Основные правила проведения сюрвейерских работ

Back to “Survey services”

Определение веса погруженного или выгруженного груза по осадке судна (Draught survey)

Общие положения.

Определение веса погруженного или выгруженного груза по осадке судна состоит из двух основных этапов: производства измерений и производства вычислений.

Производство измерений является основным источником ошибок, поэтому должно производиться с особой тщательностью и со всей возможной в данных условиях точностью. При производстве любых измерений полезно помнить некоторые положения теории измерений и ошибок.

В масштабах решаемой задачи приходится производить измерения:

• осадок, как минимум, по 6 шкалам: нос, корма, мидель, все измерения должны быть сделаны с обоих бортов;
• танков: балластных, питьевой воды, иногда топливных, отстойных и др.;
• плотности воды: забортной, а иногда и балластной;
• действующей высоты надводного борта для контроля расчетов осадки судна.

Следует сказать, что на этом пути существует целый ряд серьезных препятствий, которые приходится преодолевать сюрвейеру, иногда даже с риском для здоровья. К числу обстоятельств, могущих породить проблемы для успешного решения задачи определения веса груза по осадке судна, относятся:

• нестабильность окружающей среды: ветер, волнение, атмосферные осадки, низкие температуры, лед, суточные колебания температуры, приливы и отливы, течения;
• конструктивные особенности судна: высота надводного борта, устройство скуловых подзоров, наличие, состояние и места нанесения марок осадок, а также система единиц, в которой это выполнено (метрическая или империальная), наличие и состояние мерительных трубок танков, величина конструктивного дифферента и возможность его регулирования;
• возраст судна: знание Vessel's Experience Factora и Constant, наличие необходимой для расчетов документации и язык, на котором она представлена;
• квалификация судового персонала, причастного к решаемой задаче, преодоление языкового барьера и готовность судового персонала к сотрудничеству;
• техническая  оснащенность  сюрвейера:  наличие  средств транспорта, связи, компьютера с периферией, измерительных аксессуаров (ареометр, большая и малая рулетки, дистанционный электронный термометр, ручной электронный щуп-термометр,  дистанционный электронный денсиметр, регулируемый пробоотборник, мощный фонарь), наличие плавсредств для контроля осадки судна с морской стороны.

Теоретическим обоснованием метода являются закон Архимеда и теория корабля. В конечном итоге количество погруженного или выгруженного груза определяется как разность водоизмещении в погруженном и выгруженном состоянии судна с учетом изменения запасов. Однако определение водоизмещения имеет особенности, с которыми не все специалисты знакомы, так как целый ряд понятий и закономерностей в отечественной литературе и учебниках либо отсутствует совсем, либо изложен очень сложно. Это, например, вопросы определения, средней осадки, компенсации прогиба или перегиба корпуса, поправок на дифферент и влияние крена судна.

Ввиду того, что сюрвейеру приходится иметь дело с самыми различными типами, размерами и национальной принадлежностью судов, необходимо знать и понимать систему обозначений и принципы представления информации в документах различных технических школ. В основном, приходится иметь дело с двумя типами обозначений и принципами расчета: бывшей советской (российской) и западной.

В западной системе обозначений и принципов расчета принята система знаков, при которой положение центра тяжести площади ватерлинии в нос от миделя считается отрицательным (-Fwd), а дифферент на корму считается положительным (+Aft), в отличие от отечественной, при которой все наоборот. На результаты конечных вычислений это никак не влияет, но это нужно знать, чтобы не ошибиться при расчетах, выбирая данные из судовых гидростатических таблиц.

Расчет средней осадки.

Измерение осадки производится в 6 точках с обоих бортов по носовой, кормовой и миделевой шкалам осадок. В метрической системе мер шкала осадок имеет дециметровую разбивку: высота цифр равна 10 см и промежуток между цифрами равен тоже 10 см. Рядом с цифрами может находиться шкала из горизонтальных рисок, нанесенных через 10, а иногда и через 5 см. Толщина рисок обычно 2 см, но на судах типа «река — море» может быть и 1 см. При этом рисковая шкала может быть расположена по отношению к цифровой на уровне либо верхней, либо нижней кромки (рис.3.1).

Рис.3.1 

У горизонтальной черты диска Плимсоля, палубной линии и грузовых марок началом отсчета всегда является верхняя кромка. Может оказаться так, что на миделе шкала осадок отсутствует. В этом случае осадку на миделе получают путем измерения специальной стальной длинномерной рулеткой действующего надводного борта. Из официальных судовых документов выбирают надводный борт относительно летней марки и осадку по летнюю марку. Складывая эти две величины, получают высоту борта на миделе. Вычтя из нее измеренный действующий надводный борт, получают осадку на миделе. Эта операция производится с обоих бортов и затем усредняется. Аналогичный способ измерения осадки на корме может быть применен и при наличии шкалы осадок, например, когда высокий причал препятствует точному замеру осадки под малым углом зрения или в случае крутого кормового подзора. В последнем случае используется официальный чертеж судна, на котором измеряется высота борта в районе шпангоута, на котором расположена кормовая шкала осадок, через масштаб переводится в фактическую высоту борта, а затем производятся измерения рулеткой с обоих бортов, и по аналогии с операцией на миделе производится определение кормовой осадки.

После снятия осадок их необходимо исправить поправками на отстояние шкал осадок от перпендикуляров, так как осадки на перпендикулярах отличаются от осадок на шкалах (рис. 3.2, рис. 3.3).

 Рис. 3.2 

Из чертежа видно, что значения величин поправок получаются из решения треугольников A=Tim¹;

 Поправка  A=Tim¹/(LPB –A-B)

 Носовая поправка = A x Tim¹/(LPB –A-B)

 Кормовая поправка = B x Tim¹/(LPB –A-B)

 Миделевая поправка = C x Tim¹/(LPB)

 где

А — отстояние носовой шкалы осадок от носового перпендикуляра (-aft);

В — отстояние кормовой шкалы осадок от кормового перпендикуляра (-aft);

С — отстояние миделевой шкалы осадок от центра Диска Плимсоля (-aft);

Tim¹ — дифферент по неисправленным поправками осадкам (+aft);

LBP — length between perpendiculars (длина между перпендикулярами).

 Правило знаков

 Если шкала осадок расположена в корму от перпендикуляра, то значения А, В и С будут отрицательными (принцип — aft). В западной системе знаков дифферент на корму считается положительным (в отечественной системе знаков наоборот — отрицательным). Знак поправки получается алгебраически.

 Если рассматривать судно  как  неравномерно  нагруженную балку, то,  поскольку оно не является абсолютно  жестким,  будет иметь место изгиб в виде прогиба (hogging) или перегиба (sagging).

 Формой прогиба или перегиба принято считать гиперболу. При этом разница между осадкой на миделе и средней осадкой носом и кормой может подчас достигать значительных величин — несколько десятков сантиметров. Помимо этого может иметь место и торсионный изгиб — вокруг оси X. Для того, чтобы при этих обстоятельствах получить значение средней осадки, по которой производятся расчеты, во всем мире принято пользоваться следующей формулой:

 Mean of Means Draught (M/M) = (Mean Draught(M)) = 3 Middle Draught)/4

 или

 M/M = (F + A + 6Mid)/8, что одно и то же,

 где

 Mean Draught(M) = (F + A)/2;

F – осадка носом;

A – осадка кормой;

Middle Draught (Mid) – осадка на миделе.

 После этого по осадке М/М из судовых гидростатических таблиц выбирается водоизмещение, соответствующее этой осадке, и вычисляются поправки на дифферент и на плотность воды. Особым случаем является определение М/М при наличии крена. Дело в том, что при крене только в районе цилиндрической части корпуса клин, вошедший в воду, равен клину, вышедшему из воды. В районе же оконечностей судна клин, вошедший в воду, будет больше клина, вышедшего из воды, и, следовательно, увеличится объем подводной части. Но, поскольку вес судна остался без изменений, судно несколько всплывает, т. е. уменьшается М/М и тем больше, чем больше крен. Для того, чтобы учесть эту погрешность, применяется эмпирическая формула:

 Поправка = 4,6 – 6,0 (T₁ – T₂) х (D₁ – D₂)

 где

 T₁ ;T₂ – осадка пониженного и повышенного ботов соответственно в см;

D₁;D₂ – TPC (поправка на дифферент) для осадки пониженного и повышенного ботов соответственно.

 Значение численного коэффициента в пределах указанных значений будет тем больше, чем острее обводы корпуса. Эта формула была получена путем компьютерных обсчетов различных судов и применяется при сколько-нибудь значительном крене (например, аварийном) на больших судах. При произвольном выборе численного коэффициента будет иметь место определенная погрешность, но она будет значительно меньше той, которая имеет место, если эта формула не применяется.

 Расчет поправок на дифферент (1-я поправка на дифферент).

Физический смысл 1-й поправки на дифферент (1^st  Тrim Correction).

 Согласно теореме Эйлера, всякое плавающее тело вращается вокруг оси, проходящей через центр тяжести площади водораздела. В случае для судна — это центр тяжести действующей ватерлинии. В западной литературе центр тяжести действующей ватерлинии называется Longitudinal Center of Flotation (LCF), рис. З.3.

 Рис. 3.3

1. Положение судна на ГВЛ (ровный киль),

Средняя осадка на миделе = ½ (A + F) = ½ (2a) = a

2. Положение судна на ВЛ₁ (LCF = 0),

Средняя осадка на миделе = ½((a + t) + (a - t)) = a

3. Положение судна на ВЛ₂ (LCF /= 0),

Средняя осадка на миделе = ½((a + t + b) + (a – t + b)) = a + b

4. b/ LCF = 2t / LCF; b = 2t x LCF / LCP,

где 2t – дифферент судна (Trim)

5. 1^st  Тrim Correction = b x TPC = Trim x LCF x TPC x 100 / LBP.

 Из рис. 3.3 видно, что 1-я поправка на дифферент может иметь знак как плюс, так и минус. Это зависит оттого, где находится LCF относительно миделя. Бели LCF находится в корму от миделя, он имеет знак плюс, если в нос — знак минус. В отечественной литературе система знаков противоположная. Учитывая тот факт, что знак дифферента у нас тоже противоположен западной системе знаков, на результате вычислений это никак не сказывается.

 Очень важно помнить принцип: при погрузке (увеличении осадки) LCF всегда смещается в корму.

 Расчет поправок на дифферент

 1-я поправка на дифферент (поправка на смещение центра тяжести действующей ватерлинии LCF

— Longitudinal Center of Floating) (I^ST Trim Correction for Layer)

 I^ST Trim Correction (tons) = (Trim x LCF x TPC x 100) / LBP,

 где

Trim – дифферент судна;

LCF – смещение центра тяжести действующей ватерлинии от миделя;

TPC – количество тонн на см осадки;

LBP – расстояние между перпендикулярами.

 Знак поправки определяется по правилу: первая поправка на дифферент положительная, если LCF и большая из носовой и кормовой осадок находится по одну сторону от миделя, что можно проиллюстрировать следующей таблицей:

2^nd Trim Correction (Поправка Немото) ВСЕГДА ПОЛОЖИТЕЛЬНА. Она компенсирует погрешность, возникающую от смещения положения LCF при изменении дифферента.

 2^ND Trim Correction = (50 x Trim x Trim x (D_M / D_Z )) / LBP

 где (D_M / D_Z) — разница в моменте, изменяющем дифферент судна на 1 см на двух значениях осадки: — одно 50 см выше среднего зарегистрированного значения осадки, другое — 50 см ниже зарегистрированного значения осадки.

 PS. При наличии на судне гидростатических таблиц в системе IMPERIAL, формулы принимают следующий вид:

 I^ST Trim Correction (tons) = (Trim x LCF x TPC x 12) / LBP,

 2^ND Trim Correction = (Trim x Trim x 6 x (D_M / D_Z )) / LBP.

 Поправка на плотность забортной воды.

Судовые гидростатические таблицы составляются на определенную фиксированную плотность забортной воды — на морских судах обычно на 1,025, на судах типа «река — море» либо на 1,025, либо на 1,00, либо на оба значения плотности одновременно. Бывает, что таблицы составляются на какую-то промежуточную величину плотности - например, на 1,20. В этом случае возникает необходимость выбранные из таблиц данные для расчета привести в соответствие фактической плотностью забортной воды. Это делается введением поправки на разность табличной и фактической плотностей воды.

 Поправка = Водоизмещение_(табл) х (Плотность_(изм)  - Плотность_(табл)) / Плотность_(табл)

 Можно без поправки сразу получить значение водоизмещения скорректированного на фактическую плотность забортной воды:

 Водоизмещение_{(факт) =} Водоизмещение_(табл) х (Плотность_(изм)  /  Плотность_(табл) )

 Проблемой для сюрвейеров и предметом дискуссий часто бывает вопрос: следует ли поправку на плотность определять на величину только табличного водоизмещения или же на величину табличного водоизмещения, исправленного поправками на дифферент? Вообще говоря, и в том и в другом случае получается один и тот же результат, если значение ТРС будет приведено в соответствие со своей плотностью, так как понятно, что это значение меняется с изменением плотности по закону:

 ТРС _(факт)= ТРС _(табл) х (Плотность_(изм)  /  Плотность_(табл) )

 При производстве Draught Survey особое место занимает определение фактической плотности забортной воды. Измерения произвел делаются на открытой палубе поэтому необходимо, чтобы денсиметр принял температуру окружающей среды, а не внутреннего помещения, в противном случае его показания будут иметь погрешность.

 Забор пробы воды должен производиться в трех точках: в носовой, средней и кормовой части судна на трех уровнях по глубине, затем составляется композитная проба, температура которой и измеряется, либо измеряются плотности каждой пробы отдельно и затем усредняются, что предпочтительней, так как приготовление композитной пробы требует времени, что может изменить первоначальную температуру взятой пробы в случае высоких или низких температур наружного воздуха. Необходимость такой сложной процедуры пробоотбора диктуется тем, что зачастую плотности воды имеют значительный перепад по глубине в условиях тех же высоких или низких температур наружного воздуха, плавающего льда или приливо-отливных течений вблизи устьев рек или на реках. Для этой цели нужна специальная аппаратура, позволяющая брать автономную пробу воды на заданной глубине и специальный денсиметр для целей драфт-сюрвея, о чем должна быть надпись на обороте шкалы денсиметра. Такие денсиметры выпускает английская фирма Zeal. Ни в коем случае нельзя пользоваться денсиметрами, предназначенными для измерения плотности других жидкостей: нефтепродуктов, спиртов, жидких химических веществ, молока и др., даже если их шкалы охватывают диапазон возможных значений плотностей морской воды. Этого нельзя делать потому, что разные жидкости имеют разное поверхностное натяжение, что учитывается при нанесении шкалы денсиметра, в противном случае показания денсиметра, опущенного в не предназначенную для измерения жидкость, будут ошибочными Несмотря на этот общеизвестный факт, на практике это зачастую во внимание не принимается. В частности, денсиметрами для драфт-сюрвея, проверенными и сертифицированными, производятся измерения плотности пресной воды. Значения этих измерений получаются заниженными. Так например, измерения плотности воды в устье реки Нева в Санкт Петербурге  в феврале при температуре наружного воздуха минус 15-20 °С в условиях плавающего льда фирменными денсиметрами для драфт-сюрвея дают значения 0,9985 вместо 1,0000. Но это означает, что температура измеренной воды должна быть плюс 20 °С, чего, естественно, в этих обстоятельствах быть не может.

Источником ошибки является стереотип представления, что вода — она и есть вода, что пресная, что морская (соленая). Однако это — заблуждение. Дело в том, что соленая вода — это раствор, имеющий поверхностное натяжение, отличное от поверхностного натяжения пресной воды. Денсиметр для Draught Survey — это денсиметр для соленой воды, или раствора. Плотность же пресной воды измерять не имеет смысла, так как она является константной величиной и в качестве таковой внесена во все справочники, в том числе в Мореходные таблицы. Плотность пресной воды (или просто воды) меняется только от температуры. И в третьем знаке после запятой она начинает меняться, начиная с температуры +7 °С (см. табл.).

Таблица изменения плотности пресной воды в зависимости от температуры:

Поэтому, если и измерять, то или температуру пресной воды и затем переводить по таблицам в значения плотности, или использовать денсиметр для пресной воды, шкала которого тарирована только для пресной воды. На небольшом судне при небольшой партии груза возникшая за счет этого ошибка будет не очень существенной. Однако на крупном судне в порту погрузки при устойчивом грузопотоке это обойдется грузоотправителю в весьма крупную сумму.

Так, например, через Санкт Петербург в настоящее время ежегодно отгружается на экспорт порядка 3000000 тонн гранулированных удобрений. За счет ошибочной концепции измерения плотности пресной воды эта цифра уменьшается на 4500 тонн. При стоимости груза около 100 USD/т ошибка сюрвейера обойдется отправителю в 450000 USD в год.

Отдельно стоит вопрос о необходимости введения температурной поправки. Дело в том, что с повышением температуры плотность морской воды уменьшается, а пресной в интервале от 0 °С^ДО +2 °С растет, в интервале от +2 °С до +6 °С остается неизменной, а затем неуклонно уменьшается. Судно как физическое тело увеличивает свой объем с ростом температуры за счет линейного расширения металла. Таким образом, с уменьшением плотности воды судно должно либо просесть, либо увеличить объем подводной части за счет линейного расширения, чтобы сохранить равенство:

Вес =  V₁ y₁  =  V₂ y₂  = const;

где V₁ y₁ — начальные объем подводной части судна и плотность забортной воды; V₂ y₂ — увеличенный объем подводной части судна от температурного расширения и уменьшившаяся плотность забортной воды от повышения температуры.

То же самое происходит с денсиметром при измерении плотности воды, температура которой отличается от той, на которую калибрована шкала денсиметра.

Вообще говоря, температурная погрешность при условиях, отличных от стандартных, имеет место, но ее величина является величиной второго порядка от точности самого метода расчетов и измерений при производстве Draught Survey.

Поэтому температуру воды никогда не измеряют и температурную поправку никогда не вводят ввиду ее численной незначительности, ограничиваясь обычным измерением плотности воды соответствующим денсиметром. Это, однако, относится только к соленой воде, о чем говорилось выше.

Замер танков.

От того, как тщательно будет произведен замер балластных танков и произведены расчеты по этим замерам, зависит величина общей ошибки. Замеры должны производиться стальной сертифицированной рулеткой с применением специальной водореагирующей пасты. Во время замеров все операции по приему, сдаче и перекачках топлива, пресной и балластной воды должны быть остановлены. Вообще говоря, наилучшим вариантом является тот, при котором все балластные танки откатаны насухо.

В этом случае не откачиваемое количество воды (мертвый запас) в междудонных танках определяется по калибровочным таблицам с учетом данного дифферента. При отсутствии калибровочных таблиц по установившейся международной практике считается, что мертвый запас (не откачиваемый) равен 2-2,5% от емкости танка. Это относится только к междудонным танкам. В подвесных, подпалубных танках и диптанках при нулевых замерах танки считаются абсолютно пустыми.

В случае полных танков следует иметь в виду, что даже при прессовке  и выходе воды из воздушных трубок в межбимсовых шпациях может находиться воздушная подушка, в особенности при наличии крена судна.

При определении количества балласта необходимо замерить плотность воды в балластных танках, так как в противном случае при большом количестве балласта появится ощутимая ошибка. Эта процедура весьма непроста из-за трудностей взятия проб воды из балластных танков. Поэтому в целях избежания задержки начала грузовых операций и трудоемкости при взятии проб чаще плотность воды определяется по месту заполнения танков, хотя корректность метода драфт-сюрвей требует скрупулезности при выполнении всех измерений и расчетов. Поэтому при заполнении таблицы замеров танков не следует писать «empty», «full», «overflow», как часто можно встретить в отчетах некоторых сюрвейерских компаний, а указывать замеры в цифрах, что будет свидетельствовать о добросовестности и грамотности сюрвейера.

Что же касается остальных танков: топливных, сточных, пресной воды, то при непродолжительной стоянке их заполнение принимается по заявлению судовой администрации с разумной нормой расхода топлива и воды за период грузовых операций, так как для расчетов значение имеет только изменение первоначального количества, а само количество запасов, независимо от их величины, вычитается при определении разности водоизмещении в грузу и в балласте. Если же судовая администрация заявит неверное количество запасов, то это отразится только на значении Константы.

При длительной стоянке, в особенности в случае приема топлива и пресной воды, необходимо производить замеры в начале и в конце грузовых операций.

1. На судах типа «река — море» имеется по 5 шкал осадок с каждого борта. Однако на сегодняшний день не приводится методики расчета по 5 замерам осадки с одного борта, поэтому расчеты следует вести по 3 замерам. Следует иметь в виду, что на этих судах кормовой перпендикуляр может проходить не по рудерпосту (у них он может отсутствовать), а по пересечению ГВЛ с ахтерштевнем, или на каком-либо другом шпангоуте. Установить положение этого перпендикуляра, а также расстояние шкал осадок от перпендикуляров можно по теоретическому чертежу.
2. На этих судах часто отсутствуют калибровочные таблицы для балластных танков, следовательно, при наличии дифферента определить точное количество балласта не представляется возможным.
3. Следует иметь в виду, что в балластных танках этих судов может находиться весьма значительное количество песка и ила, поэтому количество откатанного в процессе погрузки балласта будет в этом случае меньше расчетного, что, в свою очередь, вызовет ошибку в определении количества груза.
4. На этих судах в ряде случаев отсутствует техническая документация, а на чисто речных судах ее, как правило, нет совсем На судах внутреннего плавания квалификация персонала в части, касающейся драфт-сюрвея, оставляет желать много лучшего. Так, в ряде случаев судоводители этих судов не могут дать квалифицированный ответ на вопросы сюрвейера.
5. Эти суда в балластном состоянии имеют значительный дифферент (подчас более 3 метров), что при этих условиях не позволяет ввести поправки на дифферент.
6. Поскольку число типов речных судов хоть и значительно, но конечно, можно формировать банк данных, необходимых для расчетов, по типам судов. Эти данные можно получить у судовладельцев, на судах, в ЛЦПКБ или на заводах-строителях.
7. Не следует производить расчеты при дифференте более 3 метров, необходимо потребовать от судовой администрации привести его к приемлемой величине.
8. Самый благоприятный вариант — это полностью пустые балластные танки перед началом погрузки и дифферент не более 3 метров.
9. Во всех остальных случаях, которые трудно спрогнозировать заранее, следует принимать решения на месте, исходя из имеющейся информации, собственного опыта, разумения и конъюнктуры.

General Information: