Puistlastilaev

Määratlus

Puistlastilaeva võib defineerida mitut moodi. 1999. aastal on SOLAS andnud järgmise puistlastilaeva definitsiooni: puistlastilaev on ühetekiline laev ülemiste ja alumiste kimmitankidega lastiruumides. Puistlastilaev on ette nähtud peamiselt kuiva puistlasti või maagi või kombineeritud lasti veoks." Enamik klassifikatsiooniühinguid kasutab laiendatud määratlust, mille kohaselt puistlastilaev on iga laev, mis veab kuiva pakkimata kaupa. Mitmeotstarbelised kaubalaevad võivad vedada puistlasti, kuid ka muid laadungeid ja ei ole spetsiaalselt kavandatud puistlasti veoks. Väga väikesi puistlastilaevu on raske eristada muust tavalisest kaubalaevast, nende määratlemine põhineb rohkem sellel, kuidas neid kasutatakse, kui sellel, kuidas need on projekteeritud.
Puistlastilaevade eritlemiseks kasutatakse rahvusvahelises kaubaveos mitmesuguseid lühendeid. "OBO" kirjeldab puistlastilaeva, mis veab kombineeritult maaki puistlastina ja naftat. "O/O" on kasutusel naftat ja maaki vedavate laevade puhul. Lühendid "VLOC," "VLBC," "ULOC," ja "ULBC" tähendavad laeva suurusklassi, mille aluseks on Lloydi Register.

Ajalugu

Enne spetsiaalselt kavandatud puistlasti vedajate ilmumist oli kaubasaatjatel kaks moodust laevadel puistlasti vedamiseks. Esimese mooduse puhul laadisid sadamatöölised laadungi kottidesse, virnastasid kaubaalustele ja tõstsid kraana abil kaubaalused trümmi. Teine moodus nõudis kaubasaatjalt kogu laeva prahtimist ja laadruumidesse vineerist viljaruumide ehitamist, mis nõudis palju aega ja raha. Seejärel tuli ehitada puidust rennid kauba suunamiseks läbi kitsaste laadruumi luukide ning ehitada ajutised pikivaheseinad. Need moodused olid väga suure aja- ja tööjõukuluga. Nõudlus efektiivse lastimise ja lossimise järele viis spetsialiseeritud puistlastilaevade kavandamiseni.
Spetsialiseerunud puistlasti vedajad ilmusid siis, kui aurulaevad said tavaliseks. Esimese aurulaevana tunnistati puistlastilaevaks Briti söelaev John Bowes 1852. aastal. Sellel oli metallist laadruum, aurumasin ja ballastisüsteem, milles kasutati liivakottide asemel merevett. Need uuendused aitasid laeval edukalt konkureerida Briti söeturul. Esimene iselossiv sisevete puistlastilaev oli Hennepin Suurel järvistul 1902. aastal. Konveierliini kasutamine vähendas tunduvalt lossimise aega. Esimesed diiselmasinaga puistlastilaevad võeti kasutusele alates 1911. aastast.
Enne Teist Maailmasõda oli rahvusvaheline nõudlus puistlastivedude järele väike – umbes 25 miljonit tonni rauamaaki – ja enamik sellest rannikuvetes. Sellele vaatamata vedasid puistlastilaevad Suurel Järvistul tohutu koguse rauamaaki põhjas asuvatest kaevandustest metallurgiatehastesse. 1929. aastal veeti Suurel järvistul 73 miljonit tonni rauamaaki ja peaaegu samapalju sütt, lubjakivi ja teisi tooteid. Kasutusele võeti kaks puistlastilaevade täiendust: topeltpõhi, mis kiideti heaks 1890. aastal, ja ballastitankide kolmnurkne kuju, mis kiideti heaks 1905. aastal. Pärast Teist Maailmasõda hakkas tööstusriikide vaheline puistlastivedu suurenema eriti Euroopa riikide, aga samuti USA ja Jaapani vahel. Kasumlikkuse tagamiseks ehitati ookeani puistlastilaevad suuremaks ja spetsiifilisemaks. Sel perioodil ehitati ka Suure Järvistule suuremad uistlastilaevad, et suurendada kasumlikkust, ja iselossivad laevad muutusid tavaliseks, et lühendada edasi-tagasi sõidu aega. Paljud 1970. aastatel Suurel Järvistul ehitatud puistlastilaevad on maailma pikimate hulgast ning nendega veeti rekordilised 214 miljonit tonni puistlasti.

Puistlastilaevastik

Puistlastivedu on tohutu: 2005. aastal veeti puistlastilaevadega 1,7 miljardit tonni maaki, teravilja, fosfaate ja boksiite. Tänapäeva puistlastilaevastikus on 6225 üle 10 000-tonnise kandevõimega laeva, kaubalaevastiku kogutonnaažist on see 40% ja laevade arvust 39,4%. Arvates kaasa väiksemad laevad, on puistlastilaevastiku lastikandevõime 346 miljonit tonni. Mitmeotstarbelised puistlastilaevade osakaal on väga väike, alla 3% kogu laevastiku kandevõimest. Suure Järvistu puistlastilaevastik on 98 laeva kogukandevõimega 3,2 mijonit tonni. Vaatamata sellele, et nende laevade osakaal maailma laevastikus on väike ja need laevad töötavad aastas 10 kuud, veavad need kümnendiku maailma puistlastist, sest reisid on lühikesed ja laevade ringlus kiire.
2005. aastal oli puistlastilaevade keskmine vanus 13 aastat. Umbes 41% kõigist puistlastilaevadest oli noorem kui 10 aastat, 33% oli vanem kui 20 aastat ja ülejäänud 26% laevu oli vanuses 10–20 aastat. Kõigi Suure Järvistu 98 puistlastilaeva vanus oli üle 20 aasta ja vanim, 106-aastane laev oli veel 2009. aastal töös.

Lipuriigid

USA Mereadministratsiooni andmeil oli maailmas 2005. aastal üle 10 000-tonnise kandevõimega 6225 puistlastilaeva. Enamik puistlastilaevu - 1703 laeva - on registreeritud Panama lipu alla. Laevade arvu järgi kuuluvad esiviisikusse veel Hongkong 492, Malta 435, Küpros 373 ja Hiina 371 laevaga. Lastikandevõime (DWT) järgi domineerib samuti Panama, järgnevad Hongkong, Kreeka, Malta ja Küpros.

Suurimad laevastikud

Laevaomanike järgi on kolm esimest riiki Kreeka, Jaapan ja Hiina vastavalt 1326, 1041 ja 979 laevaga. Nende kolme riigi laevaomanikele kuulub üle 53% maailma puistlastilaevastikust.
Paljudel kompaniidel on suured puistlastilaevastikud. Rahvusvahelisel kompaniil Gearbulk Holding Ltd. on 70 puistlastilaeva. Kanada kompaniil The Fednav Group on 80 puistlastilaeva, sealhulgas kaks laeva on kavandatud tööks Arktikas.. Horvaatia kompaniil Atlantska Plovidba d.d. on 14 puistlastilaeva. Kompanii H. Vogemann Group Hamburgis opereerib 19 puistlastilaevaga. Portugali kompaniil Portline on 10 balkeri omanik. Ka Taani kompaniil Dampskibsselskabet Torm ja Hispaania kompaniil Elcano on märkimisväärne puistlastilaevastik. Mõni kompanii on spetsialiseerunud töötamisele väikeste puistlastilaevadega, nii on Suurbritannia Stephenson Clarke Shipping Limited on kaheksa minipuistlastilaeva ja viie Handysize-suuruses puistlastilaeva omanik,, Türgi kompanii Cornships Management and Agency Inc. aga seitsme minipuistlastilaeva omanik.

