Замена воды в балластных цистернах судна

Проточная смена балласта является популяр­ным способом очистки балластной воды океа­нических судов. Эта операция снижает риски появления морской фауны из других регионов в прибрежных водах США и в Великих озерах.

В процессе проточного обмена вода закачи­вается в отсеки танка через специальный патру­бок на днище танка. При переполнении вода вы­текает за борт через вентиляционный канал. Как правило, смена балластной воды производится в тройном объеме танка, чтобы оставить менее 5% первичной жидкости по окончании цикла запол­нения. Проточная смена воды в основном прак­тикуется на судах, которые не имеют достаточной конструктивной прочности и остойчивости, а так­же при последовательной перекачке двух танков.

Для изучения поведения жидкости внутри различных по конструкции танков при проточной смене балласта использовался программный комплекс Fluent.

Для проточной и первичной воды применя­лась модель многокомпонентных течений, хотя плотность этих жидкостей была практически одинакова. Размер расчетной сетки составлял от 100 до 200 тыс. элементов.

Расчеты были выполнены для следующих конструкций танка: прямоугольной балластной цистерны с двойным дном, бортовой балластной цистерны, и цистерны j-типа.

В каждом случае проводились расчеты для различных комбинаций одного или двух воздуш­ных клапанов. Кроме того, решалась задача по оп­тимизации числа подводящих каналов. Вследствие ограниченности расчетного времени некоторые не­существенные конструктивные элементы при мо­делировании не учитывались. К таким элементам относятся шпигаты в основном и вспомогательном наборе, кницы, небольшие ребра жесткости.

В ходе проведенных исследований было установлено, что существующее требова­ние по прокачке тройного объема воды через баллатстную цистерну является обоснованным. Но некоторые конфигурации цистерн не позволяют использовать проточную смену балласта без уве­личения времени прокачки, которое должно быть установлено в ходе тщательного гидродинамичес­кого анализа течения жидкости в цистернах.

 

* Статья основана на материалах специального приложения к журналу «Fluent News» — «Focus on CFD in the Marine Industry» (2006 год). В 2008 году редакция «ANSYS Solutions» продолжит публикацию статей на тему использова­ния CFD в судостроительной отрасли.