Inżynieria morska

Obciążenia hydrodynamiczneEdit

W ten sam sposób, w jaki inżynierowie cywilni projektują, aby dostosować obciążenia wiatrem na budynkach i mostach, inżynierowie morscy projektują, aby dostosować statek do zginania lub platformę do uderzania przez fale miliony razy w ciągu jej życia.

StabilnośćEdit

Architekt morski, podobnie jak projektant samolotu, zajmuje się stabilnością. Praca architekta morskiego jest o tyle inna, że statek porusza się jednocześnie w dwóch cieczach: wodzie i powietrzu. Inżynierowie stają również przed wyzwaniem wyważenia ładunku, ponieważ masa statku wzrasta, a środek ciężkości przesuwa się wyżej, gdy dodatkowe kontenery są układane w pionie. Ponadto problem stanowi masa paliwa, ponieważ nachylenie statku powoduje przesunięcie ciężaru wraz z cieczą, co powoduje brak równowagi. To przesunięcie jest równoważone przez wodę znajdującą się w większych zbiornikach balastowych. Inżynierowie stoją przed zadaniem zrównoważenia i śledzenia paliwa i wody balastowej na statku.

KorozjaEdit

Środowisko chemiczne, z którym stykają się statki i konstrukcje morskie jest o wiele bardziej surowe niż prawie każde inne miejsce na lądzie, z wyjątkiem zakładów chemicznych. Inżynierowie morscy zajmują się ochroną powierzchni i zapobieganiem korozji galwanicznej w każdym projekcie. Korozję można powstrzymać poprzez ochronę katodową, wykorzystując kawałki metalu znane jako anody protektorowe. Kawałek metalu taki jak cynk jest używany jako anoda ofiarna, ponieważ staje się on anodą w reakcji chemicznej. Powoduje to, że koroduje metal, a nie kadłub statku. Innym sposobem zapobiegania korozji jest wysyłanie kontrolowanej ilości prądu stałego o niskim natężeniu do kadłuba statku, aby zapobiec procesowi korozji elektrochemicznej. Zmienia to ładunek elektryczny kadłuba statku, aby zapobiec korozji elektrochemicznej.

Przeciwporostowe

Przeciwporostowe to proces eliminacji organizmów przeszkadzających z istotnych elementów systemów wody morskiej. Organizmy morskie rosną i przyczepiają się do powierzchni wlotów ssawnych silników zaburtowych, używanych do pozyskiwania wody do systemów chłodzenia. Elektrochlorowanie polega na przepuszczeniu przez wodę morską prądu elektrycznego o wysokim natężeniu. Połączenie prądu i wody morskiej zmienia jej skład chemiczny tworząc podchloryn sodu, który oczyszcza ją z wszelkich substancji biologicznych. Elektrolityczna metoda ochrony przeciwporostowej polega na przepuszczaniu prądu elektrycznego przez dwie anody (Scardino, 2009). Anody te zazwyczaj składają się z miedzi i aluminium (lub żelaza). Anoda miedziana uwalnia swoje jony do wody tworząc środowisko, które jest zbyt toksyczne dla materii biologicznej. Drugi metal, aluminium, powleka wnętrze rur, aby pomóc zapobiec korozji. Inne formy morskiego porostu, takie jak małże i algi, mogą przyczepiać się do dna kadłuba statku. Powoduje to, że statek ma mniej hydrodynamiczny kształt, ponieważ nie będzie jednolity i gładki wokół kadłuba. Stwarza to problem mniejszej wydajności paliwowej, ponieważ spowalnia statek (IMO, 2018). Temu problemowi można zaradzić, stosując specjalne farby, które zapobiegają rozwojowi takich organizmów.

Kontrola zanieczyszczeńEdit

Emisja siarkiEdit

Spalanie paliw morskich ma potencjał uwalniania szkodliwych zanieczyszczeń do atmosfery. Na statkach oprócz ciężkiego oleju opałowego spala się również olej napędowy. Ciężki olej opałowy, będący najcięższym z olejów rafinowanych, podczas spalania uwalnia dwutlenek siarki. Emisja dwutlenku siarki może potencjalnie zwiększyć kwasowość atmosfery i oceanów, szkodząc życiu morskiemu. Jednak ciężki olej opałowy może być spalany tylko na wodach międzynarodowych ze względu na powstające zanieczyszczenia. Jest on korzystny z handlowego punktu widzenia ze względu na opłacalność w porównaniu z innymi paliwami morskimi. Przewiduje się, że ciężki olej opałowy zostanie wycofany z użytku komercyjnego do roku 2020 (Smith, 2018).

Zrzut oleju i wodyEdit

Woda, olej i inne substancje zbierają się na dnie statku w tak zwanej zęzie. Woda zęzowa jest wypompowywana za burtę, ale musi przejść test progu zanieczyszczenia 15 ppm (części na milion) oleju, aby mogła zostać zrzucona. Woda jest testowana i albo odprowadzana, jeśli jest czysta, albo zawracana do zbiornika zatrzymującego, gdzie jest oddzielana przed ponownym testem. Zbiornik, do którego jest odsyłana, separator wody zaolejonej, wykorzystuje siłę grawitacji do oddzielenia płynów ze względu na ich lepkość. Statki o tonażu brutto powyżej 400 ton są zobowiązane do posiadania sprzętu do oddzielania oleju od wody zęzowej. Ponadto, zgodnie z MARPOL, wszystkie statki powyżej 400 ton brutto i wszystkie tankowce powyżej 150 ton brutto są zobowiązane do rejestrowania wszystkich transferów oleju w książce zapisów oleju (EPA, 2011).

KawitacjaEdit

Kawitacja jest procesem tworzenia pęcherzyków powietrza w cieczy z powodu parowania tej cieczy spowodowanego przez obszar niskiego ciśnienia. Ten obszar niskiego ciśnienia obniża temperaturę wrzenia cieczy pozwalając jej odparować w gaz. Kawitacja może mieć miejsce w pompach, co może spowodować uszkodzenie wirnika, który przemieszcza ciecz przez system. Kawitację obserwuje się również w napędach. Kieszenie niskociśnieniowe tworzą się na powierzchni łopat śmigła wraz ze wzrostem jego obrotów na minutę (IIMS, 2015). Kawitacja na śmigle powoduje małą, ale gwałtowną implozję, która może spowodować wypaczenie łopaty śmigła. Aby zaradzić temu problemowi, większa liczba łopat pozwala na uzyskanie tej samej siły napędowej, ale przy niższej prędkości obrotów. Ma to kluczowe znaczenie dla okrętów podwodnych, ponieważ śmigło musi być stosunkowo ciche, aby okręt pozostał w ukryciu. Z większą liczbą łopat śmigła, statek jest w stanie osiągnąć tę samą siłę napędową przy niższych obrotach wału.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *