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Füllstandmessung in Ballasttanks auf Schiffen
Die Füllstandmessung in Ballasttanks wird im Hafen von Besichtigern und auf See von einer Regelung beurteilt. Beide benötigen Unterschiedliches. Im Hafen ist der Tank ruhig, und nahezu jedes Messprinzip funktioniert. Auf See wird dieselbe Oberfläche zu einer bewegten, schäumenden Schrägfläche, die den Messpunkt bei einer Rollbewegung trockenlegen und bei der nächsten überfluten kann. Legen Sie die Messung für den Seegang aus und prüfen Sie anschließend, ob die Hafenmessungen weiterhin die Besichtigungsanforderungen erfüllen.
Schwappen ist das zentrale Problem
In einem teilweise gefüllten Tank auf einem rollenden Schiff entstehen große periodische Oberflächenbewegungen. Bewegungen der freien Oberfläche um Hunderte Millimeter sind normal. Resonantes Schwappen kann noch stärker sein, wenn die Eigenperiode des Tanks nahe der Rollperiode des Schiffs liegt. Jedes Messkonzept muss eine Frage beantworten: Was benötigen wir von einer Oberfläche, die niemals stillsteht?
Drei klare Antworten:
Grenzstandschutz: Hoch- und Tiefalarme müssen trotz Schwappen die zugelassenen Reaktionsanforderungen des Schiffs erfüllen. Eine validierte Ansprechverzögerung bei anhaltender Benetzung kann kurze Benetzungen ausfiltern, verzögert aber auch den Eingriff. Leiten Sie die Verzögerung aus Befüllrate, Stoppzeit, Probefahrten und Klassifikationsanforderungen ab, statt pauschal 2–5 Sekunden einzustellen.
Gemittelter Füllstand: Die Ballastregelung kann einen über repräsentative Schiffsbewegungen gefilterten Wert verwenden. Sein Zusammenhang mit der Menge hängt weiterhin von Tankform, Sensorposition, Trimm und Krängung ab. Bestimmen Sie Dämpfung und Mengenkorrekturen aus Betriebsanforderungen und Versuchen. Eine gemittelte Höhe allein misst keine Massenverteilung.
Leerraumhöhe beziehungsweise Menge: Für die Abrechnung von Ladung wird im Hafen unter ruhigen Bedingungen nach festgelegten Verfahren gemessen; Werte auf See dienen der Orientierung. Ballastsysteme geraten in Schwierigkeiten, wenn diese drei Zwecke in einem Instrument vermischt werden.
Welche Prinzipien auf See bestehen und was zu prüfen ist
| Messprinzip | Auf See zu bewertendes Verhalten | Einbauanforderung |
|---|---|---|
| Schwimmermessgerät | Lokale Oberflächenbewegung und mechanischer Hub | Zugelassene Montage, Führung und Überprüfung |
| Druckmessung oder Einperlverfahren | Lokaler Druck, Beschleunigung, Dichte, Trimm und Krängung | Geometrie der Druckentnahme, gegebenenfalls Luftversorgung und validierte Filterung |
| Geführtes Radar | Bewegte Oberfläche, Schaum und Sondenbelastung | Nutzbarer Messbereich, Abstützung und tatsächliche dynamische Antwort |
| Berührungsloses Radar | Wechselnder Oberflächenwinkel und Reflexionen an der Tankstruktur | Freier Messweg; gegebenenfalls die vom Gerät unterstützten Beruhigungsanordnungen prüfen |
| Kapazitive Messung | Benetzung, Ablagerungen und wechselndes Medium | Korrekte Kalibrierung und zugelassene Schnittstelle des Schalters oder Messumformers |
| Ultraschall | Gasweg, Feuchtigkeit, Schaum und Geometrie | Nachgewiesene Eignung für Umgebung und Dynamik |
Das Einperlverfahren verdient bei Ballastanwendungen Beachtung: Es benötigt keine Elektronik im Tank, ermöglicht eine geeignete gefilterte Druckmessung, und seine Schwachstellen, die Zuverlässigkeit der Luftversorgung und die Dichteabhängigkeit, sind Schiffsingenieuren gut bekannt. Seine heutige Schwäche ist die Luftversorgung: Bei unbesetztem Maschinenraumbetrieb setzt ein Verdichter- oder Trocknerausfall alle Einperlmessungen an Bord gemeinsam außer Betrieb. Diese gemeinsame Abhängigkeit gehört in die Fehleranalyse.
Tieftanks, Kofferdämme und Seitentanks: Die Geometrie bestimmt die Reichweite
Schiffstanks sind hoch und schmal und enthalten Bauteile wie Querversteifungen, Erleichterungsöffnungen und Schwallwände. Sichtlinie oder Sondenweg müssen anhand der tatsächlichen Schnittzeichnung geprüft werden:
Eine Sonde oder ein Strahl durch eine Erleichterungsöffnung kann beim Rollen die an deren Rand hochsteigende Flüssigkeit erfassen.
Schwallwände beruhigen die Oberfläche örtlich, unterteilen aber den Tank. Ein Sensor in einer Abteilung meldet den Zustand dieser Abteilung.
Die Montage an der Tankoberseite spart Kabelwege, kann den Sensor aber genau dort platzieren, wo Deckstrukturen den Messweg blockieren.
Für berührungsloses Radar in Ballastanwendungen bietet ein von der Tankoberseite in den Tank reichendes perforiertes Beruhigungsrohr einen ruhigen Strahlweg und schützt ihn vor Strukturreflexionen. Die Öffnungen müssen so bemessen und positioniert sein, dass der Rohrfüllstand dem Tank innerhalb der verfügbaren Alarmreaktionszeit folgt.
Zulassung und Einbau in der Praxis
Bestätigen Sie die Typzulassungs- und Einbauanforderungen der zuständigen Klassifikationsgesellschaft und Flaggenverwaltung. Die Zulassung muss die genaue Ausrüstung, Funktion und Umgebungskategorie abdecken. Sie ist nicht automatisch ein Brandschutz-, Ex-Bereichs- oder Abrechnungszertifikat. Prüfen Sie bei Ballasttanks außerdem:
Die Eignung des Sensors für die Zoneneinstufung des Tanks. Für Ballasttanks neben Ladetanks können Anforderungen wegen möglichen Gaseintritts gelten.
Kabeleinführung und Abdichtung gegen wiederholte Druckzyklen durch Überflutung an der Tankoberseite.
Materialbeständigkeit gegen Meerwasser und bei ladungsnahen Tanks auch gegen Ladungsdämpfe.
Das Redundanzkonzept: Auf welche Messwerte kann das Schiff wie lange verzichten?
Ein Sensor, der seinen letzten Wert ohne Kennzeichnung als ungültig einfriert, ist schlechter als einer, der in einen definierten Alarmzustand wechselt. Legen Sie das Ausfallverhalten in der Spezifikation fest.
Fragen aus Schiffsprojekten
F1. Ist Radar für die Ballastregelung besser als ein Schwimmer?
Für Regelung und Fernanzeige übertragen Radar- oder Einperlsysteme ihre Signale gut und lassen sich gut mitteln. Schwimmermessgeräte bleiben hervorragend zur örtlichen Sichtkontrolle geeignet. Viele Besichtiger vertrauen weiterhin einem sichtbaren mechanischen Messband. Kombinieren Sie die Verfahren, statt einen Sieger zu suchen.
F2. Wie lange sollte die Dämpfung auf See sein?
Leiten Sie sie aus der beobachteten Bewegung und der erforderlichen Regel- und Alarmreaktion ab und validieren Sie sie anschließend bei Erprobungen. Kontinuierliche Filterung und Ansprechverzögerungen von Schaltern erfüllen verschiedene Zwecke. Keine darf ungeprüft die verfügbare Abschaltreserve aufbrauchen.
F3. Können Ladetankinstrumente für Ballasttanks eingesetzt werden?
Manche zugelassenen Plattformen decken mehrere Tankaufgaben ab. Prüfen Sie für jeden Tank Medium, Geometrie, Bewegung, Ex-Zoneneinstufung, Genauigkeit und Alarmanforderungen. Die Bezeichnung als Ladetankinstrument allein beweist keine Ballasteignung, und gemeinsame Nutzung darf die erforderliche Unabhängigkeit nicht aufheben.
