Балластная система

Данная система предназначена для приема и отдачи балласта во время грузовых операций, связанных с улучшением мореходных возможностей судна, а также уменьшения сил, действующих на корпус судна – изгиб и кручение (Shear force and Bending moment).

Балластные танки бывают: бортовые, днищевые, комбинированные.

 

 

Балластный танк U- образной формы

 

Вся балластная система никак не связанна с грузовой, за исключением случаев, приемки балласта в грузовые танки. Балластные танки располагаются отдельно от грузовых (Segregate Ballast Tanks), образуя второй корпус судна (Double hill), предохраняют от загрязнений окружающую среду в случаях протечки корпуса.

На приведенных ниже примерах разберем возможности балластной системы и правила работы с балластом.

FWD Eductor

Aft ballast Pump

Основой послужит приведенная балластная система, которая включает в себя:

1.       Четыре пары балластных танков и форпика

2.       Два балластных насоса

3.       Два балластных эжектора

Балластные магистрали обозначены, синим цветом.

Балластные клапаны пронумерованы.

Забор воды осуществляется через забортный клапан (Sea chest valve), открытие клапана ручное.

После клапана установлен фильтр

Выдача балласта осуществляется за борт или на берег, последнее можно использовать для заполнения грузовых танков балластом или как добавочная моечная система, однако в этих случаях производительность балластных насосов падает в несколько раз, так как они не предназначены для данной операции – подачи наверх жидкости.

 

Прием балласта состоит из нескольких частей:

1.       Самотеком  (Вода заполняет балластные помещения, расположенные ниже уровня воды, ватерлинии, под действием силы тяжести)

2.       С  помощью балластного насоса

 

В начальной стадии балластные танки обычно заполняются под действием силы тяжести(by gravity) – самотеком. Данное условие выполнимо, когда судно достаточно погружено, то есть в начале выгрузки груза.

Перед заполнением балластом необходимо открыть вручную забортный клапан (днищевой кингстон) приемки балласта и приготовить магистрали – обеспечить свободное протекание забортной воды в указанные танки

При принятии балласта самотеком, следующие факторы должны быть учтены:

1.       Осадка судна – чем больше осадка, тем быстрее заполнение танка

2.       Уровень балласта в танке – скорость заполнения зависит от разницы между уровнем балласта в танке и осадки судна. Скорость заполнения балластом уменьшается соответственно с уменьшением разницы между поверхностями жидкостей.

3.       Дифферент судна – значительный дифферент позволяет заполнять кормовые танки быстрее носовых или же только кормовые танки

4.       Крен судна – балласт перетекает в танки, расположенные в направлении крена, то есть ниже по отношению к остальным

5.       Время – прием балласта данным методом, увеличивает общее время балластировки в несколько раз

При принятии балласта в плохую погоду или качке, следует избегать такого метода, так как наличие свободных поверхностей может негативно сказаться на состоянии судна.

 Но все, же этот метод балластировки применим в порту на начальной стадии, при отсутствии времени для контроля наполнения балластных танков.

 

При появлении необходимости в интенсивной приемке балласта согласно грузовому плану, готовим балластную систему как показано на рисунке.

В нашем случае забортная вода поступает через приемный клапан на балластный насос, который обеспечивает заполнение требуемых балластных танков.

Кормовой насос обеспечивает заполнение 2p (Double Bottom Tank – “DBT”), a носовой насос заполнение 1s и FPK

Можно обеспечить равномерное заполнение танков, открыв клапана 43 и 44 (или 19), или же использовать один балластный насос, в зависимости от условий грузовых операций и грузового плана.

При заполнении танка на указанное значение – закрываем клапан на танке и останавливаем балластный насос. Если это возможно, то перед закрытием клапана на танке, уменьшаем производительность балластного насоса до минимума.

Особенности

Во всех случаях клапан на танке закрывается до остановки балластного насоса.

Довольно часто в балластных магистралях образуется воздушная пробка, между забортным клапаном приема балласта и балластным насосом. И, при запуске балластного насоса, наблюдается работа насоса на повышенных оборотах (прохватывание), в данном случае это признак холостой работы насоса, и его следует избегать, так как тогда есть риск воспламенения сальников насоса, охлаждаемых жидкостью, поступающей через насос.

Существует несколько общепринятых методов выдавливания воздушной пробки из балластных магистралей

1.       На некоторых судах предусмотрены дополнительные клапаны для выпуска воздуха при открытом клапане приема балласта. Для этого следует только открыть клапан и подождать, пока не выйдет весь воздух из системы.

2.       Следует дать возможность системе заполниться водой, подождать некоторое время, около 5 минут после открытия всех клапанов

3.       Заполнить систему водой из полного балластного танка или другим методом.

На некоторых судах, оборудованных танками двойного дна, наблюдается одна особенность – выплескивание балласта через дыхательный клапан при заполнении танка более чем на 80%. Это связано с конструкцией танка, и в дыхательный клапан поступают порции воздуха с порциями воды. Для избегания такого явления, следует уменьшить скорость наполнения этого танка работой балластного насоса или подключением к балластировке очередного танка.

Рассматривая выгрузку балласта, отметим следующие этапы:

- Самотеком

- С помощью насоса

- Зачистку танков

Под действием силы тяжести и наличием высокого надводного борта, балласт будет хорошо уходить из бортовых танков, но для выполнения этой операции необходимо получить разрешение грузового помощника. На некоторых судах судно может получить значительный крен, так как на начальном этапе, объем жидкости может быть существенным, в таком случае на судах имеется дополнительная инструкция по безопасной балластировке судна.

На рисунке представлена общая схема слива балласта с обоих бортов, в случаях, предусматривающих сброс балласта только с одного борта, например правого, клапаны 12-16-22 остаются закрытыми, и при сбросе балласта левого борта клапаны 13-17-31

FPK танк сбрасывается через правый борт, но эту операцию можно производить и через левый, открыв клапан №19.  Данная операция не приведет к существенному изменению скорости сброса балласта.

Все факторы, присущие приему балласта самотеком, таким же образом переносятся и на сброс балласта.

 

Следующий этап – выдача балласта с помощью насоса

Каждый из насосов производит выдачу балласта с разных бортов. При открытии клапанов № 12-13 сможем выгружать двумя насосами, но это будет не столь эффективно из-за неравномерного распределения жидкости между насосами, которое мы создадим, открыв эти клапаны.

Существует множество вариантов переключений между танками и насосами, в зависимости от ожидаемого результата. На практике же используют данную схему или же выгрузку одним насосом

Для выгрузки одним насосом, например, правого борта, производим следующие переключения:

Закрываем клапаны № 14-40-43

Открываем № 12-13 (или № 19)

Производим выдачу балласта, таким образом, пока насосы не начнут срываться на высокие обороты, а это значит, что насосы начали забирать воздух, или  же жидкость не успевает стечь к забортному отверстию насоса. Причиной возникновения этого может служить недостаточный дифферент судна и его крен, который иногда мы не имеем возможности получить, исходя из местных условий, а чаще всего – конструкция набора и диаметр отверстий в наборе не позволяющий достаточно быстро стекать остаткам балласта к приемному отверстию. Хотя и присутствует в танке еще достаточное количество жидкости примерно около 30 см, не позволяет выдавать ее полностью насосом на максимальных оборотах. Для этого достаточно уменьшить производительность насоса, ну а если это действие невозможно, из-за конструктивных особенностей насоса, то переходим к следующему этапу

Но можно и обмануть систему не изменяя скорости выгрузки. Для этого можно подключить любой полный танк на линии, находящийся ближе к насосу. К примеру, если начал срывать FPK, то мы подключаем 1s, и основной поток жидкости будет поступать на насос из 1s, а в FPK создастся разряжение, которое будет понемногу вытягивать остатки балласта, действуя как инжектор.

Как только насос начнет прохватывать воздух, необходимо будет закрыть FPK, продолжая выгрузку из 1s.

 

Уменьшение протока жидкости

Закрыв клапаны 43-44, и переведя поток жидкости через клапаны 47-48, мы добились уменьшения производительности насоса, пропуская жидкость через трубу меньшего диаметра, снизив скорость протока вдвое, мы увеличили мощность всасывания жидкости.

Теперь вода успевает собраться у приемного отверстия танка, и мы ее выкачиваем.

Почему мы не рассматриваем возможность прикрытия клапана? Обычно на балластной магистрали устанавливают двух позиционные клапаны дистанционного управления, то есть имеющие два положения открытое и закрытое, и все клапаны находятся в помповом отделении, за исключением выдающих клапанов. Ну а если такая возможность есть, то ей запросто можно воспользоваться с той же эффективностью, как и с передачей жидкости через трубу меньшего диаметра.

Зачистка Балласта

Всеми перечисленными выше способами, добиться минимального остатка жидкости практически невозможно, или же требует повышенного внимания, чего во время грузовых операций мы не можем уделить в достаточной мере балласту.

Для осушения танков применяется их зачистка. Можно рассказать о множестве способов, применяющихся на судах, но все они довольно громоздки по содержанию, лучше остановиться на примере рисунка.

Балластные насосы прогоняют забортную воду из приемного клапана через эжектор за борт, за счет этого в эжекторе создается разряжение, которое вытягивает возможные остатки жидкости из танков. При достаточном крене и дифференте, остатки балласта в танке составляют менее кубического метра.

Перекачка балласта

Лучше всего производить перекатывание балласта насосом с регулируемым давлением, так как обычно это действие вызывает довольно большое плечо сил за короткий промежуток времени, и как следствие, судно очень быстро меняет крен на противоположный.

Когда же отсутствует возможность маневрирования насосом, то предлагаю действовать по следующей схеме, указанной на рисунке.

В схеме задействован клапан выдачи балласта, потому что мы можем регулировать перемещение балласта в другой танк, меняя положение этого клапана вручную – приоткрывая или закрывая, добиваясь максимальных параметров. При постоянном изменении крена , зависящем от постоянной скорости погрузки, небольшая регулировка позволит опустошить балластный танк без дополнительного контроля. Вот только потом придется добирать в требуемый танк забортной воды для окончательного выравнивания судна, так как часть балласта мы уже сбросили в процессе перекатки.