CC BY
146
DOI: 10.24143/2073-1574-2017-2-28-33 УДК 656.614.3.073.2:[629.5.062.2:628.3]:004
А. Л. Петров, Л. С. Баева, Н. Е. Петрова, Ж. В. Кумова
МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ЗАМЕРА БАЛЛАСТНЫХ ВОД В ТАНКАХ ПРИ ПОГРУЗКЕ СУДНА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАСЧЕТ ПРИНИМАЕМОГО ГРУЗА
При перевозке грузов навалом на морских судах масса груза, погруженного на судно в указанном количестве, может определяться как береговыми измерительными комплексами, так и по осадке судна. В рамках исследования предложена сравнительная характеристика различных способов замера уровня балластных вод: ручных замеров и автоматических систем замера (системы датчиков давления MAS 2600 и системы электропневматического замера LevelDatic 80S). Изучены погрешности, рассчитанные в результате замеров. Предложена методика контроля расчета количества балластных вод при погрузке. Результаты проведенного анализа замеров уровня воды в балластных танках судна позволяют оценить возможные потери грузополучателя для конкретного типа судна, указывают на необходимость строгого контроля над расчетом погрузки - в целях обеспечения безопасности мореплавания и с экономической точки зрения.
Ключевые слова: погрузка судна, погрешность, балластные воды, ручной замер, балластные танки, датчики давления, дифферент судна.
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]:
Р = D -D -У ,
гр пор / j зап '
где D - водоизмещение судна, т; D^ - водоизмещение порожнем, т; Езап - 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 FPSO1.
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.
1 Floating Production, Storage and Offloading (FPSO) - вид нефтепромысловой платформы, используемой при добыче нефти в открытом море.
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.).
Замер, см 800 700 600 500 400 300 200 100 0
-MAS 2600
\ ---Ручной замер
\ ^ / V
4 - -
--\
Ч / 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I'll 1
I— 0-000-000-000-000-000-000-000-000-000-001— ш I- н <
СО 00
Номер танка
Замер, см 800 700 600 500 400 300 200 100 0
-LevelDatic 80S
---Ручной замер
—
FP 2 3 4 5 8a 9a 8s 9s 10 11 16 17 18 19 20 21 24 25 22f 23f22a23a 39
Номер танка
б
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
а
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 «MOU]NT HOРE» (Панама)
Танк № Заме р, 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 № Заме р, 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 № Заме р, 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. Кодекс единых стандартов и процедур расчета веса угля по осадке судна. URL: https://seatracker.ru/viewtopic.php?t=623.
2. СТО ТПП 21-31-02, 2003. Методика системы стандартизации ТПП РФ Оценка массы грузов на судах. 61 с.
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. 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. НД № 2-020101-012. Правила классификационных освидетельствований судов в эксплуатации:. СПб.: Рос. мор. регистр судоходства, 2017. 454 с.
6. Ship monitoring and control system for tank level measurement. URL: http://www.nauticexpo.com/prod/ariston-norway/product-30766-489142.html.
7. Характеристика и цена угля марок ДР и ДО. URL: http://n-sk54.ru/ugol.
Петров Артем Леонидович — Россия, 183010, Мурманск; Мурманский государственный технический университет; аспирант кафедры технологии металлов и судоремонта; e-mail: artpetrov@yandex.ru.
Баева Людмила Сандуовна — Россия, 183010, Мурманск; Мурманский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; профессор кафедры технологии металлов и судоремонта; e-mail: baevals@mstu.edu.ru.
Петрова Наталья Евгеньевна — Россия, 183010, Мурманск; Мурманский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; доцент кафедры технологии металлов и судоремонта; e-mail: penaev@yandex.ru.
Кумова Жанна Викторовна — Россия, 183010, Мурманск; Мурманский государственный технический университет; научный сотрудник кафедры технологии металлов и судоремонта; e-mail: zhannakmv@yandex.ru.
A. L. Petrov, L. S. Baeva, N. E. Petrova, Zh. V. Kumova
METHODS OF CONTROL OF MEASURING BALLAST WATER IN TANKS DURING THE LOADING OF THE SHIP AND THEIR INFLUENCE ON THE CALCULATION OF INCOMING CARGO
Abstract. 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
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
Статья поступила в редакцию 10.03.2017
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
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.
Key words: ship loading, error, ballast waters, manual measuring, ballast tanks, pressure gauges, list of a ship.
1. Kodeks edinykh standartov i protsedur rascheta vesa uglia po osadke sudna [Code of unified standards and procedures of coal cargo weight measurement]. Available at: https://seatracker.ru/viewtopic.php?t=623.
2. STO TPP 21-31-02, 2003. Metodika sistemy standartizatsii TPP RF Otsenka massy gruzov na sudakh [PS CCI 21-32-02, 2003. Methods of standardization system of the RF CCI Assessment of the mass loads on ships.]. 61 p.
3. Nautical briefing. School of Navigation. City of London Polytechnic, 1980. Available at: http://www.he-alert.org/filemanager/root/site_assets/standalone_article_pdfs_0605-/HE00620.pdf.
4. Code of practice for Draught Surveys of the International Institute of Marine Surveyors, 2002. Available at: https://www.iims.org.uk/product/unit-05-draught-surveying/.
5. ND № 2-020101-012. Pravila klassifikatsionnykh osvidetel'stvovanii sudov v ekspluatatsii: [ND No. 2020101-012. Rules of classification surveys of ships in operation]. Saint-Petersburg, Rossiiskii morskoi registr su-dokhodstva, 2017. 454 p.
6. Ship monitoring and control system for tank level measurement. Available at: http://www.nauticexpo.com/prod/ariston-norway/product-30766-489142.html.
7. Kharakteristika i tsena uglia marok DR i DO [The characteristics and the price of coal brands DR and DO]. Available at: http://n-sk54.ru/ugol.
Petrov Artem Leonidovich — Russia, 183010, Murmansk; Murmansk State Technical University; Postgraduate Student of the Department of Technology of Metals and Repair; e-mail: artpe-trov@yandex.ru.
Baeva Lyudmila Sanduovna - Russia, 183010, Murmansk; Murmansk State Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Professor of the Department of Technology of Metals and Ship-repairs; baevals@mstu.edu.ru.
Petrova Natalia Eugenevna — Russia, 183010, Murmansk; Murmansk State Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of Department of Technology of Metals and Repair; e-mail: penaev@yandex.ru.
Kumova Zhanna Victorovna — Russia, 183010, Murmansk; Murmansk State Technical University; Researcher of the Department of Technology of Metals and Repair; e-mail: zhanna-kmv@yandex.ru.
REFERENCES
The article submitted to the editors 10.03.2017
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
