METHODS OF CONTROL OF MEASURING BALLAST WATER IN TANKS DURING THE LOADING OF THE SHIP AND THEIR INFLUENCE ON THE CALCULATION OF INCOMING CARGO
Authors:
1.
Murmansk State Technical University
2.
Murmansk State Technical University
3.
Murmansk State Technical University
4.
Murmansk State Technical University
Type:
Article
Pages:
from 28
to 33
Status:
Published
Received:
20.05.2017
Accepted:
25.05.2017
Published:
25.05.2017
Subject area:
UDK 656.614.3.073.2:[629.5.062.2:628.3]:004
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
Language:
Russian
Keywords:
ship loading, error, ballast waters, manual measuring, ballast tanks, pressure gauges, list of a ship
Abstract (English):
In transportation bulk cargo by the sea vessels weight of the cargo loaded in specified amount can be determined by both land measuring facilities and ship draught. In terms of the study there has been offered a comparative characteristics of different methods of measuring ballast water: manual measuring and use of automatic gauging (the system of pressure gauges MAS 2600 and electropneumatic system LevelDatic 80S). Errors occurring in the measuring process were studied. The article presents a technique to control measuring ballast waters while loading. The results of the analysis of water level in ballast tanks allow to evaluate possible losses of a consignee for any given type of vessel, and require to provide strict control over cargo loading in order to guarantee safe navigation and economic effectiveness of cargo operations.
In transportation bulk cargo by the sea vessels weight of the cargo loaded in specified amount can be determined by both land measuring facilities and ship draught. In terms of the study there has been offered a comparative characteristics of different methods of measuring ballast water: manual measuring and use of automatic gauging (the system of pressure gauges MAS 2600 and electropneumatic system LevelDatic 80S). Errors occurring in the measuring process were studied. The article presents a technique to control measuring ballast waters while loading. The results of the analysis of water level in ballast tanks allow to evaluate possible losses of a consignee for any given type of vessel, and require to provide strict control over cargo loading in order to guarantee safe navigation and economic effectiveness of cargo operations.
Keywords:
ship loading, error, ballast waters, manual measuring, ballast tanks, pressure gauges, list of a ship
ship loading, error, ballast waters, manual measuring, ballast tanks, pressure gauges, list of a ship
Введение Миллиарды тонн грузов в мире перевозятся на морских судах навалом. Очевидно, что вопрос о том, сколько груза погружено на судно, всегда будет актуальным. Это количество может определяться как береговыми измерительными комплексами, так и по осадке судна. До и после погрузки судна необходимо определить количество переменных запасов, которое необходимо вычесть из водоизмещения как не относящееся к полезному грузу [1-4]: , где D - водоизмещение судна, т; Dпор - водоизмещение порожнем, т; Σзап - судовые запасы. К переменным судовым запасам относятся: топливо (дизельное, мазут), смазочное масло, пресная вода (питьевая, техническая), балластная вода, другие запасы [5]. В среднем погрешность при расчете груза допускается в пределах 0,5-0,1 %. Погрешность может увеличиться из-за неточности замера балластных вод [1]. Системы автоматического замера уровня воды в балластных танках Днищевая часть судна представляет собой двойное дно, в котором размещаются междудонные цистерны, предназначенные для балласта. Междудонные цистерны проходят либо по всей ширине судна, либо разделены по диаметральной плоскости судна на две симметричные цистерны. Часто междудонные цистерны отделяют друг от друга коффердамами, служащими для обеспечения безопасности судна на случай пробоины. Наряду с ручным замером уровня балласта, который является наиболее точным, в судостроении активно внедряются автоматические системы замера уровня балластных вод. Радарный замер уровня в грузовых танках. Первая в мире система радарного замера уровня груза в танках была разработана в 1975 г. В настоящее время благодаря высокой надежности измерения радарный замер применяется на подавляющем большинстве современных судов танкерного типа. Ряд модификаций радарных устройств (параболические, конические, битумные и устанавливаемые на трубе) обеспечивают точность измерения ± 5 мм в грузовых и балластных танках судов продуктовозов, химовозов, газовозов и FPSO[1]. Отличительной особенностью системы является возможность использования одного устройства на палубе для одновременного контроля уровня заполнения танка и сигнализации по достижении нижнего и верхнего уровня заполнения балластного танка. При этом все три системы, хотя и установлены в одном устройстве, но в то же время