Некоторые подробности драфт сюрвея

Любознательным - уже старпомам
и еще кадетам.

В мире миллиарды тонн грузов перевозятся на морских судах навалом. Очевидно, вопрос сколько груза погружено на судно или сколько с него снято всегда будет актуальным.
Это количество может определяться как береговыми измерительными комплексами, так и по осадкам судна – методом драфт сюрвея.
Организация измерений на берегу может оказаться громоздкой и компактный драфт сюрвей послужит хорошей альтернативой береговым измерениям. На современных терминалах нет проблем с организацией взвешивания груза, но тогда драфт сюрвей может оказаться, как показывает практика, весьма не лишним независимым (контрольным, если хотите) средством определения количества груза на судне.

Полезность драфт сюрвея вполне понятна. Остаётся только побеспокоиться о его разумно достижимых в настоящее время надежности и точности.
Непосредственными участниками драфт сюрвея являются старший (грузовой) помощник капитана судна и независимый сюрвейер.
За неточность определения количества груза сюрвейер никакой ответственности не несет, а вылететь с работы может только за несоблюдение им Инструкций head-офиса. Оставим его в покое.
А вот старпомам, пожалуй, стоит разобраться в проблемах драфт сюрвея подетальнее.
Итак, судно приняло в порту навалочный груз, количество груза определено оператором берегового измерительного комплекса и/или  независимым сюрвейером  и внесено в Коносамент.
В порту выгрузки новым оператором и/или новым сюрвейером определено количество груза меньшее чем в Коносаменте. Споры и простой судна. И оператор, и сюрвейер порта погрузки отсутствуют. Убытки и неприятности возникают при этом прежде всего у судовладельца. Очевидно, что борьбу за знание достоверного количества груза старпому нужно начинать заранее еще в порту погрузки. В порту выгрузки он будет защищать уже свои, а не  чужие цифры. Старпом, как единственный участник и погрузки, и выгрузки – ключевая фигура драфт сюрвея.
Устройство и специфику своего судна старпом знает лучше   сюрвейера самой звездной фирмы, остается только знать лучше него и методику драфт сюрвея.
Это несложно.
Наиболее полно существующие стандарты драфт сюрвея приведены в Международном Кодексе (адрес в Интернете:unece.org/energy/se/pdfs/ece_energy_19r.pdf).
Полистаем его.

ОБЩАЯ СХЕМА
 
Стандартная процедура требует до начала погрузки провести начальный сюрвей:
* Определить по маркам  углубления осадки и вычислить водоизмещение D_i;
* Замерить  уровни жидкого балласта и вычислить его количество Bl_i;
* Замерить уровни судовых запасов и вычислить их количество St_i;
* Выписать из судовых документов водоизмещение порожнем LS и вычислить так называемую «константу»:
 
Const = D_i - Bl_i - St_i – LS                                                          (1)
 
После погрузки требуется провести конечный сюрвей:
* Определить соответственно D_f , Bl_f,  St_f;
* Вычислить количество принятого груза:
 
Cargo = D_f - Bl_f – St_f - LS – Const                                             (2)
 
Обратим внимание, что при этом некая смесь (каждый раз разная) из погрешностей замеров и вычислений начального сюрвея войдет в Const, а затем волею случая может нейтрализоваться или усугубиться аналогичной смесью погрешностей конечного сюрвея. Результат по формуле (2) получается ненадежным, что и подтверждается практикой – Const не стабильна и иногда в весьма широких пределах.
Уверений Кодекса что если колебания Const не превышают 10%, то драфт сюрвей проведен качественно, недостаточно. Просто из рейса в рейс и при погрузке, и при выгрузке может повторяться одна (а может и не одна) и та же систематическая погрешность. Это моментально выявляется если сравнивать не только  результаты сюрвеев, а и результаты сюрвея с измерениями береговым комплексом.
Подставив в формулу (2) выражение для Const, получим:
Cargo = (D_f - D_i) – (Bl_f – Bl_i) – (St_f - St_i) – (LS – LS)                          (3)
Оказывается, количество принятого груза численно равно алгебраической сумме ИЗМЕНЕНИЙ водоизмещений, балласта и запасов между начальным и конечным сюрвеями.
Для  драфт сюрвея Const вовсе  ненужна и может применяться лишь при планировании рейса, чтобы, например, не пообещать перевезти груза больше, чем позволяется осадкой по грузовую марку.
Рассмотрим возможные погрешности в формуле (3).
Водоизмещение порожнем
В подавляющем большинстве случаев изменение LS между начальным и конечным сюрвеями не происходит LS – LS = 0 и погрешность здесь не возникает.
Тем не менее, бывают следующие варианты:
* Якорь был положен на грунт, а затем якорь-цепь потравлена (была перетяжка судна вдоль причала);
* Шлюпка была спущена (для замера осадок, например), а при конечном сюрвее была уже на штатном месте;
* Люковые крышки перед погрузкой были сняты и уложены на берегу (такие суда бывают), а при конечном сюрвее уже были на судне;
* Ну и наконец, забортный трап был опущен до упора на причал (бывает по недосмотру вахты), а затем приподнят над причалом или заменен легкой сходней.
В любом случае, по судовым чертежам и сертификатам на это оборудование можно заранее определить его массу и вычислять  изменение LS без (с точки зрения сюрвея) погрешностей.
 
 
Судовые запасы
Расходуемые судовые запасы пресной воды и провизии сбрасываются в судовые сборные цистерны, так что сумма запасов и загрязненных вод, принятая в начальном сюрвее, должна быть равна их сумме в конечном сюрвее, изменение равно нулю, и погрешность к грузу будет равна нулю.
Требование Кодекса определять количество запасов пресной воды и в начальном, и в конечном сюрвеях только провоцирует общую погрешность из-за погрешностей замеров и погрешностей тарировки судовых цистерн. Для целей драфт сюрвея эти замеры и вычисления  вредны.
По этой же причине не нужны замеры топлива и смазочного масла. Время наработки главного двигателя (если был, например, переход судна от причала к причалу), вспомогательного дизеля и котла известны по Машинному журналу, часовой расход ГСМ известен по паспортным данным механизмов, так что эти изменения можно вычислять практически без (с точки зрения сюрвея)  погрешностей.
Кстати, на многих судах для санитарных нужд используется не только пресная, но и забортная вода (примерно до 50 литров на человека в сутки), которая также оказывается в сборных цистернах практически полностью компенсируя обычный расход ГСМ.

Балласт
Ввиду изложенного выше, реальные проблемы точности возникают при вычислении груза по формуле:
Cargo = (D_f - D_i) – (Bl_f – Bl_i)                                        (4)
Погрешности в определении количества балласта наиболее громоздкая в описании тема, поэтому выделим ее в отдельную статью.
Для большинства судов и в большинстве случаев балласт судна на переходе можно откачать заранее до начала погрузки и тем более можно не менять его до конца погрузки. Изменение балласта будет равно нулю и излишняя погрешность для количества груза не возникнет.

ВОДОИЗМЕЩЕНИЕ СУДНА

Итак, далее рассматривается вполне реальный и довольно часто встречающийся  вариант:
_{Cargo = (}D_f - D_i)                                                           (5)
Водоизмещение судна определяется формой его корпуса и осадками при данной плотности забортной воды.

Плотность забортной воды
Процедура взятия проб и замеров плотности воды довольно полно изложена в Кодексе. Заметим только, что ареометр (хорошего качества) и стакан для проб (можно  и упрощенной формы) лучше иметь свои судовые. Это нивелирует погрешности от использования разных приборов в порту погрузки  и в порту выгрузки.
В примере, приведенном в Кодексе, плотность указана 1,0285 т/м³ , причем последняя цифра только угадывается. Там может быть и 4, и 6, то есть погрешность может достигать 0,0001  т/м³.
Для малых судов (грузоподъемность порядка 1000 т) это дает погрешность в количестве груза около 0,1 т. Для больших судов (Handysize – около 30 000 т груза) погрешность будет всего около 5 т, а на суперах (Capesize, 100-150 тысяч тонн груза) погрешность будет порядка 10-15 тонн.
Это вполне приемлемо и сегодня, и в будущем.  Организовывать более точные измерения не нужно.

Замер осадок
Собственно говоря, в большинстве случаев никакого замера не производится, осадки визуально оцениваются по очень грубой (дециметровой, полуфутовой)  шкале марок углубления:
* В средней части судна - под острым углом в узкой щели между бортом судна и причалом или в акробатических позах со штормтрапа с морской стороны;
* В оконечностях - прищурившись с причала, дистанционно на половину ширины корпуса судна.
Все это зачастую делается при неблагоприятной погоде, взволнованной поверхности акватории, плохой освещенности. Да и техническое состояние марок углубления и точность расположения их кромок по высоте нередко заставляют желать много лучшего.
Погрешность такого определения 1-2 см отнюдь не редкость (случается и хуже!).
Между тем, число тонн на 1 см осадки  на малых судах около 5 т, на больших до 40 т, а на суперах до 70-80 т и погрешность в десятки, а то в сотню-другую тонн груза вполне вероятна.
Для целей безопасности мореплавания марки углубления обычно вполне хороши, однако для целей драфт сюрвея (коммерческих! – цена груза 100, 500,  а то и 1000 USD за каждую  тонну) они вовсе не годятся.
У судна на плаву начало оси «Z» для расчетов гидростатики находится под водой и недоступно как база для замера осадки.
На судне вдоль верхней палубы  у борта в доке должны быть приварены планки (аналогичные палубной линии над диском Плимсоля), возвышение которых над килем в доке же можно измерить с точностью до 1 мм. (Внимание! Ввиду судостроительных допусков, в том числе на высоту борта, возвышение планок должно браться фактическое, а не расчетное.)
Стоя на палубе, в комфортных условиях, с помощью устройства на основе обычной рулетки и успокоительной трубки  (аналогичного указанным в Кодексе) можно  измерять надводный борт от планок с точностью до 1 мм и вычислять затем осадку с погрешностью  до 1-2 мм, то есть по количеству груза до 1 т на малом судне, до 10 т – на большом и до 15 т – на супере.
Еще лучше иметь на борту лазерную рулетку с осреднителем замеров,  которая даст надежный результат замеров от планок до воды даже если во время замеров будет покачиваться и само судно.
Если вы считаете эти мероприятия громоздкими, то примите во внимание, что сомнения и споры при обычном «определении» осадки занимают больше времени, чем бесспорный инструментальный замер.
Если это вас не убеждает, то попытайтесь визуально определить с приемлемой точностью (1 см) осадку на фото 1 при прекрасных погодных условиях. Считаете что это удалось?
Тогда попробуйте то же, на фото 2. Решились  на какое-либо значение? А теперь обратите внимание, что верхняя кромка марки «4М» (это 410 см) совпадает с нижней кромкой марки «42» (а это 420 см). Так какая же осадка в действительности?
Такого рода случаи отнюдь не единичны на самых разных судах. Автору случалась недоумевать  и на Панамаксах. А между тем в неопределенности оказываются десятки, а то и сотня-другая тонн груза, десятки и сотни тысяч долларов. Зависимость от чужих огрехов весьма неприятна.
Понятно, что и груз, и деньги не ваши собственные. И если вы по-прежнему остаетесь сторонником не ИЗМЕРЕНЕНИЯ осадки, а ОПРЕДЕЛЕНИЯ ее «морским выпуклым глазом», то эта статья не для вас, но хотя бы задумайтесь о своей профессиональной чести и хоть какой-то ответственности перед судовладельцем.

Форма корпуса
При продвинутых способах постройки судов для описания формы корпуса используется математическая модель, точное вычисление водоизмещения по которой не представляет труда.  Заметим только, что электронная версия этой матмодели должна быть на борту судна.
Здесь рассмотрим суда традиционного способа постройки, когда форма корпуса описана Теоретическим чертежом, который разрабатывается на стадии еще эскизного проектирования, как правило,  с 10-ю теоретическими шпангоутами.
На стадии технического проекта  выполняется уточненный чертеж с 20-ю шпангоутами, по которому вычисляются  уточненные гидростатические данные судна.
Дальнейшее  уточнение чертежа (особенно в оконечностях) бывает на стадии рабочего проекта и здесь же вычерчивается Плазовый корпус для верфи в укрупненном масштабе с полным набором практических шпангоутов. Гидростатические данные, как правило, не пересчитываются.
При вычерчивании на плазе в масштабе 1:1 вносятся дополнительные уточнения и издается Таблица плазовых ординат.
Ну и наконец, сборка судна на стапеле внесет очередные коррективы в форму корпуса, что косвенно отразится в сдаточном Акте главных размерений судна.
Системный анализ изменений формы корпуса в указанных обстоятельствах вряд ли возможен. Примем на веру отдельные мнения  специалистов, что погрешность вычисления водоизмещения по Таблице плазовых ординат не превысит 0,1%, то есть по грузу около 1 т на малых судах, около 35 т на больших   и до 100-150 т  на суперах. Не исключено, что для  отдельных судов потребуется учесть и отклонения по Акту главных размерений.
Между тем, проектанты судов в подавляющем большинстве случаев используют для расчетов гидростатики Теоретический чертеж технического, а то и эскизного проекта.
Или такой вот случай. Для судов старой постройки массово пересчитывались Информации об остойчивости (а в них и гидростатика) по требованиям МК СОЛАС. Для одной группы судов это делало одно проектное бюро, для других судов той же серии – другое (может есть и третье, но пока не попалось). Расчет количества груза по разным Информациям при одних и тех же исходных данных дал разницу в 30 т при общем количестве груза около 3000 т.
Для точности вычисления мореходных качеств судна все это не важно, но, как и в случае с марками углубления, совершенно не приемлемо для нужд драфт сюрвея, о которых проектантам никто ничего никогда не говорил.
Для строящихся судов может стать нормой выполнение всех расчетов гидростатики для эксплуатационных документов по Таблицам плазовых ординат. Для эксплуатирующихся судов желательно заказать такую гидростатику специально для драфт сюрвея без переиздания (возможно) остальных действующих документов.
Не исключено, что для ряда судов результаты окажутся достаточно близкими к прежним, но затраты не следует считать напрасными и в этом случае – появится доказательность сведения погрешностей к минимуму.
 
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ   ИТОГИ

Как следует из изложенного, обычная запись результатов драфт сюрвея типа 13473,685 и даже 3473,685 т груза нелепа. Три цифры после запятой всегда фикция. Псевдоточность только уводит от подлинных проблем драфт сюрвея. Беспокоиться нужно о трех цифрах перед запятой.
В Кодексе сказано, что определение количества груза драфт сюрвеем с точностью до 0,5% мировой практикой принято.
Это не очень ясно. Вот если бы кто-то знал истину, то тогда ± 0,5% было бы понятно.
Береговые измерения определили 20 100 т груза, а драфт сюрвей дал 20 000 т. Разность не превышает 0,5%, а истинное значение  –  меньше  меньшего или больше большего? Или все-таки между?
Если разность больше 0,5%  – чему  верить? Арифметически подгонять? А куда?
Груз порядка 20 000 т  и 0,5% это 100 т. Даже при очень скромной цене 100 USD за 1 т либо продавец, либо покупатель будет ущемлен на 10 000 USD. Согласен ли ущемленный на компенсацию в виде заверения о принятой мировой практике? Может его сначала нужно спросить?
Понятно, что спрашивать согласие должны не старпом и не судовладелец, но и право вольно распоряжаться чужим грузом весьма сомнительно.
Пожалуй что специалистам логистики пора разделить драфт сюрвей на «сюрвей – проформу» (грубоватая оценка количества груза) и «сюрвей – ИЗМЕРЕНИЕ» количества груза.
Ещё раз подчеркнём, что совсем отказываться от драфт сюрвея нельзя. Он нужен хотя бы  как независимый контроль за береговым измерительным комплексом – там свои любопытные «подробности» и  результаты его измерений отнюдь не бесспорные истины.
Если судно используется и как измеритель количества навалочного груза, то КАЖДАЯ погрешность драфт «сюрвея  –  измерения» приемлемыми усилиями должна быть сведена к минимуму. На малых судах достоверными могут быть целочисленные единицы тонн груза, на больших судах – десятки, а на суперах – сотни.
В случае появления интереса у читателей, они могут обратиться к последующим статьям, которые будут посвящены уточненному вычислению слагаемым D_f-D_i и Bl_f-Bl_i в формуле (4).

 
Фото 1.(Вариант)
 
Фото 1.(Вариант)

Фото 1.

Фото 2.

 
 
РАСЧЕТ ВОДОИЗМЕЩЕНИЯ ПРИ  ДРАФТ СЮРВЕЕ
 
Водоизмещение судна определяется формой его корпуса и осадками при данной плотности забортной воды.
Проблемы с формой корпуса, плотностью воды и точностью замера осадок рассмотрены в предыдущей статье «Некоторые подробности  драфт сюрвея», здесь же рассмотрим проблемы точного расчета водоизмещения.
 
 
РАСЧЕТНАЯ ВАТЕРЛИНИЯ

Посадка  судна однозначно определяется следом ватерлинии на его корпусе.
Все суда на плаву имеют больший или меньший изгиб в продольном направлении, более или менее изменяющийся при изменении количества и расположения груза, жидкого балласта и судовых запасов.
Примем форму корпуса неизменной и тогда будет изгибаться ватерлиния, что математически абсолютно адекватно, но гораздо удобнее для анализа.
Изгиб ватерлинии бывает с одной точкой перегиба (параболовидная форма как на рис.1) и с двумя, а то и тремя точками перегиба (S-образная форма).
Международным Кодексом  драфт сюрвея (адрес в Интернете: unece.org/energy/se/pdfs/ece_energy_19r.pdf) предусматривается замер осадок по маркам углубления всего в 3-х точках по длине судна T_f, T_m, T_a и форма изгиба из-за этого остается неизвестной.
Осмыслив формулы Кодекса для поправок к упомянутым Т, поймем  что требуется соединить точки T_f и T_a прямой линией и, продолжив ее до перпендикуляров судна, получить осадки d_f и d_a на перпендикулярах, а проведя параллельную линию через T_m, получить осадку на миделе dm. Предполагается, что осадки d лежат на параболической ватерлинии.
Стрелка изгиба ватерлинии равна
 
f=d_f+d_a/2-d_m f =    d_f +  d_a -    d_m (1)
2
 
На  рисунке ясно видно, что при этом получаются погрешности и тем большие, чем больше стрелка изгиба и дистанции  l_f , l_m , l_a от линий марок углубления до перпендикуляров и миделя.

Точные значения дистанций
С чертежом Общего расположения судна пройдитесь вдоль  причала и по палубе, на пальцах пересчитывая количество шпаций от ближайших главных поперечных переборок судна до соответствующих линий марок углубления – только так вы надежно определите, на каких практических шпангоутах размещены марки. Случающиеся на судне чертежи нанесения марок бывают  недостоверными, не являющимися отчетными.
Теперь очень хотелось бы, но ни разу не удалось, увидеть указание проектанта на сколько миллиметров в нос или в корму отстоят перпендикуляры и мидель Теоретического чертежа от ближайших к ним практическим шпангоутов.
С помощью Теоретического чертежа вычислите это взаиморасположение сами и только после этого вы сможете правильно определить дистанции l_f , l_m , l_a.
Бывают Теоретические чертежи без нанесенных практических шпангоутов или чертежей на судне просто нет. Добейтесь от проектанта запросом точной официальной информации об этой взаимосвязи. Косвенные признаки могут оказаться недостоверными.
Для драфт сюрвея нужны только и исключительно перпендикуляры и мидель Теоретического чертежа,  так как гидростатика судна рассчитана по этому чертежу.
Несмотря на довольно обширную практику, ни разу не удалось увидеть в Информациях об остойчивости грамотную запись «Длина судна между перпендикулярами Теоретического чертежа …м».   А вот видеть там чужое LBP ( из Правил о грузовой марке) приходилось. Более того, встречались случаи, когда  старательной рукой некоего инспектора с заверением «мокрой» печатью верные цифры исправлялись на неверные.
Длина судна между  перпендикулярами LBP для драфт сюрвея – это длина на Теоретическом чертеже по КОНСТРУКТИВНОЙ ватерлинии, а середина этой длины и есть нужный мидель.
В Кодексе LBP трактуется неверно – как длина по ГРУЗОВОЙ ватерлинии. Неверно  трактуется и мидель – взята середина длины по СПЕЦИАЛЬНОЙ ватерлинии (прочтите в Правилах о грузовой марке).  Диск Плимсоля обозначает (если он еще и правильно установлен) совсем другой мидель, к драфт сюрвею не имеющий никакого отношения.
Вступая в должность на судне, не сочтите за труд, еще и еще раз разберитесь с дистанциями, составьте Схему дистанций или проверьте её, если она есть. Это важно.
Руководствуясь Кодексом, сюрвейер в порту погрузки неверно взял положение миделя и ошибся в количестве груза на несколько десятков тонн. Сюрвейер в порту выгрузки, тоже чтя Кодекс, повторил ошибку, и количество груза у обоих сошлось. Вот только есть еще взвешивание груза береговым комплексом! Оно то и покажет, что оба сюрвейера не правы. Опять споры, опять простой судна.
(Кстати, с осадками похожая история: должно быть точное знание от верхней или от нижней кромки киля рассчитана гидростатика и какая толщина киля при этом принята расчетчиком. Иначе может опять возникнуть ненужная погрешность хотя и всего лишь в несколько тонн груза.)

Осадка средняя
Перейдя к рис.2, который наглядно изображает суть требований Кодекса, увидим, что прямая  d_f - d_a считается линией дифферента TRIM, а  параллельная ей касательная считается отсекающей носовой и кормовой параболические клинья (заштрихованы), равные по объему друг другу.
Центр объема каждого параболического клина для прямоугольного в плане корпуса возвышается над касательной точно на 3/10f. Поскольку оконечности судна в плане скруглены и центр объема поэтому несколько снижается, то в Кодексе его положение экспертно уменьшено до 2,5/10, то есть до ¼ f.
Эквивалентная параболической прямая ватерлиния пройдет через центры объемов параллельно  d_f - d_a и средняя осадка окажется равной
МММ= d_m + ¼ f                                               (2)
В Кодексе зачем-то в это выражение подставлено выражение для f и получена математически адекватная, но полностью затеняющая физический смысл безликая формула
МММ = 1/8 (d_f + 6d_m + d_a )                                    (3)
Понятно, что старпом должен вычислять осадку только через f, одновременно наблюдая за функционально важной для судна стрелкой изгиба, знать которую на некоторых судах прямо требуется Информацией о прочности.
Здесь Кодекс снова допускает ряд погрешностей: построения по реальным замерам осадок в 5 точках по длине судна никогда не давали параболической ватерлинии, а детальные расчеты по Масштабу Бонжана не давали ни равенства объемов клиньев, ни коэффициента ¼. Отклонения бывают как небольшие, так и существенные. Лотерея.
Некоторые сюрвейерские фирмы, пытаясь уточнить формулу (3), для судов полных образований считают S-образный изгиб неизбежным и всегда берут для них 1/3 f:
МММ = 1/6 (d_f + 4d_m + d_a)                                              (4)
Другие полагают изгиб всегда параболическим, но для судов полных образований клинья не скругляют и всегда берут 3/10 f:
МММ = 1/20 (3d_f + 14d_m + 3d_a)                                       (5)
Похоже, что интервал   1/4 - 1/3 охватывает весь диапазон возможных изменений коэффициента для f, но, к сожалению, никто не указывает границу между полными и острыми обводами. По вкусу сюрвейера в порту погрузки? Но его может не разделить сюрвейер в порту выгрузки или оператор берегового измерительного комплекса. А ведь чем больше алгебраическая разность между стрелками изгиба судна с грузом и без груза, тем больше неопределённость с количеством груза.
Господа старпомы, понаблюдайте за стрелкой изгиба вашего судна и сами оцените разницу в тоннах груза при применении разных формул.
В Кодексе дана рекомендация  «уточнять» коэффициент по некоему Графику для Фактора. Нанесите на него точки фактора 0,75 и 0,67 (соответствуют 1/4 и 1/3 ) и увидите, что при коэффициенте полноты ватерлинии менее 0,65 Кодекс считает изгиб всегда параболическим (и даже хуже), а при коэффициенте более 0,85 всегда  S-образным (и даже хуже), а между ними изгиб непонятной формы.
Никакой ясности Кодекс не вносит, вопрос остается открытым. Поиск новых формул продолжается, но необходимая точность (1-2 мм) все еще не достигнута.
Между тем, неопределенность с коэффициентом для f, как и остальные упомянутые выше   погрешности, полностью устраняются инструментальными замерами осадок в 5 точках по длине судна.
Напомню, что времени это займет (с учетом дискуссий на каждой из 3-х точек при обычном «чтении» марок) не больше, чем при инструментальных  и поэтому бесспорных замерах в 5 точках.
Раньше изогнутая ватерлиния по 5 точкам вычерчивалась с помощью гибких реек или лекал. Трудоемко и для драфт сюрвея неприемлемо. Теперь же компьютерная программа может легко и точно аппроксимировать ватерлинию в полиномиальный ряд, дающий и форму изгиба, и точные значения осадок в любой точке по длине судна.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ВОДОИЗМЕЩЕНИЯ

Допустим,  что слепым случаем сюрвейер, руководствуясь Кодексом, получил всё-таки значения MMM и TRIM  с удачной точностью.
Далее Кодекс требует выписать из Таблицы гидростатики ровного киля при осадке МММ значения водоизмещения Δ, числа тонн на 1 см осадки ТРС и положения центра площади ватерлинии по длине судна LCF. Пусть его ждет еще одна удача – Таблица рассчитана достаточно точно. И даже при этом возможны излишние погрешности: при больших дифферентах на корму у судов с бульбом он будет хотя бы частично над водой, а из Таблицы будет взят погруженным или, наоборот, - кормовой подзор погружен, а взят будет всплывшим.
Затем Кодекс требует повернуть ватерлинию вокруг точки  LCF до положения нового ровного киля и по элементарной формуле пропорции  вычислить  изменение осадки в метрах  х = LCF / LBP ∙ TRIM, а затем и первую поправку к табличному водоизмещению в тоннах
Δ1 = LCF / LBP ∙ TRIM ∙ 100 ТРС                                                    (6)
Еще со времен классиков теории корабля известно, что формула точна только для условного судна с прямостенными по всему периметру ватерлинии бортами и допустима для решения уравнений плавучести при дифферентах не более 1% LBP (а для некоторых судов даже до 0,5%).
Для целей драфт сюрвея точность должна быть гораздо выше, а тут еще и фактические дифференты достигают 3, а то и 5% (для судна без груза, например).
Для учета непрямостенности бортов Кодекс предлагает вторую поправку к табличному водоизмещению:
Δ2 = 50 / LBP ∙  TRIM2 ∙ (МТС₊ - МТС_-)                                                    (7)
что по сути означает приближенным дифференцированием найти скорость изменения дифферентующего момента МТС (значения которого тоже неточны) в диапазоне всего 1м (от 0,5м вниз от МММ до 0,5м вверх от МММ), а затем приближенно же проинтегрировать ее, но уже в диапазоне фактического дифферента.  Для судна без груза при значительных дифферентах это снова возможные существенные погрешности.
Искомое Кодексом водоизмещение получается по формуле:
D = Δ + Δ1 + Δ2,                                                  (8)
все слагаемыe которой, как видим, могут иметь излишние погрешности. Формула не гарантирует надежность результата.
В то же время ВСЕ суда, согласно п. 2.1.3.4  Резолюции ИМО А.749(18) должны иметь Таблицу гидростатики, позволяющую без приблизительных расчетов, простой интерполяцией определять водоизмещение во всем диапазоне возможных при эксплуатации дифферентов.
Суда, на которых будут упорно аппроксимировать ватерлинию всего по 3 точкам, должны быть снабжены, по крайней мере, Таблицей гидростатики с дифферентом. Расчеты по формулам (6), (7), (8) должны быть исключены во всех случаях. Это, кстати, уменьшит и длительность расчетов.
Обратите внимание, раз уж для получения Таблицы ровного киля форма корпуса описана для ЭВМ, то получить Таблицу с дифферентом можно копеечными затратами. Судовладельцы, вероятно по незнанию, экономят, а Классификационные общества, по неизвестным причинам, массово допускают отсутствие на судах такой Таблицы, игнорируя требования МК СОЛАС.
Суда, на которых все-таки предпочтут ватерлинии в виде полиномиального ряда, должны иметь (тоже копеечными затратами) Таблицу условных объемов корпуса по шпациям (аналог Масштаба Бонжана) в электронном виде.  Водоизмещение можно будет получать без ненужных погрешностей, использовав электронную же изогнутую ватерлинию.
На судах, форма которых описана матмоделью, для получения корректного значения водоизмещения вообще необходимо лишь знание фактической плотности забортной воды и осадок в 5 точках по длине судна.
 
