Balkeris

Definīcija

Ir vairāki veidi kā definē balkeri. Piemēram SOLAS konvencija (konvencija par dzīvības drošību jūrā (Safety of Life at Sea)) nosaka, ka balkeris ir "kuģis, ko parasti būvē ar vienu klāju, augšējiem sānu tankiem un piltuvveida sānu tankiem kravas telpās un kas paredzēts galvenokārt beramkravu pārvadāšanai bez taras, un pie šādiem kuģiem pieder tādu veidu kuģi kā rūdas vedēji un kombinētie kuģi". Tomēr lielākā daļa klasifikācijas sabiedrību lieto plašāku definīciju atbilstoši kurai balkeris ir kuģis, kurš pārvadā sausās kravas bez iepakojuma. Sausās beramkravas var pārvadāt arī universālie kuģi, taču tie nav speciāli projektēti beramkravu pārvadāšanai un var pārvadāt arī citas kravas. Angļu valodā ar bulk cargo dažreiz saprot arī šķidrās kravas bez iepakojuma (šķidrās lejamkravas), tāpēc naftas, ķīmiskie vai LPG tankkuģi tiek saukti arī par šķidro lejamkravu vedējiem (liquid bulk cargo carrier vai liquid bulk carrier). Atšķirība starp balkeri un ģenerālās kravas kuģi kļūst neskaidra maziem kuģiem ar dedveitu zem 10 000 dedveita tonnām (DWT). Šo kuģu klasifikācija būs atkarīga no kuģa īpašnieka un klasifikācijas sabiedrības.
Lai apzīmētu balkerus, bieži lieto vairākus saīsinājumus. OBO nozīmē balkeri, kurš kombinēti pārvadā rūdu, beramkravas un naftu. O/O kombinēti pārvadā naftu un rūdu. VLBC (Very Large Bulk Carrier) nozīmē ļoti liels balkeris. Šis saīsinājums ir aizgūts no VLCC (ļoti liels jēlnaftas tankkuģis jeb supertankkuģis (very large crude carrier)). Līdzīgi ULBC (Ultra Large Bulk Carrier) jeb ultraliels balkeris ir aizguvums no ULCC (Ultra Large Crude Carrier).

Vēsture

Balkeri attīstījās no ģenerālās kravas kuģiem, pamazām specializējoties pēc tvaika dzinēja pilnveidošanas. Pirmais kuģis ar tvaika dzinēju, kas tiek uzskatīts par balkeri, bija britu ogļu pārvadātājs SS John Bowes 1852. gadā.
Šim kuģim bija metāla korpuss, tvaika dzinējs un balasta sistēma, kas lietoja jūras ūdeni smilšu maisu vietā. Tas viss ļāva kuģim ļoti efektīvi konkurēt Britu ogļu tirgū. Pirmie balkeri ar dīzeļdzinēju sāka parādīties 1911. gadā.
Pirms 2. pasaules kara pieprasījums pēc beramkravu jūras pārvadājumiem bija zems, apmēram 25 miljoni tonnu metālu rūdu gadā. Un lielākā daļa pārvadājumu bija kabotāžas. Tomēr jau parādījās divas balkerus raksturojošas iezīmes: dubultdibens, kuru ieviesa 1890. g., un piltuves veida bortu tanki, kurus ieviesa 1905. g.
20. gs. piecdesmitajos gados attīstītajās valstīs pieauga pieprasījums pēc beramkravām, tādēļ Eiropas valstīs, ASV un Japānā sāka būvēt balkerus. Ekonomisku apstākļu dēļ balkeri kļuva lielāki un specializējās.
Pirms parādījās balkeri bija divas metodes kā ielādēt kuģī beramkravas. Pirmais paņēmiens bija iepakot tās maisos, sakraut maisus uz paletēm un lietot krānu, lai ielādētu paletes ģenerālās kravas kuģa rūmēs. Otra metode bija nofraktēt visu kuģi un no finiera uzbūvēt graudu apcirkņus un citas konstrukcijas kravas tilpnēs. Tad graudi beramveidā tika ielādēti ar konveijeru, greiferi vai kā citādi. Tajā pašā laikā stividori ar liekšķerēm kravu izlīdzināja. Šīs metodes bija laikaietilpīgas, darbietilpīgas un neefektīvas. Tāpat kā konteinerkuģis modernais balkeris ir efektīvas kravas lādēšanas un izkraušanas problēmas risinājums.

Modernie balkeri

Pasaules beramkravu transports ir audzis milzīgos apjomos. 2015. g. kā beramkravas tika transportēti 2 951 miljoni tonnu ogļu, dzelzs rūdas, graudu, boksītu, alumīnija oksīda un fosfātu. 2016. gadā no okeāna tirdzniecības kuģiem ar bruto tilpību 1000 BT vai vairāk, balkeri sastādīja 36,6 % no pasaules flotes pēc bruto tonnāžas un 25,6 % pēc kuģu skaita.
2016. gadā pasaules okeāna balkeru flote sastāvēja no 10 682 kuģiem ar bruto tilpību 1000 BT vai vairāk. Šo kuģu kopējā celtspēja bija 756,8 miljoni tonnu. "Tīri balkeri" veido absolūti lielāko daļu no šī skaita. Rūdas vedēji ir otra lielākā apakšklase. Lielo ezeru balkeru flotē 2016. gadā bija 41 kuģis ar kravnesību 1,6 miljoni tonnu.
2016. gadā 10% no pasaules balkeriem bija vecāki par 20 gadiem. Vēl 22% bija vecumā no 10 līdz 20 gadiem un 68% bija jaunāki par 10 gadiem. Visi balkeri, kas reģistrēti lielo ezeru tirdzniecībā ir pāri par 20 gadiem veci.

Karoga valstis

2016. g. ASV Jūras administrācija visā pasaulē uzskaitīja 10 682 balkerus ar bruto tonnāžu 1 000 BT vai vairāk. Visvairāk balkeru ir reģistrēti Panamā (2 596). Tas ir vairāk nekā nākamajās divās karoga valstīs kopā. Reģistrēto balkeru skaita ziņā pirmās piecas karoga valstis iekļauj arī Honkongu ar 1084 kuģiem, Māršala Salas (1100), Libēriju (897) un Ķīnu (843). Panama arī dominē balkeru reģistrācijā pēc dedveita tonnāžas. Šajā jomā vietas no divi līdz pieci ieņem arī Honkonga, Māršala Salas, Libērija un Singapūra.

Lielākās flotes

Grieķija, Japāna un Ķīna ir trīs lielākās balkeru īpašnieces (šeit, piemēram, grieķu kuģu īpašnieki reģistrē savus kuģus Panamā, tāpēc karoga valsts ir Panama nevis Grieķija). Šīm trīs nācijām kopā pieder vairāk par pusi no pasaules flotes.
Ir vairākas lielas privātās flotes, piemēram, Gearbulk Holding AG ir starptautiska kompānija, kurai ir vairāk par 70 balkeriem. Fednav Kanādā vada 75 balkeru floti ieskaitot trīs, kas speciāli projektēti darbam ledainā vidē.  Horvātijas Atlantska Plovidba pieder 13 balkeru flote.  H. Vogemann Hamburgā Vācijā vada 5 balkeru floti. Portline Bulk International S.A. Portugālē pieder 16 balkeri. Torm Dānijā un Naviera ELCANO Spānijā arī pieder ievērojamas balkeru flotes.

Būvētāji

Balkeru būvē dominē Āzijas kompānijas. No visiem pasaules balkeriem gandrīz 62% ir būvēti Japānā tādās kuģu būvētavās kā Oshima Shipbuilding un Sanoyas Shipbuilding Corporation. Dienvidkoreja ar Daewoo un Hyunday heavy industries ir otrajā balkeru būvētāju vietā. Trešajā vietā ir Ķīnas Tautas republika. Ievērojamas ĶTR kuģu būvētavas ir Dalian, Chengxi un Shanghai Waigaoqiao. Ceturtajā vietā ir Taivāna. Šeit galvenie nopelni ir kuģu būvētavai China Shipbuilding Corporation. Minēto četru valstu kuģu būvētavās ir būvēti veirāk par 82% no visiem balkeriem.

Fraktēšanas cenas

Raksturīgas frakta cenas, lai pārvadātu Capesize ogļu kravu no Dienvidamerikas uz Eiropu 2005. gadā bija 15 - 25 ASV dolāri par tonnu. Tajā pašā gadā Panamax krava no Meksikas līča uz Japānu maksāja 40 - 70 ASV dolāru tonnā. 2005.g. frakts cena par čārteru svārstījās no $40 000 - $ 70 000 Capesize kuģim, $20 000 - $ 50 000 dienā Panamax kuģim un $18 000 - $30 000 dienā Handymax kuģim. 2015. gadā laika čārtera frakts cena Panamax kuģim sasniedza savu visu laiku zemāko atzīmi 3 450 ASV dolāru dienā.

Cena pārdodot sagriešanai metāllūžņos

Kad kuģis ir nokalpojis savu mūžu, to sagriež metāllūžņos. Kuģu īpašnieki un pircēji ved sarunas par metāllūžņu cenām, ņemot vērā tukša kuģa masu (vieglo ūdensizspaidu ldt (angļu val. - light weight)) un metāllūžņu cenu tirgū. Kuģus pārsvarā sagriež kuģu kapsētās Indijā un Čitagongā Bangladešā. 2016. g. tika sagrieztas kopā 28 900 000 balkeru dedveita tonnu. Tas sastādīja 65% no visiem sagrieztajiem kuģiem pēc dedveita tonnām. Togad balkerus pārdeva par salīdzinoši zemām metāllūžņu cenām - $290 par ldt Handysize balkeriem.

Reisi

Balkeru reisus nosaka tirgus un tie bieži mainās. Piemēram, kuģis var tikt nodarbināts graudu tirgū ražas novākšanas sezonā, bet vēlāk pārvadāt citas kravas vai strādāt citā līnijā. Uz kabotāžas kuģiem, ja tie strādā klaiņojot (tramp), kuģu vadītāji var arī uzzināt lēmuma ostu tikai pēc tam, kad krava ir pilnībā ielādēta.
Beramkravu izkraušanas neefektivitātes dēļ, balkeri ostā pavada vairāk laika nekā citi kuģi. Pētot minibalkerus tika atklāts, ka vidēji kravas izkraušana aizņem divreiz vairāk laika nekā tās iekraušana. Piemēram, minibalkeris pavadīs ostā 55 stundas salīdzinot ar 35 stundām līdzīga izmēra kokmateriālu pārvadātājam. Lielākiem balkeriem šis laiks palielinās līdz 74 stundām Handymax kuģiem un 120 stundām Panamax kuģiem. Salīdzinot ar konteinerkuģiem izplatītajām 12 stundu ilgajām kravas operācijām, 15 stundu operācijām automašīnu pārvadātājiem un 26 stundām lieliem tankkuģiem, balkeru komandām ir daudz lielākas iespējas pavadīt laiku krastā.

Arhitektūra

Balkera dizains ir lielā mērā atkarīgs no kravas, ko tas pārvadās. Svarīgs ir kravas blīvums. Izplatītām beramkravām blīvums ir ļoti dažāds: sākot no 0,6 t/m³ viegliem graudiem līdz 3 t/m³ dzelzs rūdai. Rūdu vedējiem, piemēram, ierobežojošais faktors ir kopējais svars, jo rūda ir ļoti blīva. Bet ogļu vedējiem ierobežojošais faktors ir kopējais tilpums, jo oglēm ir mazs blīvums un tās piepilda tilpnes pirms kuģis ir sasniedzis maksimālo iegrimi.
Otrs ierobežojošais faktors dotajai tonnāžai ir kuģa izmēri. Šeit jāņem vērā ostu izmēri un kuģu ceļu izmēri caur kuriem kuģis pārvadās kravas. Piemēram, kuģiem, kuriem būs jāiet caur Panamas kanālam būs ierobežots platums. Parasti attiecība garums/platums ir robežās no 5 līdz 7, vidēji 6,2. Attiecība garums/augstums ir no 11 līdz 12.

Korpusa forma un mehānismi

Balkerus projektē tādus, lai tos būtu viegli uzbūvēt un kravas operācijas būtu vienkāršas. Lai gan buļba ļauj kuģim ūdenī pārvietoties efektīvāk, dizaineri dod priekšroku vienkāršiem, vertikāliem priekšgaliem, it sevišķi uz lieliem balkeriem. Gandrīz vienmēr balkeriem ir pilnīgs korpuss ar lielu ūdensizspaida pilnības koeficientu. Tādēļ balkeri ir salīdzinoši lēni. Tā ir maksa par efektīvo kravas izvietojumu. Tukša kuģa svara attiecība pret tā dedveitu balkeriem ir starp 0,125 lieliem Capesize balkeriem un 0,2 maziem Handymax kuģiem. Tātad Capesize kuģis var pārvadāt kravu, kas sver astoņas reizes vairāk par paša kuģa svaru, bet Handymax kuģis kravu, kura sver piecas reizes vairāk par paša kuģa svaru.
Balkera mašīntelpa parasti ir novietota netālu no pakaļgala, zem virsbūves un virs degvielas tankiem, lai samazinātu pārsūknēšanas attālumu. Uz Handymax un lielākiem balkeriem uzstāda divtaktu dīzeļus, kuri ir tieši savienoti ar dzenskrūvi. Pie dzenvārpstas ir pieslēgts vārpstas ģenerators. Tiek lietots arī palīgdzinējs. Mazākajos balkeros lieto vienu vai divus četrtaktu dīzeļus, kuri caur reduktoru pievienoti dzenskrūvēm. Vidējais projektētais ātrums Handymax un lielākiem balkeriem ir virs 14,5 mezgliem (26,9 km/h). Dzenskrūves griešanās ātrums ir salīdzinoši zems, ap 90 apgriezieniem minūtē.
20. gs. septiņdesmito gadu beigās un astoņdesmito sākumā, šķidrās degvielas cenu kāpuma rezultātā, par dzīvotspējīgiem uzskatīja ar oglēm darbināmus kuģus. Austrālijas ANL (angļu val. - Australian National Lines) kompānija uzbūvēja 74 700 tonnu 19 000 zirgspēku tvaikoni River Boyne, kuru darbināja ogles. Šī stratēģija radīja interesantas priekšrocības boksītu un citu kravu pārvadātājiem, taču bija problēmas ar zemu dzinēja lietderības koeficientu, ekspluatācijas problēmām un lielām sākuma izmaksām.

Lūkas

Lūkas ir atvērumi kravas tilpnes augšpusē. Lūku vāki ir mehāniskas ierīces, kas ļauj lūkas atvērt un aizvērt. Parasti lūku vāki aizņem 45 - 60% no kuģa platuma un 57 - 67% no tilpnes garuma. Lai efektīvi lādētu un izlādētu kravu, lūkām jābūt lielām, bet lielas lūkas rada problēmas kuģi būvējot. Korpusa spriegumi tiek koncentrēti ap lūku stūriem, tāpēc šie rajoni ir jāpastiprina. Pastiprināšanu veic attiecīgajās vietās palielinot saistu biezumu vai skaitu. Šīs darbības ēnas puse ir papildus smaguma pielikšana kuģim.
Ir daudz dažādu lūku vāku konstrukciju. Līdz 20. gs. piecdesmitajiem gadiem balkeri izmantoja koka dēļu vākus, kurus tā vietā, lai atvērtu un aizvērtu, izjauca un salika ar rokām. Jaunākiem kuģiem vākus atver un aizver ar hidrauliskām sistēmām, kuras parasti vada viens cilvēks. Daudzās konstrukcijās lūku vākus bīda uz priekšgalu, pakaļgalu vai bortiem. Ir svarīgi, lai lūku vāki būtu ūdensdroši: nehermētiskas lūkas noved pie nejaušas tilpnes appludināšanas, kas savukārt ir par iemeslu daudzu balkeru bojāejā.
Noteikumi par lūku vākiem ir attīstījušies kopš MK Derbyshire bojāejas izmeklēšanas (MK nozīmē motorkuģis). 1966. g. kravas zīmes konference (The Load Line Conference of 1966) noteica jūras ūdens slodzi uz lūku vākiem 1,74 tonnu uz m² apmērā, kā arī minimālo ekvivalento vāku biezumu 6 mm.

Korpuss

Balkeru šķērsgriezums daudz neatšķiras no citu tirdzniecības kuģu šķērsgriezuma. Tilpņu augšējie un apakšējie stūri tiek izmantoti kā balasta tanki tāpat kā dubultdibens. Stūru tanki ir pastiprināti un bez sānsveres regulēšanas tie kalpo arī citiem mērķiem.
Arī dubultdibens ir raižu iemesls. Tam jābūt pietiekoši augstam, lai varētu izvietot cauruļvadus un kabeļus. Bez tam dubultdibenam jābūt pietiekoši plašam, lai cilvēki tajā varētu veikt remontdarbus un apskati. Taču no otras puses papildus svars un neizmantotais tilpums, liek būvēt dubultdibenu mazāku.
Balkeru korpusus būvē no tērauda. Lai samazinātu masu, daži ražotāji, pārsvarā Japānā, korpusus būvē no leģētā tērauda. Taču gan leģētais, gan parastais tērauds gada laikā korozijas dēļ zaudē vienādu biezumu materiāla. Tātad leģētā materiāla kuģis agrāk sasniegs brīdi, kad nelielā plātņu biezuma dēļ, nāksies nomainīt lielu skaitu apšuvuma plātņu. Tas ir neizdevīgi, tāpēc sasniedzot šo brīdi, kuģi parasti sagriež metāllūžņos. Šī iemesla dēļ, pēdējā laikā, atkal notiek pāreja uz parasto tēraudu. Tradicionāli par labāko tēraudu kuģubūvei uzskata poļu tēraudu. Dažreiz šķērsstarpsienas būvē no gofrētā tērauda, to pastiprinot pie dibena un savienojumu vietās.
Pagājušos desmit gados aizvien populārāki ir kļuvuši dubultie korpusi. Projektējot dubultā korpusa kuģus palielinās tikai kuģa platums, jo jau sen obligāti ir dubultdibeni. Dubultais korpuss rada telpu kurā var paslēpt visus saistus. Tie tiek aizvākti no tilpnēm. Šādā veidā iegūtās līdzenās tilpņu sienas atvieglo kravu iekraušanu, izkraušanu un tilpņu tīrīšanu. Tāpat dubultie borti uzlabo balasta operācijas. Tas ir sevišķi svarīgi pārvadājot vieglas kravas. Kuģim var rasties nepieciešamība palielināt tā iegrimi, lai uzlabotu noturību vai jūrasspējas. To dara pieņemot balastu.
Jaunie projekti, ko sauc par Hy-Con apvieno vienkorpusa un dubultā korpusa labās īpašības. Hy-Con ir saīsinājums no Hybrid Configuration. Šo projektu kuģiem dubulta korpusa ir tikai pati priekšējā un pati aizmugurējā tilpne, pārējās paliek vienkorpusa. Šī pieeja uzlabo kuģa stiprību problemātiskajos punktos, atstājot nelielu kopējo korpusa svaru.
Dažreiz dzird viedokli, ka dubulto bortu dēļ, kuģu apskates netiek veiktas tik visaptveroši kā vajadzētu un tie cieš no slēptas korozijas. Neskatoties uz to 2005. g. dubultais korpuss ir kļuvis obligāts Panamax un Capesize kuģiem.

