The problem of cargo liquefaction in the maritime industry

Abstract

Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετάται το πρόβλημα της υγροποίησης στερεού φορτίου (cargo liquefaction) στη ναυπηγική. Τα φορτία αυτά είναι κυρίως τα ανεπεξέργαστα σιδηρομεταλλεύματα και το νικέλιο. Μεταφέρονται σε πλοία μεταφοράς ξηρού φορτίου χύδην (bulk carriers) και σε συνδυασμό με την αυξημένη περιεκτικότητα σε νερό αλλά και των δονήσεων του πλοίου, προκαλούν πρωτίστως προβλήματα ευστάθειας και δευτερευόντως αντοχής. Στην προσπάθεια κατανόησης των συνθηκών που πρέπει να επικρατήσουν έτσι ώστε ένα στερεό φορτίο να υγροποιηθεί, μελετήθηκε αρχικά το φαινόμενο της υγροποίησης στερεάς ύλης σε άλλους τομείς της μηχανολογίας, όπως είναι η εδαφομηχανική. Ακολούθησε πλήρης καταγραφή των ατυχημάτων με έμφαση στα χαρακτηριστικά της διέγερσης αλλά και του ίδιου του υλικού. Στη συνέχεια επισημάνθηκαν τα κενά του νομικού πλαισίου που έχει υιοθετήσει ο διεθνής ναυτιλιακός οργανισμός (ΙΜΟ) για την αντιμετώπιση του προβλήματος. Τελευταίο βήμα ήταν η κατασκευή ενός υπολογιστικού μοντέλου με σκοπό τη διερεύνηση πιθανών σχεδιαστικών λύσεων ικανών να προσφέρουν την απαραίτητη ευστάθεια στο πλοίο για να μην ανατραπεί όταν το φορτίο έχει υγροποιηθεί.

This project presents an overview of the cargo liquefaction problem which affects bulk carrier vessels. The cargoes which are more susceptible to liquefaction are iron ore fines and nickel ore even though any granular cargo may liquefy. Ship safety is affected by those cargoes when their form is changed during the voyage and the consequences may be catastrophic both for the vessel and the crew. Developments in different disciplines of engineering, like soil mechanics, helped us enhance understanding in the marine field. In particular, gaining a clear understanding of the problem and proposing early solutions, was the main focus of this thesis. Detailed accident statistics in the recent years as well as serious shortcomings in regulations were included in the thesis. Finally, the computational part of the project includes a design solution that could be valuable for future research providing adequate stability to the vessel on the ocassion of cargo liquefaction.