ВЫВОДЫ

Существующие методики драфт сюрвея основаны на гидростатике вполне достаточно точной для оценки безопасности мореплавания. Специфическая – коммерческая - цель драфт сюрвея требует расчетов повышенной точности. Ничто не препятствует использованию затем этих расчетов и в других целях.
Наметившаяся предельная погрешность в определении количества груза драфт сюрвеем до 0,1% может и должна быть достигнута. Для этого судовладельцам необходимо всего лишь (несложно и недорого) обеспечить возможность инструментальных замеров осадок в 5 точках по длине судна и снабдить суда качественными данными по гидростатике.
Упорствующим в измерении осадок только в 3 точках необходимо снабдить суда хотя бы Таблицами гидростатики с дифферентом.
Давно пора изживать практику использования архаичных приблизительных расчетов.
Как не потерять точность на судах где между начальным и конечным сюрвеями приходится оперировать жидким балластом  –  в следующей статье.

Рис. 1 Определение осадок d на перпендикулярах судна.

Рис. 2 Определение средней осадки МММ

ЖИДКИЙ БАЛЛАСТ  ПРИ  ДРАФТ СЮРВЕЕ

Любознательным - уже старпомам
и еще кадетам.

 
В предыдущих статьях «Некоторые подробности драфт сюрвея» и «Расчет водоизмещения при драфт сюрвее» показано, что для возможно более точного измерения драфт сюрвеем количества навалочного груза на судне, КАЖДАЯ возможная погрешность должна быть минимизирована.
В настоящей заключительной статье рассмотрим возможности минимизации погрешности при определении ИЗМЕНЕНИЯ  количества балласта между начальным и конечным сюрвеями, ну и сделаем обобщенный вывод о драфт сюрвее.
Очевидно, что чем меньше изменение балласта Bl_f - Bl_i, тем меньше погрешность при вычислении этого изменения. А уж когда балласт вовсе не меняется – погрешность к грузу вообще равна нулю.
Сначала попытаемся уменьшить изменение балласта по крупному - целыми цистернами.
 
ОПЕРАТИВНЫЙ БАЛЛАСТ

Совершим виртуальный рейс за навалочным грузом на судне неограниченного района плавания, к примеру, 120 м длиной, имеющем, помимо форпика и ахтерпика, 5 пар днищевых цистерн балласта (около 1500 т) и 5 пар подпалубных цистерн (около 1000 т).
В преддверии жесткого шторма в океане (длина волн сопоставима с длиной судна) все днищевые и подпалубные цистерны были запрессованы балластом по требованиям Информации о прочности. Требования Информации об остойчивости при этом выполняются с запасом.
Шторм не вечен, да и наше судно, неуклонно продвигаясь к порту погрузки,  вошло в закрытое море, длина волн стала 2-3 раза короче длины судна. По требованиям Информации об остойчивости необходим балласт всего в 4-х парах днищевых цистерн (около 1200 т); требования Информации о прочности выполняются при этом с запасом.
В припортовых и портовых водах для обеспечения остойчивости (валкость, нормированный угол крена от ветра) и прочности (уже на практически тихой воде) балласт на нашем судне  вообще не требуется.
Необходимо, однако, иметь нормальную посадку для обеспечения маневренности на малых ходах (погружение гребного винта, управляемость, достаточность видимости из ходовой рубки), а возможно  для сохранения работоспособности механизмов и для обеспечения проходного (мосты, причальные грузовые устройства) надводного габарита судна. Для нашего судна в этом случае необходимо всего 3 пары днищевых цистерн (около 900 т балласта).
Этот минимально возможный балласт и назовем «оперативным». У иного судна в процентах к полному он будет больше, а у какого-то вообще не потребуется. Оперативный балласт  по мере погрузки должен откачиваться полностью, если востребована полная грузоподъемность судна, или частично, если будет приниматься меньший груз.
Теперь старпому остается только доказать сюрвейеру, что между начальным и конечным сюрвеями
- остатки балласта в «пустых» цистернах не изменились;
- из «полных» цистерн откачан такой-то объём оперативного балласта.
Но об этом позже.
А пока ремарка для разгружающегося судна: и в этом случае может быть определено некоторое минимально достаточное количество оперативного балласта.
Пусть это будет, к примеру, также 900 т, которые могут быть приняты по мере разгрузки между начальным и конечным сюрвеями. Производительность балластных насосов 2 х 162 м³/ч  и после проведения замеров конечного сюрвея всегда найдется 2 часа до отхода судна для закачки 600 т балласта в оставшиеся 2 пары «пустых» днищевых цистерн. Безопасный по остойчивости выход в открытое море будет обеспечен, а если есть угроза тяжелого штормования, то затем  за  3 часа добавить еще 1000 т балласта в подпалубные цистерны тоже можно успеть без проблем.
Изменение балласта минимизировано.
Теперь отдельно по каждой цистерне.
 
ОБОРУДОВАНИЕ ЦИСТЕРН
Очень важный момент! Ведь по одной единственной точке замера, да еще и полученной вслепую, нужно будет судить обо всем объеме балласта в цистерне.
Замерная трубка должна обеспечивать доступ футштока (практически по вертикали и без изгибов) до самой нижней точки цистерны: необходимо измерять УРОВЕНЬ НАЛИВА. Трубка должна располагаться в кормовой части цистерны.
Разделим цистерны на два вида – имеющие плоскую часть дна (днищевые) и не имеющие такой части (форпик, ахтерпик, подпалубные).
Если в цистерне первого вида замерная трубка расположена у борта судна, нужно добиться ее переноса в точку палубы над плоской частью днища. В противном случае футшток в виде жесткого стержня будет втыкаться в скругление скулы с недомером уровня налива, а футшток в виде рулетки с грузиком, изгибаясь при скольжении по закруглению скулы, даст вместо качественного замера  «голубую муть».
В цистернах второго вида из-за их конструктивных особенностей часто не удается обеспечить полную глубину опускания футштока. Величину этого недомера необходимо определить при постановке судна в док.
Для всех цистерн в доке же необходимо определить фактическое возвышение палубы над точкой нулевого уровня как контрольную глубину опускания футштока.
Координаты замерной трубки от переборок цистерн в плане и величины контрольных глубин должны быть преданы проектанту для расчета Таблиц объемов цистерн. Без сопровождения этими данными Таблицы объемов превращаются в шифрованную головоломку.
Дополнительные требования к оборудованию цистерн возникают из специфики корректного замера уровней.
 
ЗАМЕР УРОВНЕЙ
Судно стало под погрузку с большим дифферентом на корму. На футштоке в цистерне появилась четкая черта уровня 9 см. По таблице объемов это 3 м³ балласта. Замерим глубину опускания футштока. Высота борта и погибь палубы плюс толщина палубы и высота палубной втулки, а теперь минус глубина опускания - оказывается недомер футштоком 18 см! Бывает и меньше, но бывает и больше. Значит, попалась конструкция трубки не сквозная, а с донышком и боковым вырезом. Конец трубки сгнил, и в ремонте его срезали, а затем не восстановили, а приварили новое донышко как проще - по срезу. И так - в каждом ремонте.
При глубине налива 9 + 18 = 27 см по Таблице объемов это 30 м³ балласта. Так сколько же фактически - 3 или 30?
Пока это не важно. Главное - изменится ли количество балласта к конечному сюрвею .
Погрузка закончена, дифферента нет. Замер в этой же цистерне дает четкий 0. Балласт растекся по днищу или откачан? Недоказуемо ни то, ни другое.
А ведь такое случается не в одной цистерне. Драфт сюрвей при этом даже не проформа, а просто «липа».
 
Донышки трубок надо срезать и тем открыть трубки для свободного прохода футштока. При сквозной трубке под ней на днище предусматривается наварыш. В идеале и он не нужен. Просто используйте футшток, конец которого обтянут кожей (резиной, пластмассой), при замерах защищающей от повреждения лакокрасочное покрытие днища внутри цистерны.
На другом судне при начальном сюрвее с большим дифферентом на корму, но с нормальными трубками, замеры уровня были 2-3-4 см, что даёт пренебрежимо малое количество балласта.
При конечном сюрвее дифферент оказался даже немного на нос, замер уровня в каждой из цистерн стал другим, но порядок цифр тоже от 0 до 3-4 см. Что  случилось? Балласт не перетек так как забиты, заилены перетоки?  Или увеличился из-за медленной водотечности корпуса (фильтрация)? Или не держат клапаны балластной системы? А может нечаянная ошибка механиков при операциях с    системой? Снова неопределенность с десятками тонн балласта.
Свободное перетекание остатков балласта должно быть тщательно проверено при приемке судна из новостроя или ремонта. Между ремонтами экипажу нужно хотя бы эпизодически промывать перетоки путем закачки-откачки небольшого количества чистой забортной воды.
Особенно интенсивной должна быть промывка после балластировки взмученной водой устьев рек, прибойной зоны и т.п. Такой балласт должен быть заменён чистым в самое ближайшее время для предотвращения оседания взвесей на днище цистерн.
 
Некоторые суда после загрузки получают дифферент на нос и замеры в кормовых трубках   покажут нулевой уровень балласта. Не надо  гадать, перетекли те же остатки или увеличились, а то и вовсе испарились. На таких судах необходимы замерные трубки и в носовой части днищевых цистерн.
В цистернах второго вида вторая трубка может не устанавливаться, но остатки балласта должны быть такой величины, чтобы и при дифференте на нос был возможен реальный замер в кормовой трубке. Свободные поверхности этих остатков не окажут практически никакого влияния на остойчивость, а величины их практически не уменьшат грузоподъемность судна.
 
С нижними уровнями балласта мы разобрались, перейдем к верхним.
Замер «полных» цистерн обязателен так же как и «пустых».
 
До замера «полной» цистерны пробка измерительной трубки должна быть открыта, обеспечив свободный слив балласта из трубки по ее верхнюю кромку. Не мучайте цистерну и систему запрессовкой - воздушная подушка в цистерне все равно будет неизвестного объема.
Замер уровня в «полной» цистерне должен производиться при естественно свободной поверхности балласта, без влияния сжатой воздушной подушки. Допрессуете цистерну после драфт сюрвея.
Только будучи уверенным в корректном определении изменения уровней налива балласта, можно переходить к корректному определению изменения его объема.

ТАБЛИЦЫ ОБЪЕМОВ ЦИСТЕРН
Таблица объемов каждой цистерны должна предваряться (помимо данных об измерительной трубке) Схемой цистерны с ее геометрическими характеристиками. Расшифровывать мелкомасштабные общие схемы или копаться в рабочих чертежах (к тому же часто на судне они отсутствуют) у сюрвейера времени нет. Схема даст возможность всегда получить корректное представление о конфигурации свободной поверхности балласта в цистерне с учетом выступов, уступов, вкладных цистерн,   шахт эхолотов, сточных колодцев трюмов и т.п. Даже для простейшей днищевой цистерны - от борта до диаметрали и от переборки до переборки - бывает потребность знать радиус скругления скулы или степень  сужения цистерны к носу или корме.
 
Таблица объемов должна рассчитываться только и исключительно по Плазовым ординатам и только от наинизшей точки/плоскости цистерны до наивысшей   точки измерительной трубки. Первая колонка должна называться (и быть!) «Уровень налива». Всяческие «Отсчет по футштоку», «Деление метроштока», «Уровень» «Sound» и т.п. не однозначны, не информативны.
Очень нужен в Таблицах диапазон расчетных дифферентов судна заведомо достаточным - от возможного на нос при полной грузоподъемности до большего, чем у судна порожнем (остатки судовых запасов, как правило, его увеличивают).
Сотни пересмотренных Таблиц и в большинстве из них диапазон короче нужного. Сюрвейерские общества рекомендуют при этом каждый раз балластировкой вгонять фактический дифферент судна в рамки имеющегося в Таблицах. Вряд ли эту рекомендацию можно назвать разумной. Очевидно, что целесообразнее один раз на всю оставшуюся жизнь судна досчитать Таблицы.
Стандартный коэффициент проницаемости цистерн (0,98 и т.п.) не должен применяться в Таблицах для драфт сюрвея. Объем набора корпуса, трубопроводов (включая транзитные), шахт, колодцев и прочее должен браться по конструктивным чертежам и корректно распределяться по высоте цистерны. Краткий перечень учтенных вычитаемых объемов необходимо привести на Схеме цистерны. Кропотливо, но ведь совсем не сложно!
 
Пример: Простейшая цилиндрическая цистерна - от борта до диаметрали 6,5м и от переборки до переборки 19,8м при радиусе скругления скулы 0,5м. На одном судне в Таблице объемов (Буклет весь в заверительных подписях и штампах) при уровне налива 0,5м объем указан 62,87 м³, а на другом судне той же серии, но с Буклетом другой проектной организации (тоже подписи и штампы), указан объем 60,61 м³, а таких цистерн 8. Почти 20 т разницы  при грузоподъемности судна всего-то 3000 т.
В Буклетах уровни налива новомодно даны через 1см. Можно было бы распечатать их и через 1мм – точность Таблиц от этого не улучшится.
Неоднозначность результатов замеров уровней налива и небрежные Таблицы объемов могут начисто смести все другие усилия по уточнению количества груза на судне. Старпом всегда будет бит в спорах о недостаче груза.
При корректных замерах и Таблицах  можно убедительно доказывать как неизменность остатков балласта, так и величину изменения балласта.
Объем балласта между верхним и нижним уровнями налива определяется по Таблицам. Плотность принятого балласта всегда известна по пробам забортной воды для вычисления водоизмещения. Для определения плотности балласта, откачиваемого по мере погрузки, нужно иметь пробоотборник, который приспособлен для ввода в замерную трубку.
Таким образом, изменение количества балласта между начальным и конечным сюрвеями можно и, следовательно, нужно учитывать вполне корректно.
С учетом предыдущих статей вот, пожалуй, и все основные проблемы драфт сюрвея. Остальные детали можно решать по ходу процесса.
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Драфт сюрвей был, есть и будет. Однако, совместными усилиями его методику пора поднять на более высокий уровень.
От весьма неуверенной точности 0,5% (только из-за балласта погрешность бывает больше) можно и нужно переходить к гарантированной точности драфт сюрвея не более  0,1 % по грузу.
 
Очень важно  самообразование старпомов (сюрвейер - только независимый свидетель замеров), но главное – уговорить судовладельцев на ЕДИНОВРЕМЕННЫЕ и сравнительно небольшие затраты на обеспечение судна:
* Возможностью инструментальных замеров осадок в 5 точках по длине;
* Разумно расставленными замерными трубками в балластных цистернах;
* Корректными данными по гидростатике судна и по объемам балластных цистерн.
 
Назовем такие суда СТАНДАРТНЫМИ в смысле драфт сюрвея.
 
Они, безусловно, должны быть не только гордостью судовладельца, но и получить разнообразные преференции. По крайней мере в виде права на   выход в рейс без потерь времени в портах на споры о количестве груза, экономя портовые расходы и ходовое время судна. Но это всё уже забота специалистов логистики и P&I клубов.
 
Счастливого плавания!
Ну и нечто постороннее:
А может быть, модернизированный драфт сюрвей заменит и петролеум сюрвей, очень громоздкий в его сегодняшнем виде?
 
Сюрвейер  Яковенко Геннадий Павлович
Севастополь
тел. 8 0692 54 72 22
моб.8 067 233 44 65
E-Mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.