электрически разделены и полностью независимы друг от друга. Электропневматический замер уровней и осадок. Электропневматическая система применяется для замера уровня в балластных, топливных и сервисных танках, сигнализации о проникновении воды и замера осадок судна. Главный принцип системы: датчики давления установлены в закрытом щите, из которого по измерительной воздушной трубке подается воздух напрямую в танк либо на мембранный преобразователь 1:1; датчики измеряют обратное давление воздуха, создаваемое уровнем жидкости внутри танка. До 10-ти датчиков в каждом щите измеряют гидростатическое давление и выдают сигнал 4-20 мА, который обрабатывается системой судовой автоматики. Замер уровня посредством датчиков давления. Система «MAS/BAS» основана на датчиках давления, устанавливающихся внутри балластных танков, с торцов, снизу или вверху цистерны. У датчика имеется мембрана, на которую воздействует в большей или меньшей степени давление воды либо иной жидкости, тот, в свою очередь, в зависимости от давления выдает сигнал 4-20 мА, который поступает с каждого датчика на считывающие устройство, преобразовывается в цифровой сигнал и поступает на ЖК-панель [6]. Возможные погрешности при замере балластных вод Вследствие высокой стоимости радарной системы, на судах, перевозящих груз навалом, применяются системы замера уровня заполнения балластного танка посредством датчиков давления и электропневматического замера [6]. В процессе проведенного анализа замеров уровня заполнения балластных танков, предоставленных администрацией судна, были рассчитаны значения погрешностей замеров уровня воды в балластных танках при помощи автоматических систем датчиков давления и замеров, проведенных вручную (рис.). а Графики замеров уровня воды в балластных танках: а - с помощью системы датчиков MAS 2600 и ручного замера; б - системы электропневматического замера LevelDatic 80S и ручного замера Результаты расчетов сведены в табл. 1 и 2. Полученные результаты позволяют оценить возможные излишние материальные затраты грузополучателя для конкретного типа судна. Таблица 1 Сравнительная таблица замеров уровня воды в балластных танках системы датчиков давления и ручного замера на судне «MOUNT HOРE» (Панама) Танк № Замер, см Объем, м3 Масса, т Датчик MAS 2600 Ручной замер Датчик MAS 2600 Ручной замер Датчик MAS 2600 Ручной замер FPT 1 355 1 274 721,460 678,172 739,497 695,126 WBT 1P 466 438 313,530 294,718 321,368 302,086 1S 467 439 313,530 294,718 321,368 302,086 2P 466 438 610,100 573,49 625,353 587,831 2S 466 438 610,100 573,49 625,353 587,831 3P 465 437 637,690 599,428 653,632 614,414 3S 463 435 637,690 599,428 653,632 614,414 4P 463 435 618,300 581,20 633,758 595,732 4S 461 433 618,300 581,20 633,758 595,732 5P 527 495 377,780 355,113 387,225 363,991 5S 527 495 377,780 355,113 387,225 363,991 TST 1P 434 408 224,220 210,766 229,826 216,035 1S 427 401 217,740 204,675 223,184 209,792 2P 49 46 165,330 155,410 169,463 159,295 2S 422 397 163,310 153,511 167,393 157,349 3P 420 395 161,290 151,612 165,322 155,402 3S 419 394 160,880 151,227 164,902 155,007 4P 433 407 237,830 223,560 243,776 229,149 4S 428 402 234,700 220,618 240,568 226,133 5P 20 19 1,390 1,306 1,425 1,339 5S 48 45 3,640 3,421 3,731 3,507 APT 389 366 147,927 139,0513 151,625 142,527 Итого, т 7 743,380 7 278,777 Разница, т 464,603 Расчет погрузки судна с использованием данных датчика MAS 2600 позволяет определить, что недобор груза составляет 464,603 т. При загрузке угля насыпью потери грузополучателя составят ориентировочно 1 254 428 руб. [7]. Таблица 2 Сравнительная таблица замеров уровня воды в балластных танках системы электропневматического замера LevelDatic 80S и ручного замера на судне «Usolie» (Либерия) Танк № Замер, см Объем, м3 Масса, т Датчик LevelDatic 80S Ручной замер Датчик LevelDatic 80S Ручной замер Датчик LevelDatic 80S Ручной замер FP 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 2 430 421,40 508,435 498,27 508,435 498,27 3 428 419,44 511,095 500,87 511,095 500,87 4 332 325,36 269,302 263,92 269,302 263,92 5 298 292,04 264,045 258,76 264,045 258,76 8a 182 178,36 272,495 267,05 272,495 267,05 9a 172 168,56 266,000 260,68 266,000 260,68 8s 910 891,80 674,985 661,49 674,985 661,49 9s 833 816,34 614,214 601,93 614,214 601,93 10 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 11 3 2,94 2,385 2,34 2,385 2,34 16 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 17 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 18 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 19 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 20 940 921,20 659,748 646,55 659,748 646,55 21 906 887,88 639,471 626,68 639,471 626,68 24 595 583,10 369,230 361,85 369,230 361,85 25 535 524,30 291,485 285,66 291,485 285,66 Продолжение табл. 2 Танк № Замер, см Объем, м3 Масса, т Датчик LevelDatic 80S Ручной замер Датчик LevelDatic 80S Ручной замер Датчик LevelDatic 80S Ручной замер 22f 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 23f 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 22a 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 23a 0 0,00 0,000 0,00 0,000 0,00 39 560 548,80 19,420 19,03 19,420 19,03 Итого, т 5 362,310 5 255,06 Разница, т 107,250 Расчет погрузки судна с использованием датчика LevelDatic 80S позволяет определить, что недобор груза составляет 109,160 т. При загрузке угля насыпью потери грузополучателя составляют ориентировочно 294 732 руб. [7]. Методика контроля замера балластных вод в процессе погрузки После контроля уровня марок углубления и определения фактической плотности воды необходимо рассчитать количество некоторых судовых запасов, которые оказывают значительное влияние на результат расчета (в том числе воды в балластных танках). Для этой цели в каждом танке (цистерне) предусмотрены специальные металлические трубки (мерительные трубки), которые начинаются вблизи днища каждого танка, проходят внутри танка по всей его высоте и выходят наружу, на верхнюю палубу. Мерительные трубки свободно сообщаются с танком, поэтому уровень жидкости в трубке будет соответствовать уровню жидкости в танке. Так как нормальным положением судна считается дифферент на корму или отсутствие дифферента вообще («ровный киль»), то для удобства выполнения промеров остатков жидкости в танке мерительные трубки в большинстве случаев расположены вблизи кормовой оконечности танка. Некоторые суда снабжены двойным комплектом трубок, находящихся как в кормовой, так и в носовой части танка. Замеры осуществляются с помощью мерительной рулетки - отградуированной металлической ленты с грузом на конце, которая опускается в трубку до тех пор, пока груз не коснется днища танка. За единицу замера принимается сантиметр. Следует иметь в виду, что правильность замера контролируется параметром высоты танка, указанным в судовой документации. В случае, когда при опускании рулетки дно танка не чувствуется, рулетка опускается вниз таким образом, чтобы привести значение высоты танка на шкале рулетки к верхнему срезу мерительной трубки. Осуществив замеры уровня жидкости в танках, приступают к расчету веса балластных вод. Для этого используют судовой документ, который на разных судах носит различные названия: «Таблицы замеров», «Sounding Table», «Ballast Table», «Ballast Book» и т. д. Необходимыми данными для расчета замеров служат величина замера танка и дифферент судна. По этим двум параметрам определяют объем жидкости, м3, соответствующий данному замеру. Если в таблицу не удается войти по текущим значениям замера и дифферента, производится интерполяция. Но в любом случае интерполировать за пределы таблицы нельзя. Если текущий дифферент судна превышает максимальный табличный дифферент (например, текущий дифферент 3,5 м, а максимальный табличный - 3 м), необходимо рекомендовать капитану судна произвести балластировку судна для уменьшения дифферента и приведения его значения к табличному. Если текущий дифферент все-таки превышает табличный, но разница между ними незначительна, то значения объемов жидкостей можно брать по аргументу максимального табличного дифферента. После определения объемов жидкости для каждого танка эти цифры суммируют [1-4]. Заключение Погрузка судна является одним из важнейших этапов технологии морской перевозки грузов. Проведенный выше анализ позволяет сделать вывод о том, что строгий контроль расчета погрузки необходим как с экономической точки зрения, так и для обеспечения безопасности мореплавания. Технологии, применяемые на современных судах, не позволяют обеспечить точный результат при расчете количества балластных вод, и наиболее точными остаются ручные замеры, учитывая, что даже незначительная погрешность влечет за собой большие материальные расходы как со стороны грузополучателя, так и со стороны грузоотправителя.
1. 1. Kodeks edinyh standartov i procedur rascheta vesa uglya po osadke sudna. URL: https://seatracker.ru/viewtopic.php?t=623.
2. 2. STO TPP 21-31-02, 2003. Metodika sistemy standartizacii TPP RF Ocenka massy gruzov na sudah. 61 s.
3. 3. Nautical briefing. School of Navigation. City of London Polytechnic, 1980. URL: http://www.he-alert.org/filemanager/root/site_assets/standalone_article_pdfs_0605-/HE00620.pdf.
4. 4. Code of practice for Draught Surveys of The International Institute of Marine Surveyors, 2002. URL: https://www.iims.org.uk/product/unit-05-draught-surveying.
5. 5. ND № 2-020101-012. Pravila klassifikacionnyh osvidetel'stvovaniy sudov v ekspluatacii:. SPb.: Ros. mor. registr sudohodstva, 2017. 454 s.
6. 6. Ship monitoring and control system for tank level measurement. URL: http://www.nauticexpo.com/prod/ariston-norway/product-30766-489142.html.
7. 7. Harakteristika i cena uglya marok DR i DO. URL: http://n-sk54.ru/ugol.