Ekvivalentā brusa

Balkeri ir pastāvīgās briesmās no to "mugurkaulu pārlūšanas", tādēļ gareniskā stiprība ir arhitektūras pamata bažas. Jūras arhitekts izmanto sakarību starp garenisko stiprību, korpusa kopējo biezību un šķērsgriezuma inerces momentu, lai risinātu problēmas, saistītas ar garenisko stiprību un spriegumiem. Kuģa korpusa šķērsgriezuma laukuma pretestības un inerces momentu noteikšana ir diezgan sarežģīta, tādēļ faktisko korpusa šķērsgriezuma laukumu aizvieto ar tā saucamo ekvivalento brusu. Ekvivalentās brusas šķērsgriezuma laukums un inerces moments ir vienādi ar kuģa korpusa šķērsgriezuma laukumu un inerces momentu. Jūras arhitekti aprēķina sagaidāmos spriegumus, pievieno drošības faktorus un tad aprēķina nepieciešamo ekvivalento brusu. Pēc tam ekvivalento brusu sadala konkrētās garensijās konkrētās vietās un ārējā apšuvē.
Aprēķini tiek veikti daudziem kuģa stāvokļiem, sākot no pārgājieniem balastā, kraušanas un izkraušanas variantiem, pie daļējas nokraušanas, pie pilnas nokraušanas un beidzot ar īslaicīgām pārmērīgas kravas uzņemšanām. Īpaša uzmanība tiek pievērsta tādām vietām kā tilpņu dibeni, lūku vāki, starpsienas starp tilpnēm un balasta tanku dibeni. Šīs vietas pakļautas lielākiem spriegumiem. Lielo ezeru balkeriem jābūt projektētiem, lai tie izturētu viļņu izraisītu pieaugošu rezonansi, kura, savukārt, izraisa materiāla noguruma plaisas.
Kopš 2006. g. 1. aprīļa starptautiskā klasifikācijas sabiedrību asociācija ir pieņēmusi vispārējos struktūras noteikumus (Common Structural Rules). Šos noteikumus pielieto balkeriem ar garumu 90 m vai vairāk un tie prasa, lai ekvivalentās brusas aprēķinos tiktu ietverti šādi apstākļi: korozijas efekts, skarbie laika apstākļi, kādi bieži sastopami Ziemeļatlantijā un dinamiskie spriegumi iekraušanas laikā. Tāpat noteikumi nosaka korozijas robežas no 0,5 līdz 0,9 mm.

Drošība

20. gs. astoņdesmitie un deviņdesmitie bija ļoti nedrošs periods balkeriem. Šajā periodā nogrima daudz balkeru, tikai starp 1990. un 1997. vien gāja bojā 99 beramkravu vedēji. Daudzas no šīm avārijām notika ļoti ātri neļaujot komandām izglābties. Šo septiņu gadu laikā tika pazaudētas vairāk nekā 650 jūrnieku dzīvības. 20. gs. deviņdesmitajos gados, daļēji MV Derbyshire bojāejas rezultātā, tika pieņemtas vairākas starptautiskas drošības rezolūcijas, kuras attiecās uz balkeriem.

Noturības problēmas

Balkeriem ir bīstama kravas pārvietošanās. Šī problēma ir izplatītāka graudu pārvadātājiem, jo graudi reisa laikā nosēžas un rada brīvu telpu starp kravas virsmu un tilpnes augšu. Ja ir brīva vieta, krava var sākt pārvietoties no viena borta uz otru kuģa sāniskās šūpošanās dēļ. Tas var izraisīt kuģa sānsveri, kura savukārt veicina vēl lielāku kravas pārbiršanu. Šāda veida ķēdes reakcija var balkeri apgāzt ļoti ātri.
1960. g. SOLAS konvencija prasa kontrolēt šāda veida problēmu. Šie noteikumi prasa, lai zemklāja balasta tanku forma novērstu kravas pārvietošanos. Tāpat šie noteikumi nosaka, ka kravām jābūt izlīdzinātām lietojot ekskavatorus tieši tilpnēs.  Izlīdzināšana samazina kravas brīvās virsmas laukumu. Tāpat šāda izlīdzināšana samazina kravas virsmas laukumu, kas saskaras ar gaisu. Tai ir noderīgs blakusefekts: šāda izlīdzināšana samazina pašuzliesmošanās iespēju ogļu u.c. kravās.

Komandas drošība

Kopš 2004. g. decembra Panamax un Capesize balkeriem ir jānes brīvās krišanas glābšanas laivas, kas novietotas, kuģa pakaļgalā aiz virsbūves. Šīs laivas ļauj komandai ātri atstāt kuģi trauksmes gadījumā. Brīvās krišanas glābšanas laivu lietošana no komandas locekļiem prasa zināmu fizisko sagatavotību. Lietojot šīs laivas ir gūti arī ievainojumi, piemēram nepareizas drošības siksnu lietošanas dēļ.
2002. g. decembrī SOLAS XII nodaļa tika papildināta ar prasību uzstādīt augsta ūdens līmeņa konstatēšanas un trauksmes sistēmas uz visiem balkeriem. Šis drošības mērs ātri brīdina sardzi uz tiltiņa un mašīntelpā par tilpņu applūšanu. Katastrofiskas applūšanas gadījumos, šie sensori var paātrināt kuģa atstāšanu.