Laevaehitajad

Puistlastilaevad ehitatakse enamasti Aasia laevatehastes. Maailma 6225 puistlastilaevast  peaaegu 62% on ehitatud Jaapanis, näiteks laevatehastes Oshima Shipbuilding ja Sanoyas Hishino Meisho. Lõuna Koreale kuulub puistlastlaevade ehituses teine koht 643 laevaga, peamised laevatehased on Daewoo ja Hyundai Heavy Industries. Hiinale kuulub kolmas koht 509 laevaga, peamised laevatehased on Dalian, Chengxi ja Shanghai Waigaoqiao. Taiwan on neljandal kohal 129 laevaga, peamine laevatehas on China Shipbuilding Corporation. Neis neljas riigis ehitatakse üle 82% puistlastilaevadest.

Prahiraha

Puistlasti prahiraha mõjutavad paljud tegurid. Puistlasti prahiturg on väga muutlik ja kõikuv ning sõltub lastist, laeva suurusest ja marsruudist. 2005. aastal oli Capesize-suuruses puistlastilaevade prahiraha söetonni veol 15–25 USD marsruudil Lõuna-Ameerika - Euroopa. Samal aastal oli Panamax-suuruses puistlastilaevade prahiraha kogutud toorainetonni veol 40–70 USD marsruudil Mehhiko laht – Jaapan.
Paljud kaubasaatjad prahivad laeva selle asemel et maksta tonnide eest. 2005. aastal oli Handymax-suuruses puistlastilaevade keskmine päevatasu 18 000–30 000 USD. Panamax-suuruses puistlastilaevu võis prahtida 20 000–50 000 USD eest päevas ja Capesize-suuruses puistlastilaevu 40 000–70 000 USD eest päevas.

Reisid

Puistlastilaevade reisid sõltuvad prahiturust; marsruudid ja lastid vahelduvad tihti. Puistlastilaev võib lõikusperioddil vedada teravilja, seejärel aga teisi laste teistel marsruutidel.
Puistlastilaevu on sageli raske lossida, mistõttu need võivad sadamas kauem seista kui teised laevatüübid. Minisuuruses puistlastilaevade lossimine võib võtta keskmiselt kaks korda rohkem aega kui lastimine.

Arhitektuur

Puistlastilaevad kavandatakse sõltuvalt lastiliigist, seejuures on tähtis lasti tihedus ehk stoovimistegur. Tavaliste puistlastide tihedus varieerub 0,6 tonnist kuupmeetri kohta teraviljade puhul kuni 3 tonnini rauamaagi puhul.
Puistlastilaeva kavandamisel on oluline ka lasti maksimumkaal, sest last on nii tihe. Söeveo puistlastilaevad on piiratud maksimummahuga, sest enamik puistlastilaevu on täislastis enne, kui jõuavad maksimumsüviseni .
Kandevõimet arvestades on puistlastilaeva mõõtmete kavandamisel vaja arvestada ka plaanitud sadamate ja veeteede läbilaskevõimet. Näiteks Panama kanali läbimiseks on laeva laius ja süvis piiratud kanali mõõtmeid arvestades. Enamikus projektides on laeva pikkuse ja laiuse suhe 5:7, keskmiselt 6,2. Laeva pikkuse ja kõrguse suhe on 11:12.

Peamasinad

Puistlastilaeva masinaruum paikneb tavaliselt ahtris tekiehitise all ja kütusetankide peal. Handymax-suurusest suurematel puistlastilaevadel on tavaliselt üks kahetaktiline peamasin, mis on ühendatud ühe fikseeritud sammuga sõukruviga. Elektrit toodetakse abimasinaga ja vahelduvvoolu generaator on ühendatud otse sõuvõlliga. Väikestel puistlastilaevadel kasutatakse üht või kaht neljataktilist diiselmasinat, mis on ühendatud läbi käigukasti sõukruviga, sõuvõll võib olla ühendatud vahelduvvoolu generaatoriga. Handysize-suuruses ja suuremate puistlastilaevade keskmine projekteeritud kiirus on 13,5–15 sõlme. Sõukruvi pöörlemiskiirus on suhteliselt aeglane, umbes 90 pööret minutis, mis omakord sõltub ka sõukruvi suurusest.
Tingituna 1973. aasta naftakriisist, 1979. aasta energiakriisist ja pidevast nafta hinna tõusust, kavandati 1970. ja 1980. aastate alguses puistlastilaevu, mis kasutasid kütusena sütt. Australian National Lines (ANL) ehitas kaks 74 700-tonnist söel töötavat puistlastilaeva, River Boyne ja River Embely. Samuti ehitas TNT kaks sellist puistlastilaeva, TNT Capricornia ja TNT Capentaria, mis nimetati ümber vastavalt Fitzroy River ja Endeavor River. Rahaliselt tasus see end laevade eluea jooksul, nende aurumasinad arendasid võimsust 19 000 hobujõudu. See strateegia andis huvitava väljakutse puistlastilaevadele, mis veavad boksiiti ja muid samalaadseid kütuselaste. Need kannatasid kehva masinaruumi ja suuremate hoolduskulude tõttu, võrreldes tänapäevaste diiselmasinatega ning neil tekkisid hooldusprobleemid mittekvaliteetse söe ja selle kõrge hinna tõttu.

Lastiruumide luugid

Luuk või luugiava on avaus lastiruumi trümmi ülaosas. Tavaliselt on luugi laius 45–60% laeva laiusest ja pikkus 57–67% lastiruumi pikkusest. Luugid peavad olema suured, et efektiivselt lastida ja lossida, kuid see vähendab laeva tugevust. Laevakere pinged koonduvad luukide nurkadesse ja neid kohti tuleb tugevdada. Sageli on luugi ala tugevdatud talastiku ja plaadistuse ristlõike suurendamisega või on lisatud jäikusribi. Mõlemad valikud lisavad laevale kaalu.
Alles 1950. aastatel olid luugiavadel puidust katted, mis paigaldati ja eemaldati käsitsi. Uuematel laevadel on metall-luugid, mida saab hüdraulika abil avada ja sulgeda üks inimene. Liugluuke saab liigutada ette, taha, külgedele, üles ja kokku voltida. On oluline, et lastiruumide luugid oleksid veetihedad, luugitihendite veepidamatus on viinud lastiruumide uputamiseni, mis on põhjustanud paljude laevade uppumise.
Alates Derbyshire uppumise uurimisest on luukide regulatsiooni edasi arendatud. Vabapardamärgi konverents muutis 1996. aastal kohustuslikuks nõude, et luuk peab kandma merevee koormust 1,74 tonni/m² ja luukide plaadistuse miinimumpaksus peab olema 6 mm. Seejärel suurendas Rahvusvaheline Klassifikatsioonühingute Assotsiatsioon 1998. aastal nõudeid tugevusele, luues oma Ühendatud nõudmised S21. See standard nõuab, et merevee surve lastiruumide luukidele arvutatakse funktsioonist vabaparda kõrgus ja laeva kiirus, see kehtib eriti vööri laadruumide kohta.

Laevakere

Puistlastilaevad on kavandatud, nii et neid oleks kerge ehitada ja lasti tõhusalt paigutada. Konstruktsiooni kergendamiseks on puistlastilaevad ühekordse kerega. Need on pirnvööriga, mis võimaldab laeval efektiivsemalt liikuda läbi vee. Täis kere suure täitetegurga lastiga on peaaegu universaalne ja selle tulemusena on puistlastilaevad suhteliselt aeglased kompensatsioonina efektiivsuse eest. Üks viis laeva efektiivsuse hindamiseks on võrrelda tühja laeva kaalu tema lastikandevõimega. Handymax-suuruses puistlastilaev võib lasti kanda viis korda rohkem kui laeva kaal. Suuremate laevade efektiivsus on veelgi suurem: Capesize-suuruses puistlastilaevad on võimelised kandma lasti, mis ületab laeva kaalu kaheksa korda.
Puistlastilaeva ristlõige on tüüpiline kaubalaeva ristlõige. Alumised ja ülemised nurgad kasutatakse ära ballastitankide paigutamiseks, samuti nagu topeltpõhi. Kimmitankid on tugevdatud konstruktsiooniga ja täidavad sellega lisaülesannet peale laeva trimmi tagamise. Laevaehitusinsenerid valivad kimmitankide nurga väiksema kui puistlasti varisemisnurk etteaimatavatel lastidel. See vähendab tunduvalt lasti liikumist küljelt küljele või paigalt nihkumist, mis ohustab laeva.
Topeltpõhjad on laevakere kavandamisel piirangute surve all. Esmane mure on, et need oleksid küllaldase kõrgusega, mis võimaldaks paigaldada kaableid ja torustikke. Topeltpõhi peab olema ka piisavalt ruumikas, et võimaldada inimeste ohutu juurdepääs kontrollimiseks ja hooldamiseks. Teisest küljest teeb mure lisakaalu ja raisatud mahu pärast topeltpõhjast küllaltki kokkusurutud ruumi.
Puistlastilaevade kered on tavaliselt pehmest terasest. 2005:221.</ref> Mõned tootjad eelistavad kõvemat terast, et vähendada kere kaalu. Ometi vähendab kõvema terase kasutamine piki- ja põikvaheseinte tugevdamiseks kere paindumatust ja korrosioonikindlust. Sepistatud terast kasutatakse mõnede laevaosade valmistamiseks, nagu sõuvõlli toed. Põikvaheseinad valmistatakse lainelisest lehtmetallist, mis on tugevdatud põhjas ja ühenduskohtades. Uuritud on ka puistlastilaevadele raudbetoonkerede valmistamist.
Kahekordse kerega puistlastilaevad on saanud populaarseks viimase kümne aasta jooksul. Kahekordsete külgedega puistlastilaevade kavandamine on lisanud laevale laiust, seni on puistlastilaevadel nõutud topeltpõhja. Topeltparrastega puistlastilaevade ehitamisel on väljakutseks olnud ruumi tekitamine, et paigutada kõik kerekonstruktsiooni elemendid laevakere külgedele ja mitte lastiruumidesse. See suurendab lastiruumide mahtu ja lihtsustab nende konstruktsiooni, mis omakorda hõlbustab laevade lastimist ja lossimist ning lastiruumide puhastamist. Topeltpardad soodustavad ka laeva ballastimist, mis on kasulik, kui veetakse kergeid laste: laev võib suurendada süvist püstivuse ja meresõiduomaduste parandamiseks, mis saavutatakse lisaballastiga.
Hiljutine kavand, mida kutsutakse HY-CON (hübriidkonfiguratsioon), taotleb ühekordse ja kahekordse kere kombineerimist. Selle kavandi järgi ehitatakse kõige ahtripoolsemad lastiruumid topeltpardaga ja ülejäänud ühekordse pardaga. Selline lähenemine suurendab kere tugevust olulistes kohtades, kuid samuti kere kaalu.
Sestpeale, kui topeltkere on pigem majanduslik kui vaid laevaehituslik otsus, on mõned oponendid esitanud põhjendusi, et laevadele on tehtud vähe kõikehõlmavaid ülevaatusi ja neil esineb palju varjatud roostetamist. Vaatamata vastuseisule muutus topeltkere alates 2005. aastast Panamax ja Capesize suuruses puistlastilaevadel kohustuslikuks.
Puistlastilaevadel on oht pooleks murduda ja seepärast on pikitugevus nende peamine laevaehituslik probleem. Laevaehitusinsener arvutab välja vajaliku kereplaadistuse paksuse, et tagada laevale vajalik pikitugevus. Laeva kere koosneb paljudest osadest, mida nimetatakse talastikuks. Talastiku mõõtmete ja kuju leidmist nimetatakse laeva tehnilise joonise koostamiseks. Laevaehitusinsenerid võtavad arvesse, millised pingeid võib laevakere kohata, lisavad ohutusvaru ja koostavad tehnilise joonise.
Laeva tehnilise projekti koostamisel arvestatakse, kas laev sõidab ballastis, on lastimise või lossimise all, on osaliselt või täielikult lastitud või on ajutiselt ülelaaditud. Neid kohti, kus võib esineda suuri pingeid, projekteeritakse eriti hoolikalt, nagu lastiruumide põhjad ja luugid, veekindlad vaheseinad ja ballastitankide põhjad. Suure Järvistu puistlastilaevu projekteeritakse nii, et laevakere peab vastu pidama lainete tekitatud resonantsile, mis võib põhjustada laeva purunemise.
Rahvusvaheline Klassifikatsiooniühingute Assotsiatsioon võttis alates 1. aprillist 2006 kasutusele Üldised Konstruktsiooni Reeglid. Need reeglid kehtivad puistlastilaevadele pikkusega üle 90 meetri ja neis nõutakse, et tugevusarvutustes võetaks arvesse roostetamisest tekkinud kahju, Põhja-Atlandi karme ilmastikutingimusi ja dünaamilisi pingeid, mis tekivad lastimisel. Reeglid määravad ka rooste piirmäära, mis võib olla 0,5–0,9 mm.

Ohutus

1980ndad ja 1990ndad olid balkeritele väga õnnetud aastad. Palju balkereid uppus neil aastail, 1990 – 1997 uppus 99 balkerit. Enamus neist uppumistest olid äkilised ja kiired, meeskonnad ei suutnud laeva maha jätta : sel perioodil hukkus üle 650 meremehe. Osaliselt MV Derbyshire uppumise tõttu, kiideti 1990ndatel heaks palju balkerite ohutusalaseid uusi nõudeid.

Püstivus

Laadungi nihkumine on balkeritele väga ohtlik.Probleem on rohkem tuntud teravilja laadungitega, kuna teravili vajub reisi kestel ja tekib tühi ruum trümmiluugi ning laadungi pinna vahele. Laeva kõikumise tõttu võib laadung nihkuda ühest pardast teise. See võib laeva kreeni viia, mis suurendab veelgi laadungi nihkumist. Niisugused järjestikused laadungi nihkumised võivad balkeri kiiresti kummuli keerata.
1960 SOLAS Konventsioon nõudis selliste probleemide kontrollimist. See konventsioon nõudis ülemiste kimmitankide kavandamist nii, et need takistaksid laadungi nihkumist. Konventsioon nõudis samuti, et laadungi pinda tuleb tasandada või stoovida, kasutades selleks trümmides buldoosereid. Laadungi stoovimine vähendas laadungi pinda, mis puutub kokku õhuga, millel oli kasulik kõrvaltoime:vähenes iseeneslikku süttimise võimalus niisuguste laadungite puhul nagu süsi, rauamaak, metalllaastud.
Teist laadi riski võivad põhjustada laadungid, mis on suure vee imavusega. Suurest niiskuse kontsentratsioonist võib trümmi põhja tekkida muda,mis annab vaba pinna efekti, kuna laadung võib kergesti nihkuda. Ainuke moodus selle riski vähendamiseks on hea ventileerimine,pilsikaevudes veetaseme kontrollimine ja nendest vee väljapumpamine.

Meeskonna ohutus

Alates 2004. aasta detsembrist on Panamax ja Capesize-balkeritel kohustuslik omada vabalang-veeskamisega päästepaate, mis asuvad ahtris tekiehitise taga. See seade võimaldab meeskonnal hädaolukorras laev kiiresti maha jätta. Üks argument vabalang-veeskamisega päästepaatide vastu on, et lahkujatel peab olema teatud annus julgust, isegi hea füüsiline seisund, et siseneda päästepaati ja see alla kukutada. Veeskamise käigus on juhtunud ka õnnetusi, näiteks ohutusrihmad olid valesti kinnitatud.

2002. aasta detsembris täiendati SOLAS Peatükki XII nõudmisega, paigaldada trümmidesse vee taseme jälgimise ja edastamise signalisatsioon. See seade hoiatab kiiresti vahiteenistust sillas ja masinas, kui trümme hakkab uputama. Katastroofilise uputamise korral, aitab signalisatsioon kiirendada laeva mahajätmist.