Балкер или сухогруз — это торговое судно , специально спроектированное для перевозки неупакованных насыпных грузов , таких как зерно , уголь, руда , рулоны стали и цемент, в своих грузовых трюмах . С тех пор как в 1852 году был построен первый специализированный балкер, экономические факторы привели к увеличению размеров и сложности этих судов. Современные балкеры специально спроектированы для максимальной вместимости, безопасности, эффективности и долговечности.
Сегодня балкеры составляют 21 процент мирового торгового флота [2] , и они варьируются по размеру от однотрюмных мини-балкеров до гигантских рудных судов, способных перевозить 400 000 метрических тонн дедвейта (DWT). Существует ряд специализированных конструкций: некоторые могут выгружать свой собственный груз, некоторые зависят от портовых сооружений для выгрузки, а некоторые даже упаковывают груз по мере загрузки. Более половины всех балкеров имеют греческих, японских или китайских владельцев, и более четверти зарегистрированы в Панаме . Южная Корея является крупнейшим производителем балкеров, и 82 процента этих судов были построены в Азии.
На балкерах экипажи участвуют в эксплуатации, управлении и обслуживании судна, заботясь о безопасности, навигации, обслуживании и уходе за грузом в соответствии с международным морским законодательством. Экипажи могут варьироваться в размере от трех человек на самых маленьких судах до более 30 на самых больших.
Грузовые операции различаются по сложности, а погрузка и выгрузка груза могут занять несколько дней. Балкеры могут быть безредукторными (зависящими от терминального оборудования) или редукторными (имеющими краны, встроенные в судно).
Насыпной груз может быть очень плотным, едким или абразивным. Это может представлять проблемы безопасности, которые могут угрожать судну: такие проблемы, как смещение груза , самовозгорание и насыщение грузом. Использование старых судов, имеющих проблемы с коррозией, а также большие люки балкеров, были связаны с серией затоплений балкеров в 1990-х годах. Эти большие люки, важные для эффективной обработки грузов, могут допускать попадание больших объемов воды во время штормов и ускорять затопление, если судно накренилось или накренилось . С тех пор были введены новые международные правила для улучшения конструкции и осмотра судов, а также для упрощения процесса покидания судна экипажами.
Термин «балкер» определялся по-разному. С 1999 года Международная конвенция по охране человеческой жизни на море определяет балкер как «судно, построенное с одной палубой, верхними бортовыми танками и бортовыми бункерными танками в грузовых помещениях и предназначенное в первую очередь для перевозки сухих грузов навалом; рудовоз; или комбинированный перевозчик». [3] Большинство классификационных обществ используют более широкое определение, согласно которому балкер — это любое судно, которое перевозит сухие неупакованные грузы. [4] Многоцелевые грузовые суда могут перевозить насыпные грузы, но также могут перевозить другие грузы и не предназначены специально для перевозки насыпью. Термин «сухой балкер» используется для различения балкеров от судов для перевозки наливных грузов, таких как нефтяные , химические или газовозы . Очень маленькие балкеры почти неотличимы от судов для перевозки генеральных грузов, и они часто классифицируются скорее на основе использования судна, чем его конструкции.
Для описания балкеров используется ряд сокращений. « OBO » описывает балкер, который перевозит комбинацию руды, навалочных грузов и нефти, а «O/O» используется для комбинированных нефтяных и рудных судов. [5] Термины «VLOC», «VLBC», «ULOC» и «ULBC» для очень больших и сверхбольших рудных и балкерных судов были адаптированы из обозначений супертанкеров very large crude carrier и ultra-large crude carrier. [6]
До того, как были разработаны специализированные балкеры, у грузоотправителей было два способа перемещения насыпных грузов по судну. В первом способе грузчики загружали груз в мешки, укладывали мешки на поддоны и помещали поддоны в грузовой трюм с помощью крана . [7] Второй способ требовал от грузоотправителя фрахтовать целое судно и тратить время и деньги на строительство фанерных контейнеров в трюмах. [8] Затем, чтобы направить груз через небольшие люки, приходилось строить деревянные кормушки и перекладины. [8] Эти способы были медленными и трудоемкими . Как и в случае с контейнеровозом , проблема эффективной погрузки и разгрузки стимулировала развитие балкеров. [ требуется цитата ]
Специализированные балкеры начали появляться по мере того, как паровые суда становились все более популярными. [7] Первым паровым судном, признанным балкером, был британский угольщик John Bowes , построенный в 1852 году. [9] [10] Он имел металлический корпус , паровой двигатель и балластную систему , которая использовала морскую воду вместо мешков с песком. [9] Эти особенности помогли ему добиться успеха на конкурентном британском угольном рынке. [9] Первым саморазгружающимся судном было озерное грузовое судно Hennepin в 1902 году на Великих озерах . Это значительно сократило время разгрузки балкеров за счет использования конвейерной ленты для перемещения груза. [11] Первые балкеры с дизельной силовой установкой начали появляться в 1911 году. [9] [10]
До Второй мировой войны международный спрос на перевозки насыпных грузов был низким — около 25 миллионов тонн для металлических руд [12] [13] — и большая часть этой торговли была прибрежной . [14] Однако на Великих озерах балкеры перевозили огромные объемы железной руды из северных шахт Миннесоты и Мичигана на сталелитейные заводы. В 1929 году по озерам было перевезено 73 миллиона тонн железной руды, а также почти такое же количество угля, известняка и других продуктов. [15] Уже появились две определяющие характеристики балкеров: двойное дно , которое было принято в 1890 году, [9] и треугольная структура балластных танков, которая была введена в 1905 году. [9] После Второй мировой войны международная торговля насыпными грузами начала развиваться между промышленно развитыми странами , особенно между европейскими странами, Соединенными Штатами и Японией. [12] Из-за экономики этой торговли морские балкеры стали крупнее и более специализированными. [13] [16] В этот период грузовые суда Великих озер увеличились в размерах, чтобы максимизировать экономию масштаба, и саморазгружающиеся суда стали более распространенными, чтобы сократить время оборота . Тысячефутовые суда флота Великих озер, построенные в 1970-х годах, были одними из самых длинных судов на плаву, и в 1979 году рекордные 214 миллионов тонн насыпных грузов были перемещены по Великим озерам. [17]
Балкеры делятся на шесть основных категорий по размеру: малые, handysize , handymax , panamax , capesize и очень большие. [23] Очень большие балкеры и рудовозы попадают в категорию capesize, но часто рассматриваются отдельно.
Категории встречаются в региональной торговле , такие как Kamsarmax, [24] Seawaymax , Setouchmax, Dunkirkmax и Newcastlemax также появляются в региональной торговле. [23]
Мини-балкеры преобладают в категории малых судов грузоподъемностью менее 10 000 DWT . Мини-балкеры перевозят от 500 до 2 500 тонн, имеют один трюм и предназначены для речных перевозок. Они часто строятся с возможностью прохождения под мостами и имеют небольшие экипажи от трех до восьми человек.
Суда Handysize и Handymax являются судами общего назначения по своей природе. [4] Эти два сегмента представляют 71% всех сухогрузов водоизмещением более 10 000 DWT и также имеют самые высокие темпы роста. [28] Это отчасти связано с вступлением в силу новых правил, которые накладывают большие ограничения на строительство более крупных судов. [28] Суда Handymax обычно имеют длину 150–200 м и водоизмещение 52 000–58 000 DWT с пятью грузовыми трюмами и четырьмя кранами. [4] Эти суда также являются судами общего назначения по своей природе. [4]
Размер судна Panamax ограничен шлюзовыми камерами Панамского канала , которые могут принимать суда шириной до 32,31 м, общей длиной до 294,13 м и осадкой до 12,04 м. [29]
Суда Capesize слишком велики, чтобы пройти через Панамский канал, и должны огибать мыс Горн , чтобы пройти между Тихим и Атлантическим океанами. Ранее суда Capesize не могли пройти через Суэцкий канал и должны были огибать мыс Доброй Надежды . Недавнее углубление Суэцкого канала до 66 футов (20 м) позволяет большинству судов Capesize проходить через него. [30]
Балкеры Capesize являются специализированными: 93% их груза составляют железная руда и уголь. [4] Некоторые суда на Великих озерах превышают размеры Panamax, но их использование ограничено на Великих озерах, поскольку они не могут пройти через меньший морской путь Святого Лаврентия в океан. Очень большие рудовозы и очень большие балкеры являются подмножеством категории Capesize, зарезервированной для судов более 200 000 DWT . [23] Перевозчики такого размера почти всегда предназначены для перевозки железной руды. [23]
В октябре 2022 года балкер Shofu Maru компании Mitsui OSK Lines (MOL) прибыл в Ньюкасл в свой первый рейс, став первым балкером, который будет частично оснащен технологией ветроэнергетической установки с жестким парусом. Ожидалась экономия топлива в пять процентов. [31]
Мировые перевозки навалочных грузов достигли огромных масштабов: в 2005 году на судах было перевезено 1,7 миллиарда метрических тонн угля, железной руды, зерна, бокситов и фосфатов. [36] Сегодня мировой флот балкеров включает 6225 судов водоизмещением более 10 000 DWT, что составляет 40% всех судов по тоннажу и 39,4% по количеству судов. [33] Включая более мелкие суда, балкеры имеют общую совокупную грузоподъемность почти 346 миллионов DWT. [37] Комбинированные перевозчики составляют очень небольшую часть флота, представляя менее 3% этой вместимости. [37] Озерные грузовые суда Великих озер , с 98 судами водоизмещением 3,2 миллиона DWT, несмотря на то, что они составляют небольшую часть общего флота по тоннажу и работают только 10 месяцев в году, перевозили десятую часть мировых навалочных грузов из-за короткого расстояния поездки и быстрой оборачиваемости. [33] [38]
По состоянию на 2005 год средний возраст балкера составлял чуть более 13 лет. [39] Около 41% всех балкеров были моложе десяти лет, 33% были старше двадцати лет, а оставшиеся 26% были в возрасте от десяти до двадцати лет. [39] Все 98 балкеров, зарегистрированных в торговле на Великих озерах, старше 20 лет, а самому старому из все еще плавающих в 2009 году, St. Mary's Challenger , было 106 лет. [40]
По состоянию на 2005 год Морская администрация США насчитала 6225 балкеров грузоподъемностью 10 000 DWT и более по всему миру. [42] Больше всего балкеров зарегистрировано в Панаме — 1703 судна, больше, чем в любых четырех других государствах флага вместе взятых . [42] По количеству зарегистрированных балкеров в первую пятерку государств флага также входят Гонконг с 492 судами, Мальта (435), Кипр (373) и Китай (371). [42] Панама также доминирует в регистрации балкеров по дедвейту . Позиции со второй по пятую занимают Гонконг, Греция, Мальта и Кипр. [42]
Греция, Япония и Китай являются тремя крупнейшими владельцами сухогрузов, имея 1326, 1041 и 979 судов соответственно. [43] На эти три страны приходится более 53% мирового флота. [43]
Несколько компаний имеют большой частный флот балкеров. Многонациональная компания Gearbulk Holding Ltd. имеет более 70 балкеров. [44] Fednav Group в Канаде управляет флотом из более чем 80 балкеров, включая два, предназначенных для работы в арктических льдах. [45] Хорватская Atlantska Plovidba dd имеет флот из 14 балкеров. [46] H. Vogemann Group в Гамбурге, Германия, управляет флотом из 19 балкеров. [47] Portline в Португалии владеет 10 балкерами. [48] Dampskibsselskabet Torm в Дании и Elcano в Испании также владеют значительными флотами балкеров. [49] Другие компании специализируются на операциях с мини-балкерами: английская Stephenson Clarke Shipping Limited владеет флотом из восьми мини-балкеров и пяти небольших балкеров Handysize, [50] а Cornships Management and Agency Inc. в Турции владеет флотом из семи мини-балкеров. [51]
Азиатские компании доминируют в строительстве балкеров. Из 6225 балкеров в мире почти 62% были построены в Японии [52] на таких верфях, как Oshima Shipbuilding и Sanoyas Hishino Meisho . [4] Южная Корея с известными верфями Daewoo и Hyundai Heavy Industries [ 4] заняла второе место среди строителей, построив 643 судна. Китайская Народная Республика с такими крупными верфями, как Dalian, Chengxi и Shanghai Waigaoqiao, заняла третье место, построив 509 судов. [52] Тайвань с такими верфями, как China Shipbuilding Corporation [4] , занял четвертое место, построив 129 судов. [52] Верфи в этих четырех ведущих странах построили более 82% балкеров, находящихся на плаву. [52]
На стоимость перевозки насыпного груза судном влияет несколько факторов. Рынок насыпных грузовых перевозок очень нестабилен, при этом тип груза, размер судна и маршрут перевозки влияют на конечную цену. Перевозка партии угля размером с «кейпсайз» из Южной Америки в Европу стоила от 15 до 25 долларов за тонну в 2005 году. [53] Перевозка партии щебня размером с «панамакс» из Мексиканского залива в Японию в том же году могла стоить от 40 до 70 долларов за тонну. [53]
Некоторые грузоотправители предпочитают вместо этого фрахтовать судно, выплачивая ежедневную ставку вместо фиксированной цены за тонну. [53] В 2005 году средняя дневная ставка для судна Handymax варьировалась от 18 000 до 30 000 долларов США. [53] Судно Panamax можно было зафрахтовать за 20 000–50 000 долларов США в день, а Capesize — за 40 000–70 000 долларов США в день. [53]
Обычно суда выводятся из состава флота, проходя процесс, известный как разделка или слом судов. [54] Судовладельцы и покупатели договариваются о ценах на лом, основываясь на таких факторах, как вес пустого судна (называемый легким тоннажным водоизмещением или LDT) и ценах на рынке металлолома. [55] В 1998 году в таких местах, как Аланг, Индия и Читтагонг, Бангладеш , было сдано на слом почти 700 судов . [54] Это часто делается путем «вытаскивания» судна на открытый песок, а затем разрезания его вручную газовыми горелками — опасная операция, которая приводит к травмам и смертельным случаям, а также воздействию токсичных материалов, таких как асбест, свинец и различные химикаты. [56] [57] [58] В 2004 году было сдано на слом полмиллиона тонн сухогрузов, что составляет 4,7% от годового списания. [53] В тот год балкеры продавались по особенно высоким ценам на лом — от 340 до 350 долларов за LDT. [53]
Экипаж на балкере обычно состоит из 20–30 человек, хотя на меньших судах могут работать 8 человек. Экипаж включает капитана или капитана, палубную команду , машинное отделение и отделение стюардов . Практика приема пассажиров на грузовые суда, когда-то почти повсеместная, сегодня очень редка и почти не существует на балкерах. [59]
В 1990-х годах балкеры были вовлечены в тревожное количество кораблекрушений . Это побудило судовладельцев заказать исследование, стремящееся объяснить влияние различных факторов на эффективность и компетентность экипажа. [60] Исследование показало, что производительность экипажа на борту балкеров была самой низкой из всех изученных групп. [60] Среди экипажей балкеров лучшая производительность была обнаружена на борту более молодых и больших судов. [60] Экипажи на более ухоженных судах работали лучше, как и экипажи на судах, где говорили на меньшем количестве языков. [60]
На балкерах работает меньше офицеров на палубе, чем на судах других типов такого же размера. [60] Мини-балкеры имеют двух-трех офицеров на палубе, в то время как более крупные балкеры Handysize и Capesize имеют четырех. [60] На танкерах для перевозки сжиженного природного газа того же размера есть дополнительный офицер на палубе и нелицензированный моряк . [60]
Рейсы сухогруза определяются рыночными силами; маршруты и грузы часто меняются. Судно может заниматься торговлей зерном в сезон сбора урожая , а затем переходить на перевозку других грузов или работать на другом маршруте. На борту прибрежного перевозчика, работающего в трамповой торговле , экипаж часто не будет знать следующий порт захода, пока груз не будет полностью загружен.
Поскольку навалочные грузы очень сложно выгружать, балкеры проводят в порту больше времени, чем другие суда. Исследование мини-балкеров показало, что разгрузка судна занимает в среднем в два раза больше времени, чем его загрузка. [60] Мини-балкер проводит в порту 55 часов за раз, по сравнению с 35 часами для лесовоза аналогичного размера. [60] Это время в порту увеличивается до 74 часов для судов Handymax и до 120 часов для судов Panamax. [60] По сравнению с 12-часовыми оборотами, обычными для контейнеровозов, 15-часовыми оборотами для автомобилей и 26-часовыми оборотами для больших танкеров, экипажи балкеров имеют больше возможностей проводить время на берегу. [60 ]
Погрузка и разгрузка балкера — это трудоемкий и опасный процесс. Планированием процесса занимается старший помощник капитана судна под непосредственным и постоянным контролем капитана судна . Международные правила требуют, чтобы капитан и капитан терминала согласовали подробный план до начала операций. [61] Офицеры на палубе и грузчики контролируют операции. Иногда при погрузке допускаются ошибки, из-за которых судно переворачивается или ломается пополам у причала. [62]
Используемый метод погрузки зависит как от груза, так и от оборудования, имеющегося на судне и в доке. В наименее развитых портах груз можно загружать лопатами или мешками, высыпаемыми из крышки люка. Эта система заменяется более быстрыми, менее трудоемкими методами. [63] Двухшарнирные краны , которые могут загружать со скоростью 1000 тонн в час, представляют собой широко используемый метод, [63] и использование береговых портальных кранов , достигающих 2000 тонн в час, растет. [63] Скорость выгрузки крана ограничена вместимостью ковша (от 6 до 40 тонн) и скоростью, с которой кран может взять груз, положить его на терминал и вернуться, чтобы взять следующий. Для современных портальных кранов общее время цикла захват-посадка-возврат составляет около 50 секунд. [4]
Конвейерные ленты предлагают очень эффективный метод загрузки, при этом стандартная скорость загрузки варьируется от 100 до 700 тонн в час, хотя самые передовые порты могут предложить скорость 16 000 тонн в час. [63] [64] Однако процедуры запуска и остановки конвейерных лент сложны и требуют времени для выполнения. [64] Саморазгружающиеся суда используют конвейерные ленты со скоростью загрузки около 1000 тонн в час. [63]
После выгрузки груза экипаж начинает чистить трюмы. Это особенно важно, если следующий груз будет другого типа. [65] Огромные размеры грузовых трюмов и тенденция грузов вызывать физическое раздражение усложняют очистку трюмов. Когда трюмы чистые, начинается процесс загрузки.
Крайне важно поддерживать уровень груза во время погрузки, чтобы поддерживать устойчивость. [8] По мере заполнения трюма для контроля груза часто используются такие машины, как экскаваторы и бульдозеры . Выравнивание особенно важно, когда трюм заполнен лишь частично, поскольку груз с большей вероятностью сместится. [66] Принимаются дополнительные меры предосторожности, такие как добавление продольных перегородок и закрепление древесины поверх груза. [7] Если трюм заполнен, используется метод, называемый томмингом, [8] , который заключается в выкапывании ямы глубиной 6 футов (2 м) под крышкой люка и заполнении ее мешковатым грузом или грузами. [8]
Конструкция балкера во многом определяется грузом, который он будет перевозить. Плотность груза, также известная как его коэффициент укладки , является ключевым фактором. Плотность обычных навалочных грузов варьируется от 0,6 тонн на кубический метр для легких зерен до 3 тонн на кубический метр для железной руды. [4]
Общий вес груза является ограничивающим фактором в конструкции рудовоза, поскольку груз очень плотный. С другой стороны, угольные суда ограничены общим объемом, поскольку большинство балкеров могут быть полностью заполнены углем до достижения максимальной осадки. [4]
Для данного тоннажа вторым фактором, определяющим размеры судна, является размер портов и водных путей, по которым оно будет плавать. Например, судно, которое будет проходить Панамским каналом, будет ограничено по ширине и осадке . Для большинства конструкций соотношение длины к ширине колеблется от 5 до 7, в среднем 6,2. [4] Соотношение длины к высоте будет между 11 и 12. [4]
Машинное отделение на балкере обычно находится около кормы , под надстройкой . Более крупные балкеры, от Handymax и выше, обычно имеют один двухтактный низкоскоростной крейцкопфный дизельный двигатель, напрямую соединенный с винтом фиксированного шага . Электроэнергия вырабатывается вспомогательными генераторами и/или генератором переменного тока, соединенным с валом винта. На меньших балкерах один или два четырехтактных дизеля используются для вращения винта фиксированного или регулируемого шага через редуктор , который также может включать выход для генератора переменного тока. [4] Средняя расчетная скорость судна для балкеров Handysize и выше составляет 13,5–15 узлов (25,0–27,8 км/ч; 15,5–17,3 миль/ч). [23] Скорость вращения винта относительно низкая, около 90 оборотов в минуту, хотя это зависит от размера винта. [4]
В результате нефтяного кризиса 1973 года , энергетического кризиса 1979 года и вызванного этим роста цен на нефть, в конце 1970-х и начале 1980-х годов были испытаны экспериментальные проекты с использованием угля в качестве топлива для судов. Australian National Lines (ANL) построила два 74 700-тонных угольных судна под названием River Boyne и River Embely . [67] а также два судна, построенные TNT под названием TNT Capricornia и TNT Capentaria и переименованные в Fitzroy River и Endeavor River . Эти суда были финансово эффективными в течение всего срока службы, а их паровые двигатели могли генерировать мощность на валу 19 000 лошадиных сил (14 000 кВт). [67] Эта стратегия давала интересное преимущество перевозчикам бокситов и подобных топливных грузов, но страдала от низкого КПД двигателя по сравнению с более высокими расходами на техническое обслуживание и эффективными современными дизелями, проблемами с обслуживанием из-за поставок несортированного угля и высокими первоначальными затратами. [67]
Люк или люковый проход — это отверстие в верхней части грузового трюма . Механические устройства, которые позволяют открывать и закрывать люки, называются крышками люков. Обычно крышки люков составляют от 45% до 60% ширины судна или ширины и от 57% до 67% длины трюмов. [4] Для эффективной загрузки и выгрузки груза люки должны быть большими, но большие люки представляют структурные проблемы. Напряжение корпуса концентрируется вокруг краев люков, и эти области должны быть усилены. [64] Часто области люков усиливаются путем локального увеличения размеров или путем добавления структурных элементов, называемых ребрами жесткости. Оба эти варианта имеют нежелательный эффект увеличения веса судна.
Еще в 1950-х годах люки имели деревянные крышки, которые приходилось разбирать и собирать заново вручную, а не открывать и закрывать. [68] Более новые суда имеют гидравлические металлические крышки люков, которыми часто может управлять один человек. [65] Крышки люков могут скользить вперед, назад или в сторону, подниматься или складываться. Важно, чтобы крышки люков были водонепроницаемыми: незакрытые люки приводят к случайному затоплению грузового трюма, что привело к затоплению многих сухогрузов. [69]
Правила, касающиеся крышек люков, претерпели изменения с момента расследования, последовавшего за гибелью судна MV Derbyshire . [70] Конференция по грузовой марке 1966 года установила требование, чтобы крышки люков выдерживали нагрузку 1,74 тонны/м2 из -за морской воды, и минимальный размер сечений 6 мм для верхней части крышек люков. Международная ассоциация классификационных обществ затем увеличила этот стандарт прочности, создав свое Унифицированное требование S21 [71] в 1998 году. Этот стандарт требует, чтобы давление из-за морской воды рассчитывалось как функция надводного борта и скорости, особенно для крышек люков, расположенных в передней части судна. [71]
Балкеры спроектированы так, чтобы их было легко строить и эффективно хранить грузы. Для облегчения строительства балкеры строятся с одним изгибом корпуса . [4] Кроме того, в то время как бульбообразный нос позволяет судну более эффективно двигаться по воде, проектировщики склоняются к простым вертикальным носам на более крупных судах. [4] Полные корпуса с большими коэффициентами полноты практически универсальны, и в результате балкеры по своей природе медленные. [4] Это компенсируется их эффективностью. Сравнение грузоподъемности судна с точки зрения дедвейта тоннажа с его весом в пустом состоянии является одним из способов измерения его эффективности. [4] Небольшое судно Handymax может перевозить груз, в пять раз превышающий его собственный вес. [4] В более крупных конструкциях эта эффективность еще более выражена: суда Capesize могут перевозить груз, в восемь раз превышающий его собственный вес. [4]
Балкеры имеют поперечное сечение, типичное для большинства торговых судов. Верхние и нижние углы трюма используются как балластные цистерны , как и область двойного дна . Угловые цистерны усилены и служат еще одной цели, помимо контроля дифферента судна. Проектировщики выбирают угол угловых цистерн таким образом, чтобы он был меньше угла естественного откоса предполагаемых грузов. [14] Это значительно снижает перемещение из стороны в сторону или «смещение» груза, которое может подвергнуть судно опасности. [14]
Двойное дно также подвержено ограничениям конструкции. Главное, чтобы оно было достаточно высоким, чтобы пропускать трубы и кабели. Эти зоны также должны быть достаточно просторными, чтобы обеспечить людям безопасный доступ для проведения обследований и технического обслуживания. С другой стороны, проблемы избыточного веса и неиспользуемого объема делают двойное дно очень тесным пространством.
Корпуса балкеров изготавливаются из стали, обычно мягкой стали . [72] Некоторые производители в последнее время предпочитают высокопрочную сталь, чтобы уменьшить вес тары. [73] Однако использование высокопрочной стали для продольных и поперечных подкреплений может снизить жесткость корпуса и устойчивость к коррозии. [14] Кованая сталь используется для некоторых частей судна, таких как опора гребного вала. [4] Поперечные перегородки изготавливаются из гофрированного железа , усиленного в нижней части и на соединениях. [4] Было исследовано строительство корпусов балкеров с использованием сэндвича из бетона и стали. [74]
Двойные корпуса стали популярными в последние десять лет. [4] Проектирование судна с двойными бортами в первую очередь увеличивает его ширину, поскольку сухогрузы и так обязаны иметь двойное дно . [75] Одним из преимуществ двойного корпуса является освобождение места для размещения всех структурных элементов по бортам, удаляя их из трюмов . [ 76] Это увеличивает объем трюмов и упрощает их конструкцию, что облегчает погрузку, разгрузку и очистку. [77] Двойные борта также улучшают способность судна к балластировке, что полезно при перевозке легких грузов: судну, возможно, придется увеличить осадку для обеспечения устойчивости или мореходности, что делается путем добавления балластной воды.
Недавняя разработка, названная Hy-Con, стремится объединить сильные стороны однокорпусной и двухкорпусной конструкции. Сокращенно от Hybrid Configuration, эта конструкция удваивает передний и задний трюмы и оставляет остальные однокорпусными. [78] Такой подход увеличивает прочность судна в ключевых точках, одновременно снижая общий вес тары. [79]
Поскольку принятие двойного корпуса было скорее экономическим, чем чисто архитектурным решением, некоторые утверждают, что двухбортные суда получают меньше комплексных обследований и больше страдают от скрытой коррозии. [80] Несмотря на противодействие, в 2005 году двойной корпус стал обязательным требованием для судов Panamax и Capesize. [81]
Грузовые суда постоянно находятся в опасности «сломать себе спину» [82] , и поэтому продольная прочность является основной архитектурной проблемой. Военно-морской архитектор использует корреляцию между продольной прочностью и набором толщин корпуса, называемых размерами, для управления проблемами продольной прочности и напряжений. Корпус корабля состоит из отдельных частей, называемых элементами. [83] Набор размеров этих элементов называется размерами корабля. [83] Военно-морские архитекторы рассчитывают напряжения, которым, как ожидается, будет подвергаться корабль, добавляют коэффициенты безопасности, а затем могут рассчитать требуемые размеры. [83]
Эти анализы проводятся при движении порожним, при загрузке и разгрузке, при частичной и полной загрузке, а также в условиях временной перегрузки. [4] Тщательно изучаются места, подверженные наибольшим напряжениям, такие как днища трюмов, крышки люков, переборки между трюмами и днища балластных цистерн. [4] Балкеры Great Lakes также должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать пружинение или возникающий резонанс с волнами , что может вызвать усталостные трещины . [73]
С 1 апреля 2006 года Международная ассоциация классификационных обществ приняла Общие структурные правила. Правила применяются к балкерам длиной более 90 метров и требуют, чтобы расчеты размеров учитывали такие моменты, как влияние коррозии, суровые условия, часто встречающиеся в Северной Атлантике , и динамические напряжения во время погрузки. Правила также устанавливают пределы для коррозии от 0,5 до 0,9 мм. [84]
1980-е и 1990-е годы были очень небезопасным временем для балкеров. В это время затонуло много балкеров; 99 из них были потеряны только между 1990 и 1997 годами. [12] Большинство этих затоплений были внезапными и быстрыми, что сделало невозможным спасение экипажа: более 650 моряков погибли в этот же период. [12] Частично из-за затопления MV Derbyshire в 1990-х годах был принят ряд международных резолюций по безопасности в отношении балкеров. [69]
Смещение груза представляет большую опасность для сухогрузов. Проблема еще более выражена в случае с зерновыми грузами, поскольку зерно оседает во время рейса и создает дополнительное пространство между верхом груза и верхом трюма. [7] Затем груз может свободно перемещаться с одной стороны судна на другую, когда судно качается. Это может привести к крену судна, что, в свою очередь, приведет к смещению большего количества груза. Такая цепная реакция может очень быстро опрокинуть сухогруз. [7]
Конвенция СОЛАС 1960 года стремилась контролировать такого рода проблемы. [85] Эти правила требовали, чтобы верхние балластные цистерны были спроектированы таким образом, чтобы предотвратить смещение. Они также требовали, чтобы грузы выравнивались или подравнивались с помощью экскаваторов в трюмах. [16] [86] Практика подравнивания уменьшает площадь поверхности груза, контактирующую с воздухом [87] , что имеет полезный побочный эффект: снижение вероятности самовозгорания таких грузов, как уголь, железо и металлическая стружка. [87]
Другим видом риска, который может повлиять на сухие грузы, является поглощение окружающей влаги. [88] Когда очень мелкие бетоны и заполнители смешиваются с водой, грязь, образующаяся на дне трюма, легко перемещается и может создавать эффект свободной поверхности . [88] Единственный способ контролировать эти риски — это хорошая вентиляция и тщательный мониторинг наличия воды. [88]
Международная морская организация устанавливает международные стандарты и кодексы для безопасной укладки и транспортировки грузов навалом. К ним относятся Международный морской кодекс по твердым навалочным грузам , Международный кодекс по безопасной перевозке зерна навалом и Кодекс безопасной практики для судов, перевозящих лесные палубные грузы . [89] [90]
Только в 1990 году затонуло 20 балкеров, унеся с собой 94 члена экипажа. В 1991 году затонуло 24 балкера, погибло 154 человека. [91] Этот уровень потерь привлек внимание к аспектам безопасности балкеров, и было извлечено много уроков. Американское бюро судоходства пришло к выводу, что потери были «непосредственно связаны с разрушением конструкции грузового трюма» [32] , а Регистр судоходства Ллойда добавил, что борта корпуса не могли выдержать «комбинацию локальной коррозии, усталостных трещин и эксплуатационных повреждений». [91]
Исследования несчастных случаев выявили четкую закономерность: [69]
Предыдущие практики требовали, чтобы суда выдерживали затопление одного переднего трюма, но не защищали от ситуаций, когда затапливаются два трюма. Случай, когда затапливаются два задних трюма, не лучше, потому что машинное отделение быстро затапливается, оставляя судно без движения. Если затапливаются два трюма в середине судна, нагрузка на корпус может стать настолько большой, что судно разломится надвое.
Были выявлены и другие способствующие факторы:
Новые правила, принятые в приложениях 1997 года к конвенции SOLAS , были сосредоточены на таких проблемах, как усиление переборок и продольной рамы, более строгие проверки (с особым акцентом на коррозию) и регулярные проверки в порту. [7] Дополнения 1997 года также требовали, чтобы балкеры с ограничениями (например, которым запрещено перевозить определенные типы грузов) маркировали свои корпуса большими, легко различимыми треугольниками. [95]
С декабря 2004 года суда-сухогрузы Panamax и Capesize обязаны иметь спасательные шлюпки свободного падения , расположенные на корме, за рубкой. [7] Такое расположение позволяет экипажу быстро покинуть судно в случае катастрофической чрезвычайной ситуации. [96] Одним из аргументов против использования спасательных шлюпок свободного падения является то, что эвакуируемым требуется «определенная степень физической подвижности, даже физической подготовки», чтобы войти в лодку и спустить ее на воду. [97] Кроме того, во время спуска на воду имели место травмы, например, в случае неправильно закрепленных ремней безопасности. [97]
В декабре 2002 года в главу XII конвенции SOLAS были внесены поправки, требующие установки на всех балкерах сигнализаторов высокого уровня воды и систем мониторинга. Эта мера безопасности быстро оповещает вахтенных на мостике и в машинном отделении в случае затопления трюмов. [7] В случае катастрофического затопления эти детекторы могут ускорить процесс покидания судна.
DOC , мемуары DESS, 1999.
/File:Oil-tankers-map-with-top-10.svg){kind=link}
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )