Анализ характеристик, определяющих эффективность оборудования обработки балластных вод на морских судах

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
МОРСКОЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ ВИЦЕ-АДМИРАЛА В.А. КОРНИЛОВА –
ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф. УШАКОВА»
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
на тему: «Анализ характеристик,
определяющих эффективность оборудования обработки балластных вод
на морских судах»
Выполнил: ст. гр. СВ-61 Ткаченко Р.А.
Руководитель: профессор Афонин И.Л.
Севастополь
2024

2. Задачи дипломной работы

1. Навигационная проработка перехода: порт Мангалор (Индия)
– порт Элизабет (ЮАР), согласно требованиям Кодекса ПДНВ AII/1, на уровне ВПК.
2. Обработка, размещение и перевозка груза – металлопродукции
(проволока арматурная в рулонах), на уровне ВПК.
3. Управление операциями судна и забота о людях на уровне
ВПК.
4. Выполнение исследовательского задания: «Анализ
характеристик, определяющих эффективность оборудования
обработки балластных вод на морских судах».
2

3. Внешний вид судна «DON CHARLES ROBERT» и его характеристики

Основные характеристики
Тип судна – многоцелевое.
Номер IMO – 9197416.
Позывной – DUH3874.
Наибольшая длина – 98,86 м.
Ширина – 13,8 м.
Осадка – 5,6 м.
Флаг – Филиппины.
Класс – GL + 100 A5 ICE E3.
Регистр – Germanischer Lloyd.
Дедвейт – 4310 т.
Водоизмещение в полном грузу – 6196 т.
Водоизмещение порожнем – 1886 т.
Максимальная скорость – 14 узлов.
3

4. Графический план перехода

Общее время перехода: 13 суток 04 часа 55 минут.
Пройденное расстояние: 4100,9 морские мили.
Маршрут: рекомендованный (по локсодромии), расчёт путевых точек выполнен в
программе ЭКНИС Open CPN 5.0.0.
Карты и пособия: Британского Адмиралтейства.
4

5.

Выход из п. Мангалор
Районы плавания,
которым уделено
особое внимание
Заход в п. Элизабет
Основная сложность при
прохождении особых районов
плавания близость навигационных
опасностей.
5

6. Обработка и размещение груза на уровне эксплуатации

В данном рейсе судно перевозит металлопродукцию –
проволоку арматурную в рулонах.
Перевозка данного груза регламентируется:
Конвенцией СОЛАС-74, глава 6 (Перевозка грузов);
Резолюцией ИМО А.714(17) – Кодекс безопасной
практики размещения и крепления грузов (англ.
Code of safe practice for cargo stowage and securing,
2011);
Гамбурской Конвенцией ООН, 1978 г. «О морской
перевозке грузов»;
Характеристика груза
Правила безопасной морской перевозки генеральных
УПО груза – 0,31 м³/т.
грузов (РД 31.11.21.16-96);
Коэффициент трюмной укладки – 1,3.
Руководством 4-М «Общие и специальные правила
Размеры «тела» рулона 1,13 х 0,65 м;
перевозки грузов», которое содержит:
масса одного грузового места – 2,2 т.
1) Правила безопасности морской перевозки
Диаметр проволоки – 8,0 мм.
металлопродукции (РД 31.11.21.23-96).
Экономические показатели рейса
Общие эксплуатационные затраты рейса 94400 $;
Чистая прибыль 11790 $;
Рентабельность рейса 12,5%.
6

7.

Грузовой план судна
Port of loading
Name of vessel
DON CHARLES ROBERT
Mangolore
Country of flag
Philippines
Port of discharging
Type of vessel
General Cargo
Port Elizabeth
DWT
4310 mt
Draft
Total cargo
4054,6 mt
Fwd = 5,22 m; Aft = 6,02 m
Cargo
Reinforcing Wire in Rolls
Особенности погрузки:
— использована полная грузоподъёмность судна;
— груз грузится в трюм и твиндек;
— требуется сепарационный материал (крепёжный лес).
7

8.

Диаграммы статической и динамической
остойчивости, критерий погоды
Диаграммы статической и динамической остойчивости
Критерий погоды
Сравнение основных критериев остойчивости с требованиями IМО
№
Величина
1.
Начальная метацентрическая высота, исправленная на свободные
поверхности жидкостей, м
Плечо восстанавливающего момента при углах крена φ ≥ 30°
Максимальное плечо () должно достигаться при углах крена φm ≥ 25°
Площадь под ДСО от 0º до 30°, м рад
Площадь под ДСО от 0º до 40°, м рад
Площадь под ДСО от 30º до 40°, м рад
Критерий погоды
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Обозначения
IМО
Нац.
GMcor
hисп
GZ30
φm
S0÷30
S0÷40
S30÷40
l30
θm
S0÷30
S0÷40
S30÷40
Значения
IMO
≥ 0,15 м
≥ 0,20 м
≥ 25º
≥0,055м рад
≥0,090м рад
≥0,030м рад
≥1
Вывод: остойчивость и общая прочность обеспечены!
Факт.
1,57
1,04 м
54º
0,198м рад
0,338м рад
0,139м рад
4,096
8

9.

Анализ характеристик, определяющих эффективность
оборудования обработки балластных вод на морских судах
Актуальность:
Возникающее вследствие перемещения водяного балласта из одной области в другую
«биологическое загрязнение» (инвазия), может привести к бесконтрольному размножению
чужеродных видов морских организмов, вызвать угнетение или вытеснение местных видов,
распространение болезней и паразитов и другие проблемы.
В 2004 году IMO была принята Международная конвенция о контроле судовых балластных
вод и осадков и управлении ими («BWM-Конвенция»). Одно из требований конвенции –
установить систему управления балластными водами, чтобы убрать, обезвредить либо
избежать забора или откатки вредоносных организмов с балластными водами.
Цель исследования: выявление, анализ и оценка технико-экономических показателей
(критериев), необходимых для рационального выбора системы обработки балластных вод для
морских судов в соответствии с требованиями «BWM-Конвенции».
Объект исследования: судовые системы управление балластными водами.
Предмет исследования: технико-экономические характеристики судовых систем управления
9
балластными водами.

10.

Исследовательский раздел
Для достижения поставленной
цели необходимо
в работе решить задачи:
1. Выполнение обзора
международных нормативных
документов по балластным
операциям.
2. Рассмотрение нормативного
обеспечение балластных
операций в Российской
Федерации.
3. Проведение сравнительного
анализа систем обработки
балластных вод и на его основе
выявление, анализ и оценка
технико-экономических
показателей (критериев),
определяющих эффективность
указанного оборудования.
10

11.

Первая задача исследования:
Выполнение обзора международных нормативных документов по
балластным операциям
Международные конвенции
Резолюции IMO
MEPC.127(53)
Guidelines for ballast
water management and
development of ballast
water management plans
MEPC.252(67)
Guidelines for Port State
Control under the BWM
convention
Целью нормативных документов является грамотное
управление балластными операциями, таким образом,
чтобы убрать, обезвредить либо избежать забора или
откатки вредоносных организмов с балластными водами
или в осадке, и тем самым обеспечить защиту окружающей
среды.
11

12.

Вторая задача исследования:
Рассмотрение нормативного обеспечение балластных операций в
Российской Федерации
Российская Федерация присоединилась к «BWMКонвенции» в 2012 г. Постановление Правительства РФ от
28.03.2012 г. № 256.
В Российской Федерации уполномоченной организацией по
освидетельствованию судов на соответствие конвенции
является Российский морской регистр судоходства.
Российским морским регистром судоходства
разработаны и введены в действия нормативные
документы по балластным операциям:
1. Инструкция по разработке судовых руководств по
безопасной замене балласта в море. НД № 2-029901-003.
2. Руководство по применению требований Международной
конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и
управлении ими 2004 года. НД № 2-030101-030.
Национальные нормативные документы не расходятся с
требованиями «BWM-Конвенции» и имеют главную цель –
обеспечение экологической безопасности морской среды.
12

13.

Третья задача исследования:
Проведение сравнительного анализа систем обработки балластных
вод и на его основе выявление, анализ и оценка техникоэкономических показателей (критериев), определяющих
эффективность указанного оборудования.
Методы обработки балластных вод
Механические
Физические
Химические
Комбинация двух или более методов
Фильтрация.
Использование
мультигидроциклонов.
Обработка
ультрафиолетом.
Обработка ультразвуком.
Электролиз.
Озонирование.
Нагревание.
Электрохлорирование.
Обработка диоксидом хлора.
Обработка переоксидом водорода.
Обработка гипохлоритом натрия.
Обработка хлорной кислотой.
Коагуляция + магнитная сепарация +
фильтрация.
Фильтрация + обработка хлорной кислотой.
Фильтрация + электролиз.
Фильтрация + электролиз + обработка
ультразвуком.
Страны-производители
систем обработки балластных вод
Вопрос
выбора
систем
обработки балластных вод
должен
предшествовать
тщательный
техникоэкономический
анализ
определённого количества
показателей-критериев.
13

14.

Значения объёма балластных вод для разных типов судов
Производительность – один из основных критериев при выборе
систем обработки балластных вод.
14

15.

Сравнительный анализ систем обработки балластных вод
№ Производительность
п/п
системы
1.
До 3000 м3/час
Коррозионное
воздействие
Низкий коррозионный
эффект
Энергопотребление
100 кВт
1000 м3/час
Занимаемая
площадь
200 м3/час – 4 м2;
2000 м3/час – 15 м2
Электрохимическое
RWO Clean Ballast Вызывает коррозию
окисление
System, Германия
стальных металлов
(химическая)
Коагуляция + магнитная
Hitachi Clear
Низкий коррозионный
сепарация + фильтрация
Ballast System,
эффект
(комбинация методов)
Япония
22 кВт
1000 м3/час
200 м3/час – 4 м2;
2000 м3/час – 12 м2
1 кВт
1000 м3/час
200 м3/час – 20 м2;
2000 м3/час – 100 м2
Методы обработки
Фильтрация +
электролиз + обработка
ультразвуком
(комбинация методов)
Название
системы, страна
Ocean Guard
Ballast Water
Management
System, Норвегия
2.
200 – 6500 м3/час
3.
До 10000 м3/час
4.
До 10000 м3/час
Фильтрация + обработка
диоксид хлором
(комбинация методов)
Ecochlor Ballast
Water Treatment
System, США
Вызывает коррозию
стальных металлов
7 кВт
1000 м3/час
200 м3/час – 8 м2;
2000 м3/час – 11 м2
5.
До 10000 м3/час
Фильтрация +
электролиз
(комбинация методов)
Erma First SA,
Греция
Низкий коррозионный
эффект
50 кВт
1000 м3/час
200 м3/час – 2 м2;
2000 м3/час – 20 м2
ВЫВОД: Ни одна система не является универсальной, подходящей
для всех типов судов и условий эксплуатации. Поэтому искусство
судовладельца, во время постройки судна или его модернизации,
когда необходимо произвести замену балластного оборудования,
найти баланс рационального решения по выбору системы
обработки балластных вод, опираясь на указанные критерии.
15

16.

Выводы по исследовательскому разделу
1. Выполнен обзор международных нормативных документов по
балластным операциям. Установлено, что целью нормативных
документов является грамотное управление балластными операциями,
таким образом, чтобы убрать, обезвредить либо избежать забора или
откатки вредоносных организмов с балластными водами или в осадке, и
тем самым обеспечить защиту окружающей среды.
2. Рассмотрено нормативное обеспечение балластных операций в
Российской Федерации. Установлено, что новые нормативные документы
Российского морского регистра по управлению балластными водами
направлены на обеспечение экологической безопасности морской среды
и достижение качества сбрасываемой российскими судами балластной
воды в соответствии с современными международными требованиями.
3. Проведён сравнительный анализ систем обработки балластных вод и на
этой основе выявлены, проанализированы и оценены техникоэкономические показатели (критерии), определяющие эффективность
указанного оборудования, такие как, производительность; энергетическая
эффективность; массогабаритные характеристики; экономические
показатели; воздействие на окружающую среду и людей.
16

17.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
1. Выполнена комплексная проработка рейса судна (тип –
многоцелевое) Dwt = 4310 mt, следующего по маршруту порт
Мангалор (Индия) – порт Элизабет (ЮАР), согласно требованиям
Кодекса ПДНВ А-II/1, на уровне ВПК.
2. Описаны транспортные характеристики предложенного к
перевозке груза; указаны международные и национальные
документы при выборе технологии перевозки груза. Произведены
расчёты экономических показателей перехода.
3. Проанализировано управление операциями судна и забота о
людях.
4. Выполнен исследовательский раздел.
Спасибо за внимание!
17