная влажность способствует интенсификации развития и протека­ния биологических процессов в массе зерновых грузов. Так, уско­ряются процессы дыхания зерновой массы и жизнедеятельности микроорганизмов и амбарных вредителей, которые сопровожда­ются поглощением кислорода воздуха с последующим выделением углекислого газа, влаги и тепла.

Низкая теплопроводность зерна приводит к накоплению тепла в массе груза и способствует прогрессирующему самонагреванию. При нагревании до температуры 50 – 55°С у зерна появляется гнилостный, солодовый запах, затхлость, а его масса резко уменьшается. Происходит порча продукта. Изменение химического состава и последующая порча зерна происходят также под воздействием света.

Одним из показателей качества зерна является засоренность, % – отношение массы различных примесей к общей массе зернового груза. Различают следующие виды примесей зерновых грузов:

мине­ральные – земля, камни, пыль, и т. д.;

органические – полова, солома и т. д.;

зерновые – битые и порченые зерна, семена сор­ных растений;

вредные семена – головня, спорынья, куколь и т. д.;

зерновые вредители – клещи, долгоносики и т. д.