Maskinbefäl klass 8 - Läns- och barlastsytem på mindre fartyg i yrkesmässig trafik

Artikeln handlar om läns- och barlastsystem på sådana fartyg som är aktuella och relevanta för dig som läser Maskinbefäl klass VIII kursen. Texten utgör kurslitteratur för just nämnda utbildning och följer Transportstyrelsen kursplan för Maskinbefäl klass VIII. Det saknas i mångt och mycket ny, relevant och aktuell kurslitteratur för Maskinbefäl klass VIII utbildningen. Vår ambition är att hålla innehållet i den här artikel liksom hela vår maskinbefäl klass 8 utbildning på en relevant och modern nivå sett till vilka fartyg som är aktuella att arbeta på för dig som läser Maskinbefäl klass VIII.

1. Läns- och barlastsystem för mindre fartyg.

Vi börjar från absoluta grunden. Vad används dessa system till på fartyg? Jo ett länssystem används för att tömma ett utrymme på vatten eller annan vätska som man inte önskar ska vara i det utrymmet. Ett barlastsystem används på större fartyg för att skapa stabilitet. Om fartyget inte har tillräcklig mycket last ombord så måste fartyget ta en del barlast i form av havsvatten för att uppfylla stabilitetskraven. Barlast skulle även kunna användas för att justera en slagsida eller trimförhållandet mellan djupgående i för och akter. Barlastsystem är ovanligt på sådana fartyg som är relevanta för maskinbefäl klass 8 utbildningen och vi behandlar därför inte barlastsystem mer än så.

System för att länsa olika utrymmen ombord på icke önskad vätska, vanligtvis sjö- eller havsvatten, är däremot fullt relevant på alla typer av fartyg. Ett fartyg byggs med vattentäta sektioner och varje sådan sektion bör kunna länsas på icke önskad vätska. För att lyckas med detta behöver vi ett rörsystem, en pump, ventiler och kanske en länsvattenseparator eller liknande utrustning som avskiljer miljöskadliga ämnen från länsvattnet innan vattnet hamnar i havet. Vi ska gå igenom de vanligaste förekommande delarna i ett sådant system på ett mindre fartyg.

Bilden visar hur fiskefartyget IDUN är indelad i vattentäta sektioner. Källa:Slutrapport RS 2018:05 Diarienr S-27/18 2018-12-19, Statens Haverikommision

Fiskefartyget IDUN. Källa: Slutrapport RS 2018:05 Diarienr S-27/18 2018-12-19, Statens Haverikommision

1.1 Ritningssymboler

Innan vi går igenom den principiella uppbyggnaden av ett länssystem så behöver vi lära oss några ritningssysmboler. Det är nödvändigt för att du ska kunna läsa och förstå systemet på just ditt fartyg.

Följande fyra symboler är viktigt att du lär dig utantill.

1.2 Systemets principiella uppbyggnad

Bilden visar ett exempel på ett system för ett mindre fartyg. Det är inte ovanligt att man bygger in fler funktioner i samma system. I systemet som bilden visar finns det också möjlighet att spola däcket med sjövatten eller släcka en mindre brand. Eftersom trycket inte uppfyller kravet på en brandpump kallar man vattnet för spolvatten och pumpen blir då en spolpump.

1 - Bottenventil

2 - Sjövattenfilter

3 - Impellerpump som drivs av en dieselmotor

4 - Trevägsventil

5 - Anslutning för vattenslang för att spola däck

6 - Ejektorpump för att länsa

7 - Suglåda

8 - Ventiler att öppna till det utrymme som ska länsas

9 - Backventil

10 - Överbordventil för länsvatten och drivvatten

För att få vatten på däck ska bottenventilen (1) öppnas. Trevägsventilen (4) ställs i sådant läge att vattnet leds till uttaget på däck (5). Därefter startas pumpen (3). Om du istället vill länsa i något utrymme ombord så ställs trevägsventilen (4) i läge för länsning. Då leds sjövatten genom ejektorpumpen (6) där ett undertryck skapas för att länsa. Du väljer vilket utrymme du vill länsa genom att öppna ventilen (8) till utrymmet i fråga.

1.3 Pumpen

Alla system för att länsa ett utrymme innehåller eller kräver en pump. Det finns olika typer av sådana pumpar och vi ska gå igenom några vanligt förekommande pumpar som används som länspumpar på mindre fartyg. Vi börjar dock med att förklara några olika begrepp och uttryck som är relevanta att känna till när vi pratar om pumpar.

1.3.1 Uppfodringshöjd

Uttrycket ska komma från den tiden då pumpen användes för att tömma gruvor på vatten. Då var uppfodringshöjden ett mått på pumpens prestationsförmåga. Uppfodringhöjden är uppdelad i sughöjd och tryckhöjd. En pump har en begränsad sughöjd men betydligt större möjlighet att trycka upp och iväg vätskan. Värt att nämna i sammanhanget att idag används pumpar minst lika ofta för att flytta vätskor i horisontell led.

En pumps sughöjd är som sagt starkt begränsad. Teoretiskt är maximala sughöjden dryga 10 meter och i verkligheten är max sughöjd cirka 6 meter. Den maximala teoretiska sughöjden variera faktiskt med vilket lufttryck som rådet just den dagen du ska pumpa vätskan. Är det högtryck så blir den teoretiska sughöjden närmare 11 meter medan om det är lågtryck så minskar den till närmare 9 meter.

Temperaturen på den vätska som ska pumpas spelar också roll. Med ökad temperatur på vätskan minskar sughöjden på grund av någonting som kallas för kavitation. Vid en vattentemperatur av +4 °C blir sughöjden ca 6 meter och stiger temperaturen till +70 °C sänks sughöjden till ca 1-1,5 meter.

1.3.2 Kavitation

Kavitation är ett fysikaliskt fenomen som uppstår på alla ställen där trycket hastigt ändras. I t ex en pump eller runt en propeller så sjunker trycket i vätskan på sugsidan. När trycket sjunker sänks vätskans kokpunkt. Det sker en lokal kokning av vätskan vilket skapar små gasbubblor. Dessa gasbubblor följer med vätskan genom pumpen eller propellern och när trycket hastigt stiger igen på pumpens trycksida så kommer gasblåsorna att implodera. När gasblåsan imploderar kommer detta skada materialet i pumpen vilket till slut leder till utmattning och haveri.

Kavitation är en starkt bidragande orsak till att en pump har en begränsad sughöjd. Är dessutom vätskan varm redan från början kommer sughöjden minskas ännu mer.

1.3.3 Tryck

Tryck är kraft per areaenhet som verkar i varje punkt i en gas eller vätska. Om vi pratar om blodtryck i våra kroppar så anges det genom att mäta kraften som blodet verkar vinkelrätt mot kärlets väggar.

SI-enheten för tryck är pascal vilket. (1 Pa = 1 newton per kvadratmeter, N/m²). Andra vanliga förekommande enhet för tryck är bar, psi och MPa.

1.3.4 Flöde

Med flöde menas hur mycket vätska som kan passera en viss area under en viss tid. På pumpar brukar flödet oftast anges i liter per minut för de lite mindre pumparna eller kubikmeter per timme för större pumpar. Flödet är viktigt och intressant när vi ska bestämma hur mycket vätska vi vill kunna länsa ut ur ett utrymme. Det är ju önskvärt att vi pumpar ut mer vatten från utrymmet än vad som fylls på.

1.3.5 Impellerpumpen

Impellerpumpen känner vi som en vanlig pump för att pumpa sjövatten i sjövattenkylda motorer men den är idag en väldigt allround och vanligt förekommande pump i många olika system. Pumpen räknas som självsugande vilket innebär att den kan fylla upp pumphuset med vätska av egen kraft. Impellerpumpen anses vara slitstark och lätt att underhålla. Dock är den mycket känslig för att gå torr.

Impellerpumpen är en så kallad förträngningspump. Det innebär att pumpverkan uppstår först genom att bladen på impellern bänds isär så att volymen ökar. Då bildas ett lägre tryck som ger en sugsida. När impellerbladen trycks ihop så minskar volymen och då ökar trycket vilket ger pumpens trycksida.

Filmen visar en impellerpump.

1.3.6 Ejektorpumpen

Ejektorpumpen är en pump som saknar rörliga delar. Fördelen med detta är att den klarar att pumpa vätska som innehåller en del föroreningar och partiklar. En annan fördel är att en ejektorpump kan ge imponerande tryckhöjder på vätskan genom att den kan sänkas ner långt ner i ett utrymme som ska länsas. Men som du säkert förstår så måste ejektorpumpen ha en annan pump i systemet som skapar ett flöde som drivvatten. Pumpverkan uppstår genom att drivvatten leds trycks genom ejektorn. Diametern i ejektorpumpen ökar hastigt och då bildas ett undertryck som används för att suga upp den önskade vätskan. Drivvattnet plus det länsade vattnet lämnar pumpen i en gemensam ledning.

Ejektorpump - när drivvatten pumpas genom ejektorn (den röda delen) uppstår ett undertryck som gör att annan vätska kan sugas upp.

1.3.7 Centrifugalpumpen

Centrifugalpumpar karakteriseras till sin konstruktion av ett eller flera skovelförsedda pumphjul som roterar i ett pumphus. Rotationen skapas av en extern motor. Centrifugalpumpens uppfordringshöjd beror på pumphjulets diameter och varvtal, samt på pumphusets utformning. Så länge vätskan är i kontakt med skovlarna på pumphjulet accelererar vätskan och ökar vätskans rörelseenergi. När vätskan når pumphuset omvandlas hastigheten till tryck. En centrifugalpump karaktäriseras av att sugsidan på pumpen är ansluten till centrum på pumphjulet och pumpens trycksida är ansluten till pumphusets periferi.

Dränkbar länspump. Själva pumpen är en centrifugalpump.

Till fördelarna hör att en centrifugalpump klarar att pumpa mycket vätska redan vid låga varvtal på pumphjulet. De flesta centrifugalpumpar får dock problem att pumpa vätska om inte pumphuset är fyllt med vätska vilket kan räknas som en nackdel. Många centrifugalpumpar är alltså inte självsugande.

1.4 Ventiler

Ventiler finns i fler olika modeller och utförande. Ventilen används för att öppna eller stänga av ett flöde av en vätska. Vissa ventiler är avsedda för att vara helt öppna eller helt stängda medan andra ventiler också är tänkt att användas för att reglera flödet steglöst mellan fullt öppet till helt stängt.

1.4.1 Kulventilen

Den vanligaste ventilen i ett länssystem på ett mindre fartyg är kulventilen. Kulventilen består av en kula med ett borrat hål i. Genom att vrida handtaget så att hålet i kulan står i vätskans flödesriktning öppnar du ventilen. När du vrider handtaget så att det står 90° grader ut från röret så är ventilen stängd. Det vill säga att hålet genom kulan inne i ventilen nu inte står i vätskans flödesriktning.

Bild vänster.

Här ser vi en kulventil som är stängd.

Bild höger.

Här ser vi en kulventil som står i öppet läge.

1.4.2 Backventil

Backventil är en ventil som bara tillåter vätskan att flöda i ena riktningen. Den brukar används som en säkerhetsfunktion i olika system.

1.4.3 Sug- och trycklåda

Om en pump ska suga från flera olika ställen, t ex olika länsgropar runt om i fartyget eller t ex trycka en vätska till olika tankar så kan man använda sig av sug- och trycklådor för att begränsa mängden rör ombord. Från pumpens sugsida går det ett rör till suglådan. Suglådan är därefter ansluten med ett rör till varje ställe som ska länsas. På motsvarande sätt fungerar det på pumpens trycksida. Ett rör från pumpens trycksida går till trycklådan. Från trycklådan ansluts respektive tank med en separat rörledning. Förutom att detta sätt att bygga ett rörsystem kan spara en hel del material och vikt i form av färre rör så blir det också enklare för besättningen. Alla ventiler på sugsidan är placerade på ett och samma ställe i fartyget och motsvarande på trycksidan.

1.5 Underhåll av länssystemet

Alla system ombord kräver underhåll för att fungerar funktionsfritt i den dagliga driften. Ett länssystem är ett sådant system som man synnerligen vill ska fungera felfritt i händelse av en vatteninträngning ombord.

Förslag på förebyggande underhåll av länssystemet ombord.

• Håll kölen och alla utrymmen rena från smuts, trasor och annat skräp. Allt annat än vätska riskerar att ge stopp i systemet.

• Rensa särskilt länsgropar och sugsilar.

• Motionera samtliga ventiler i systemet minst en gång per månad. Med motionera menas att upprepade gånger öppna och stänga ventilen.

• Starta alla pumpar och kontrollera att du kan länsa i varje utrymme ombord.

• I samband med att du gör förebyggande underhåll på länssystemet så är det ett bra tillfälle att även kontrollera så kölvattenlarmet/nivågivarna i respektive utrymme fungerar som de ska.

1.6 Miljö

Givetvis får du inte släppa ut något miljöfarligt avfall i sjö- och havsvattnet från ditt fartyg. Om det förekommer olja, drivmedel eller kanske kylvätska i länsvattnet så ska vattnet först renas innan du släpper ut det i havet. Vattnet får inte annat är i absoluta nödfall innehålla något annat än rent vatten.

På mindre fartyg löser du detta enklast genom att se till så du inte har några läckage av någon vätska från någon installation ombord. Den vätska som ändå samlas i kölen samlas bäst upp med en handdriven länspump och samlas i en dunk som töms på en godkänd miljöstation. Vid nödfall i händelse av att båten är på väg att sjunka går det eventuellt att frångå dessa regler.

1.6.2 Lagkrav

I Fartygssäkerhetslag (2003:364) andra kapitel, sjätte paragraf så ställs följande krav på befälhavaren.

Skyldigheter för befäl

6 § Befälhavaren ska se till att ha den kännedom om fartyget som han eller hon behöver för att

1. kunna fullgöra sina skyldigheter i fråga om säkerheten på fartyget,

2. förhindra förorening och

3. förhindra otillåtna utsläpp av barlastvatten och sediment från fartyg.

Innan en resa påbörjas, ska befälhavaren se till att fartyget görs sjöklart.

När en ombordanställd tillträder sin befattning ombord, ska befälhavaren se till att han eller hon får behövlig kännedom om

1. fartyget,

2. grundläggande säkerhetsbestämmelser,

3. bestämmelser till skydd mot förorening från fartyg,

4. åtgärder vid sjöolycka, och

5. bestämmelser om hantering av fartygets barlastvatten och sediment från sådant vatten. (Lag (2009:1166).

1.6.1 Länsvattenseparator

Större fartyg använder en separator för att separera bort miljöfarliga ämnen från länsvattnet. Det renade länsvattnet släpps ut överbord och de miljöfarliga ämnen samlas i en spilloljetank ombord.

Sådana installationer är ovanliga på de fartyg som är relevanta för dig som går Maskinefäl klass VIII utbildning.

1.7 Vattenfyllning genom ett hål under vattenytan

Fiskefartyget IDUN sjönk utanför Tjörn på grund av vatteninträngning. Stycket försöker påvisa hur mycket vatten det kommer in i ett litet hål i skrovet och vikten att ha ett länssystem som klarar en sådan vatteninträngning.

Nedanstående text i kursiv stil är ordagrant hämtad ur Slutrapport RS 2018:05 Fiskefartyget IDUN – förlisning utanför Tjörn, Statens haverikommision

Hålet som uppstod vid insidan på styrbords skrov var av storleken ca 6,5 x 4,5 centimeter (se figur 12 och 13) och med ojämna lite rundade kanter. Hålets lokalisering uppskattades vara ca 0,75 meter under vattenlinjen. För beräkning av inträngande vattenflöde i m3/timme genom ett hål beläget under vattenlinjen kan följande generella formel användas:

𝑉𝑎𝑡𝑡𝑒𝑛𝑓𝑙ö𝑑𝑒 (𝑄) = 3600 ∗ 𝐾 ∗ 𝐹 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ h

K = omräkningsfaktor för hålets geometri (0,6–0,95)

F = hålets area i m2

g = konstant 9,81 m/s2

h = hålets djup under vattenytan

Följande värden antas gälla för hålet i IDUNs skrov:

K = 0,85 (antaget värde, 0,6–0,95 beroende på hålets kanter)

F = 0,0025 m2 (25 cm2)

h = 0,75 meter

Vattenflöde, Q = 29 m3/timme (483 liter/minut).

Beräkningen innehåller en viss approximation då hålet är oregelbundet till formen och den exakta arean inte har mätts upp eller beräknats. Det exakta avståndet till hålet under vattenytan har inte heller fastställts, utan är ett uppskattat avstånd utifrån bedömningar av bild- och ritnings- material.

Författaren tar gärna feedback på innehållet och tips på eventuell utveckling av artikelns innehåll så att den blir ännu mr anpassad för de fartyg som är relevanta för oss som har Maskinbefäl klass VIII utbildning. Tack för att du tog dig tid!