Denk aan een gevaarlijke lading en giftig afval of explosieven. Maar korrelige ladingen zoals gebroken erts en mineraalzand zijn verantwoordelijk voor het verlies van talloze schepen per jaar. Gemiddeld, de afgelopen tien jaar zijn er elk jaar tien "vaste bulklading"-carriers verloren gegaan op zee.

Vaste bulkladingen - gedefinieerd als korrelige materialen die rechtstreeks in het ruim van een schip worden geladen - kunnen plotseling van vaste toestand in vloeibare toestand veranderen, een proces dat bekend staat als liquefactie. En dit kan rampzalig zijn voor elk schip dat ze vervoert - en hun bemanning.

in 2015, de 56, Bulkschip Bulk Jupiter van 000 ton zonk snel ongeveer 300 km ten zuidwesten van Vietnam, met slechts één van de 19 bemanningsleden die overleefde. Dit leidde tot waarschuwingen van de Internationale Maritieme Organisatie over het mogelijk vloeibaar maken van het relatief nieuwe vaste bulkladingbauxiet (een aluminiumerts).

Er is veel bekend over de fysica van het vloeibaar maken van korrelige materialen uit de geotechniek en aardbevingstechniek. Door het heftig schudden van de aarde neemt de druk in het grondwater toe tot een zodanig niveau dat de bodem "vloeibaar" wordt. Maar ondanks ons begrip van dit fenomeen, en de geldende richtlijnen om dit te voorkomen, het zorgt er nog steeds voor dat schepen zinken en hun bemanning meenemen.

Vaste bulkladingen

Vaste bulkladingen zijn typisch "tweefasige" materialen omdat ze water bevatten tussen de vaste deeltjes. Wanneer de deeltjes elkaar kunnen raken, de wrijving daartussen zorgt ervoor dat het materiaal zich als een vaste stof gedraagt ​​(ook al is er vloeistof aanwezig). Maar als de waterdruk stijgt, deze krachten tussen de deeltjes nemen af ​​en de sterkte van het materiaal neemt af. Wanneer de wrijving tot nul wordt teruggebracht, het materiaal gedraagt ​​zich als een vloeistof (ook al zijn de vaste deeltjes nog aanwezig).

Een vaste bulklading die ogenschijnlijk stabiel op de kade ligt, kan vloeibaar worden doordat er druk in het water tussen de deeltjes ontstaat wanneer deze op het schip wordt geladen. Dit is vooral waarschijnlijk als, zoals gebruikelijk is, de lading wordt met een transportband vanaf de kade in het ruim geladen, die een val van aanzienlijke hoogte met zich mee kan brengen. De trillingen en bewegingen van het schip door de motor en de zee tijdens de reis kunnen ook de waterdruk verhogen en leiden tot het vloeibaar maken van de lading.

Wanneer een vaste bulklading vloeibaar wordt, het kan verschuiven of klotsen in het ruim van een schip, waardoor het schip minder stabiel wordt. Een vloeibaar gemaakte lading kan volledig naar één kant van het ruim schuiven. Als het zijn kracht herwint en terugkeert naar een vaste toestand, de lading blijft in de verschoven positie, waardoor het schip permanent kantelt of "lijst" in het water. De lading kan dan weer vloeibaar worden en verder schuiven, de hoek van de lijst vergroten.

Op een gegeven moment, de hoek van de lijst wordt zo groot dat water de romp binnenkomt via de luikdeksels, of het vaartuig is niet meer stabiel genoeg om te herstellen van de door de golven veroorzaakte rollende beweging. Water kan ook vanuit de lading naar het oppervlak stromen als gevolg van het vloeibaar worden en het daaropvolgende klotsen van dit vrije water kan de stabiliteit van het schip verder aantasten. Tenzij het klotsen kan worden gestopt, het schip dreigt te zinken.

De Internationale Maritieme Organisatie heeft codes die bepalen hoeveel vocht is toegestaan ​​in vaste bulklading om liquefactie te voorkomen. Dus waarom gebeurt het nog steeds?

Het technische antwoord is dat de bestaande richtlijnen voor het stuwen en verzenden van vaste bulkladingen te simplistisch zijn. Het vloeibaarmakingspotentieel hangt niet alleen af ​​van de hoeveelheid vocht in een bulklading, maar ook van andere materiaaleigenschappen, zoals de deeltjesgrootteverdeling, de verhouding van het volume vaste deeltjes tot water en de relatieve dichtheid van de lading, evenals de wijze van laden en de bewegingen van het schip tijdens de reis.

De productie en het transport van nieuwe materialen, zoals bauxiet, en verhoogde verwerking van traditionele ertsen voordat ze worden vervoerd, betekent dat er meer lading wordt vervoerd waarvan het materiële gedrag niet goed wordt begrepen. Dit verhoogt het risico op het vloeibaar maken van de lading.

Ook commerciële agenda's spelen een rol. Bijvoorbeeld, druk om schepen snel te laden leidt tot meer harde belading, hoewel het risico bestaat dat de waterdruk in de ladingen stijgt. En druk om hetzelfde tonnage vracht af te leveren als geladen, kan de bemanning van het schip ontmoedigen om tijdens de reis ladingen te laten leeglopen.

Wat is de oplossing?

Om deze problemen aan te pakken, de scheepvaartindustrie moet het materiaalgedrag van vaste bulkladingen die nu worden vervoerd beter begrijpen en passende tests voorschrijven. Nieuwe technologie zou daarbij kunnen helpen. Sensoren in het ruim van een schip konden de waterdruk van de bulklading bewaken. Of het oppervlak van de lading kan worden gecontroleerd, bijvoorbeeld met behulp van lasers, om eventuele veranderingen in zijn positie te identificeren.

De uitdaging is om een ​​technologie te ontwikkelen die goedkoop genoeg is, snel te installeren en robuust genoeg om het laden en lossen van de lading te overleven. Als deze uitdagingen kunnen worden overwonnen, het combineren van gegevens over de waterdruk en beweging van de lading met informatie over het weer en de bewegingen van het schip kan een realtime waarschuwing opleveren of de lading op het punt staat vloeibaar te worden.

De bemanning zou dan kunnen optreden om te voorkomen dat de waterdruk in de lading te hoog oploopt, bijvoorbeeld, door water uit de laadruimen af ​​te voeren (om de waterdruk te verminderen) of door de koers van het schip te veranderen om bijzonder slecht weer te voorkomen (om de scheepsbewegingen te verminderen). Of als dat niet mogelijk was, ze konden het schip evacueren. Op deze manier, dit fenomeen van het vloeibaar maken van vaste bulkladingen zou kunnen worden overwonnen, en er zouden minder schepen en bemanningsleden op zee verloren gaan.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.