CC BY
93
УДК 656.614 (73)
К ВОПРОСУ О БЕЗОПАСНОСТИ БАЛКЕРА ПРИ РАЗЖИЖЕНИИ ГРУЗА
Б. С. Гуральник, А. К. Сирота, И. В. Якута
REVISITING SOME FACTORS CAUSING BULK CARGO LIQUEFACTION
B. S. Guralnik, A. K. Sirota, I. V. Yakuta
В статье показано, что при перевозке некоторых навалочных грузов случаются аварии, связанные с опрокидыванием судов. Их причинами являются фильтрация влаги внутри штабеля груза, выделение влаги в верхних слоях и на поверхности штабеля, вызывающие смещение груза. Отмечено, что зачастую у судна прежде развивается начальный крен 4-150, после чего он очень быстро возрастает, что и ведёт к опрокидыванию судна.
навалочные грузы, влажность груза, разжижение, аварии судов, свободные поверхности, потеря остойчивости
The paper presents the fact that when transporting some bulk cargo, there are accidents related to capsizing of a ship. The causes of accidents are the filtration of moisture inside the stack of the cargo, the release of moisture in the upper layers and on the surface of the stack and, as a result, its displacement. It is shown that a ship typically first develops an initial list of 4-150, after which the list increases very quickly and leads to capsizing of a ship.
bulk cargoes, cargo humidity, liquefaction, ship accidents, loose surfaces, loss of stability
ВВЕДЕНИЕ
Из всех перевозимых морем грузов навалочные способны разжижаться при транспортировке. Процесс их разжижения в настоящее время исследован недостаточно, и поэтому деление грузов на разжижающиеся и неразжижающиеся сегодня сделано на основе предыдущего опыта их перевозок и не имеет теоретического обоснования. В связи с этим до сих пор при перевозке навалочных грузов случаются аварийные происшествия, аварии, которые заканчиваются катастрофами.
ВЛИЯНИЕ РАЗЖИЖЕНИЯ ГРУЗА НА БЕЗОПАСНОСТЬ БАЛКЕРА
В таблице приведены сведения о судах, потерпевших аварии вследствие разжижения грузов, учитывающие некоторые особенности развития инцидентов.
При рассмотрении всех данных аварийных случаев [1-8] можно отметить следующие общие признаки.
Таблица. Данные об аварийных судах Table. Data on vessels in distress
№ п/п Судно / Источник Вид груза Начальный аварийный крен Опрокидывани е/ Убежище О/У
1 Витимлес [1] Цинковый концентрат 50 У
2 Умань [1] Железорудный концентрат 7°-10° О
3 Тикси [1] Цинковый концентрат 80-150 Порт погрузки
4 N [1] Цинковый концентрат 40,80 У
5 Посьет [1] Железорудный концентрат 80 У
6 Ургенч [1] Железорудный концентрат 120 У
7 m/v 6007 [1] Пирит 120,150 У
8 Кремзертор [1] Железорудный концентрат 200, 250 О
9 Магадан [1] Железорудный концентрат 50 У
10 Hui Long [2] Флюорит 150 О
11 Bulk Jupiter [3] Бокситы 450 О
12 Orchid Island [3] Бокситы У
13 Medi Okinawa [3] Бокситы У
14 Harita Bauxite [5] Никелевая руда О
15 Juan Fu Star [4] Никелевая руда О
16 Nasko Diamond [4] Никелевая руда О
17 Hong Wei [4] Никелевая руда О
18 Vinalines Queen [5] Никелевая руда 180 О
19 Black Rose [4] Железная руда О
20 Balker [6] Никелевая руда 200 О
21 Balker [7] Никелевая руда У
22 Stellar Daisi [8] Железная руда О
23 Asian Forest [4] Железная руда О
24 Changda 216 [4] Магнезит О
25 Sun Spirit [4] Железная руда О
26 Changguing 16[4 ] Железная руда О
После завершения погрузки груз в трюмах имел обычный вид, и при оформлении отхода остойчивость судна не вызывала сомнений. Оно, как правило,
, л0
сидело на ровный киль или имело незначительный крен - менее 1,0 .
Во всех этих авариях часть судов опрокинулась, а другие получили аварийный крен и спаслись, зайдя в порт-убежище. По результатам расследований причиной данных инцидентов и аварий является разжижение перевозимого груза.
В описаниях и материалах расследований аварий отмечается, что во многих из приведённых в таблице случаях на суда помещался груз, влажность которого или определялась некорректно, или не контролировалась и превышала допустимый транспортабельный предел.
Все перечисленные в таблице суда перед началом процесса разжижения совершали переход от нескольких часов до нескольких суток, а когда попадали в районы со значительным или штормовым волнением, груз на них начинал разжижаться. В это время все аварийные суда испытывали качку с амплитудами до 10-350, с периодом 7-15 с.
Таким образом, причиной процесса разжижения обычно является фильтрация влаги в штабеле груза вследствие судовой вибрации и качки судна.
При полной штивке груз в трюмах разравнивается от борта до борта. В случае загрузки балкера без штивки штабель груза имеет форму, близкую к усечённому конусу или двум трёхугольным призмам, простирающимся от борта до борта. При частичной штивке разравнивается «блюдце» штабеля в просвете грузовых люков.
В таком случае при загрузке трюма без штивки или при штивке блюдца влага может скапливаться в нижней части скосов штабеля у бортов и в блюдце. При полной штивке груза она выступает на поверхности штабеля.
Глубина увлажнённого груза в текучем состоянии, как зафиксировано на аварийных судах [1], составляла от 50-70 см до одной трети или 40% штабеля груза в зависимости от его начального влагосодержания. Эти данные можно отнести и к современным балкерам дедвейтной группы «Панамакс». Например, после гибели m|v «Bulk Jupiter» капитан m/v «Orchid Island», загрузившегося и вышедшего в рейс вслед за ним [3], получил указание проверить состояние груза. В результате инспекции грузовой помощник сообщил, что груз в трюме № 4 разжиженный, верхняя часть перемещается с борта на борт и имеются также скопления воды в каждом углу на поверхности груза.
Заход в порт-убежище не всегда позволяет судну спастись. Балкер [4] , который укрылся в недостаточно надёжном убежище, дрейфовал вместе с якорем и в конечном итоге опрокинулся из-за разжижения никелевой руды.
На рисунке показаны графики возрастания крена нескольких аварийных судов по мере развития аварий и аварийных происшествий. Как видно из рисунка, на некоторых судах вначале медленно развивался начальный крен до 4-100, а на больших балкерах до 200, а затем, если судну не удалось укрыться в убежище, крен быстро возрастал до углов 40°-50° и в результате приводил к его опрокидыванию. Как следует из таблицы, на ряде судов либо неожиданно появлялся значительный крен, либо судно опрокидывалось за считанные минуты.
Из приведённых на рисунке данных видим, что судно «Т» грузилось на рейде в порту Тетюха в условиях зыби 4-5 балл. Но из-за улучшения погоды разжижение груза на «Т» не привело к тяжелым последствиям.
Получив крен из-за разжижения груза, судно «N» тоже смогло укрыться в порту-убежище.
Суда «У», «BJ», «HL» и «Б», показанные на рисунке, погибли. Первое из опрокинувшихся, т/х «У», имело водоизмещение 11400 т. Дедвейт балкера «Б» составлял около 53000 т.
Балкер « BJ» с грузом 46400 т бокситов находился в рейсе до опрокидывания около 56 ч, проведя часть времени в условиях ветра и волнения 4-6 балл. По свидетельству единственного спасшегося члена экипажа, в 06:00 2 января 2015 г. он отметил более сильную качку, чем в предыдущий день, в 06:40 прозвучал сигнал тревоги, через некоторое время судно накренилось на 450, а в 06:54 японская береговая охрана получила сигнал об аварии. Предположительно судно затонуло в период между 06:54 и 07:00.
M/v «Hui Long» при переходе по Индийскому океану в условиях ветра 5 балл неожиданно получил крен 150 на левый борт, который быстро увеличился до 400 и продолжал расти. Через 27 мин после появления начального крена экипаж был вынужден оставить судно.
Как следует из анализа аварийной статистики, если судно не опрокидывается в первые минуты после разжижения груза, то авария развивается по времени, как показано на рисунке. Время появления начального крена составляло на аварийных судах от тридцати минут до нескольких часов. После получения начального крена опрокидывание судна, как правило, происходит примерно за 10 - 30 мин.
0 10 20 30 40 50 60
Время, ч
Рис. Рост крена судов при развитии аварии Fig. The list increase in accident development
Для выработки рекомендаций по исключению и предупреждению подобных аварий необходимо понять физические причины, вызывающие неожиданное опрокидывание судна или появление начального крена, и оценить время его развития.
Из имеющихся материалов по расследованию данных аварий можно считать, что в случае разжижения штабель груза имеет трёхфазную структуру. Верхняя часть представляет собой выделившуюся на поверхности фильтрационную воду с взвесью из вымытых из штабеля пылевидных и мелких частиц, средняя состоит из глиноподобной вязкой массы, а нижняя включает остальные твёрдые частицы груза.
Выделившаяся на поверхности штабеля вода с взвесью при качке перемещается вместе с судном, глиноподобная масса медленно перетекает в сторону опущенного борта, а в некоторых случаях обрушивается в сторону наклонённого. Большое количество воды, выступившее на поверхности груза одновременно в нескольких трюмах, может значительно ухудшить остойчивость судна и даже привести к появлению у него отрицательной начальной остойчивости. Указанные
причины в итоге приводят к опрокидыванию судов с грузом в состоянии разжижения.
В этих условиях нас должны интересовать время, которым располагает экипаж для борьбы за живучесть, возможности экипажа по спасению аварийного судна и предельное состояние, после наступления которого необходимо оставить судно.
Очевидно, что в случае появления начального крена судовая администрация может принять или перекачать балласт на противоположный борт, выполнить во время авральных работ обратную штивку груза в сторону поднятого борта. Как показывают материалы расследования аварий, из-за наличия крена экипажу часто не удавалось запустить насосы для операций с балластом.
Оценим возможности экипажа по устранению аварийного крена.
Расчёты с использованием диаграммы статической остойчивости показывают, что для получения первоначального крена 150 на m/v «Hui Long» должны были сместиться около 330 т груза. Для последующего возрастания крена до 400 за 27 мин должны были сместиться примерно 1220 т груза, или 45 т/мин.
Для создания крена 200 на опрокинувшемся балкере m/v «Б» дедвейтом около 53000 т должно было произойти смещение примерно 15700 т груза.
Большие расчётные значения сместившихся масс свидетельствуют о том, что в данных авариях мы, вероятнее всего, имеем дело с совместным влиянием смещения груза и больших свободных поверхностей, образовавшихся в трюмах судов. Разделить их влияние сегодня возможно только гипотетически.
По оценкам специалистов, один человек за час может перебросить на расстояние около 4 м примерно 2 т груза.
В таком случае перемещение 100 т сместившегося груза поперёк судна m/v «Hui Long» (~ 15,2 м) займёт 10 ч непрерывной работы всех 23 членов экипажа, а на перемещение 300 т потребуется 30 ч авральной работы. С учетом времени, требуемого на аварийную штивку груза, возможность реализации и эффективность этих работ вызывают большие сомнения.
На балкере дедвейтной группы «Панамакс» такие работы займут ещё более длительное время.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данные примеры показывают, что ограниченные возможности замедлить или остановить развитие аварии при разжижении груза существуют только в период развития начального крена и при условии его достаточной продолжительности. Это подчёркивает важность корректного определения фактической влажности и транспортабельного предела влажности, предъявляемого для перевозки груза береговыми службами, и контроля загружаемого груза судовой администрацией с использованием «Can Test».
Процессы разжижения навалочных грузов, в свою очередь, требуют теоретического и экспериментального исследования.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Аксютин, Л. Р. Аварии судов от потери остойчивости / Л. Р. Аксютин, С. Н. Благовещенский. - Ленинград: Судостроение, 1975. - 197 с.
2. Report of Investigation into the Sinking of m/v «Hui Long» on May 2005. The Hong Kong Special Administrative Region Marine Department. 2006.- 21 p.
3. Report of the marine safety investigation into the loss of a bulk carrier in the South Chine Sea on January 2nd 2015. - Bahamas Marine Authority. 2015. - 64 p.
4. Иванов, Ю. М. Безопасность морской перевозки разжижающихся и самовозгорающихся навалочных грузов / Ю. М. Иванов, О. Н. Буров, М. А. Глебова. - Москва: Транспорт Российской Федерации. - № 6(43), 2012.- С.12-13.
5. John Poulsen. The Deadliest Cargo. The International Journal of The Nautical Institute «SEAWAYS». December 2013.- P. 13-15.
6. Unsafe cargo + unsafe anchorage = lost ship. MARS Report No, 277, November 2015. The International Journal of The Nautical Institute «SEAWAYS». January 2016.- P. 17.
7. Paul Walton. Liquefaction: a Master's perspective. The International Journal of The Nautical Institute «SEAWAYS». February 2017. - P. 12-14.
8. Maritime Bulletin.net. Daily accident reports from 03 April 2017 .
REFERENCES
1. Aksyutin L. R., Blagoveshchenskij S. N. Avarii sudov ot poteri ostojchivosti [Ship wrecks due to stability loss]. L., Sudostroenie, 1975, 197 р.
2. Report of Investigation into the Sinking of m/v «Hui Long» on May 2005. The Hong Kong Special Administrative Region Marine Department. 2006, 21 p.
3. Report of the marine safety investigation into the loss of a bulk carrier in the South Chine Sea on January 2nd 2015. Bahamas Marine Authority, 2015, 64 p.
4. Ivanov Yu. M., Burov O. N., Glebova M. A. Bezopasnost' morskoj perevozki razzhizhayushchihsya i samovozgorayushchihsya navalochnyh gruzov [Security of maritime transportation of liquescent and self-igniting bulk cargoes]. Moscow, TransportRossijskojFederacii, 2012, no. 6 (43), рp.12-13.
5. John Poulsen. The Deadliest Cargo. The International Journal of the Nautical Institute «SEAWAYS». December 2013, рp. 13-15.
6. Unsafe cargo + unsafe anchorage = lost ship. MARS Report No, 277, November 2015. The International Journal of The Nautical Institute «SEAWAYS». January 2016, рp. 17.
7. Paul Walton. Liquefaction: a Master's perspective. The International Journal of The Nautical Institute «SEAWAYS». February 2017, pр. 12-14.
8. Maritime Bulletin.net. Daily accident reports from 03 April 2017.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Гуральник Борис CaMyrnosm - Балтийская государственная академия ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»; кандидат технических наук, доцент; E-mail: kaf-bm@bga.gazinter.net
Guralnik Boris Samuilovich - Baltic Fishing Fleet State Academy; PhD in Engineering, Associate Professor; E-mail: kaf-bm@bga.gazinter.net
Сирота Александр Константинович - Балтийская государственная академия ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»; доцент, капитан дальнего плавания; E-mail: kaf-bm@bga.gazinter.net
Sirota Alexandr Konstantinovich - Baltic Fishing Fleet State Academy; Associate Professor, Master Mariner; E-mail: kaf-bm@bga.gazinter.net
Якута Ирина Владимировна - Балтийская государственная академия ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»; кандидат технических наук, доцент; E-mail: kaf-bm@bga.gazinter.net
Yakuta Irina Vladimirovna - Baltic Fishing Fleet State Academy; PhD in Engineering, Associate Professor; E-mail: kaf-bm@bga.gazinter.net
