Пневмо-гидравлические указатели груза.

Не смотря на множество «фирменных» названий таких систем имеется общее название для любой из них – «пузырьковые измерители» (Bubbler gauge). В основу работы данных систем заложен принцип компенсации гидростатического давления пневматическим противодавлением. На поверхности жидкости гидростатическое давление равно нулю, а на глубине оно равно p=rgh (r= плотность жидкости, g= ускорение силы тяжести). Конструктивно система состоит из воздушного компрессора, датчиков, U-образных манометров, трубок в грузовом танке и пластмассовых трубок, соединяющих компрессор, датчики и манометры. Компрессор (один в работе, другой – в готовности) постоянно поддерживает давление 6 кг/см², которое подается к датчику. Датчик устанавливается по геометрическому центру танка в плане (для исключения влияния на показания крена и дифферента). Датчик состоит из редуктора и возвратнозапорного клапана. От палубы – не доходя 1 см до днища –устанавливается трубка, на верхний конец которой и подключен датчик. В нижней части соединительного стакана датчика имеется штуцер – для присоединения «сигнальной линии» к U-образному манометру. Если в танке имеется жидкость, то на таком же уровне эта жидкость присутствует внутри измерительной трубки. Воздух от компрессора, пройдя редуктор в датчике, начинает выдувать жидкость из измерительной трубки, постепенно нарастающее давление через сигнальную линию воздействует на манометр. После редуктора давление воздуха равно давлению выпускаемого дыма сигареты, но по мере выдавливания жидкости из измерительной трубки оно нарастает. Когда давление в измерительной трубке станет равным гидростатическому давлению в танке, то пузырьки воздуха начнут подниматься на верх. В этот момент U-образный манометр будет показывать гидростатическое давление, например, в метрах вод. ст.

Кроме гидростатического давления столба жидкости, на поверхность жидкости в танке оказывают давление пары данной жидкости, возможно инертные газы и накапливающееся давление пузырьков воздуха. Для компенсации «газового» давления рядом с первым датчиком устанавливается второй датчик, к которому подсоединяется трубка, опускающаяся на 50 мм ниже палубы. Сигнальная линия «газового» датчика подключается ко второму концу U-образного манометра. Манометр, откалиброванный по взливу, может иметь вторую шкалу-кубатуру жидкости, соответствующую показаниям взлива (из калибровочных таблиц).

Если вспомнить, что атмосферное давление равно 760 мм рт.ст. или 10.34 м, то можно рассчитать шкалу взлива ртутного манометра. Допустим, высота грузового танка равна 10.34х2=20.68 м, то ртутный манометр можно откалибровать как 0.76х2=1.52 м. Отсюда 1 м взлива по ртутному манометру равен 1520 мм : 20.68 м =73.8 мм/м. Разумеется, для коммерческих целей такая точность будет недостаточна. Поэтому вместо U-образного манометра в ПУГО устанавливаются две прозрачные трубки длиной около 2 метров, а в дополнение к первым двум датчикам на каждый танк устанавливается еще один датчик, к которому присоединяется трубка длиной 2050 мм ниже палубы. Все три датчика абсолютно одинаковы и взаимозаменяемы, но теперь от каждого танка отходят три сигнальных линии: газовая, верхняя и нижняя (от днища), а манометр имеет только два конца – верхний и нижний. Выход очень прост: сигнальные линии постоянно подсоединены к коллекторам с самозапорными клапанами. На каждый танк имеется два манометра: ртутный и антифризный. Удельный вес антифриза = 1.12. Поэтому 1м водяного столба по антифризному манометру на шкале манометра соответствует 13.6/1.12х73.8=896.1 мм.

Такой масштаб приблизительно на 10% меньше естественного 1 м вод.ст., поэтому точность измерения по анитифризному манометру уже равна ±0,3 мм для взлива и пустот.

Ртутный манометр в нижней части подсоединен к резурвуару со ртутью, антифризный манометр – к резервуару с антифризом. Положение резервуаров фиксируется так, чтобы уровень ртути и антифриза совпадали с нолем шкалы. Не трудно догадаться, что имеется уже две шкалы для измерения взлива: грубая – по ртутному манометру (шкала I) и точная – по антифризному манометру (шкала III). Оба манометра подключаются к коллекторам одинаково: линии от резервуаров со ртутью и антифризом – к нижним гнездам коллекторов, а линии от верха трубок (манометров) – к верхним гнездам коллекторов. Допустим в танк принято пресной воды 1.5 м по взливу. Тогда по ртутному манометру ртуть поднимается вверх на 73.8х1.5=110.7 мм, а по антифризному манометру – на 896.1х1.5= 1344.2 мм. Напротив этих уровней уже можно нанести кубатуру принятой воды в танк – по калибровочным таблицам (шкала V). Шкала II для каждого танка рассчитывается как пустота по ртутному манометру: высота танка – взлив=пустота. Шкала IV рассчитывается как пустота по антифризному манометру (пустота 2 метра). Шкала VI рассчитывается как удельный вес жидкости, в момент начала показаний пустоты по антифризному манометру. Шкала VII показывает удельный вес жидкости по результатам измерения гидростатического давления столба жидкости между глубокой и средней трубками. Косвенно можно следить за температурой груза, если он был подогрет при погрузке: по окончании погрузки делается отметка фактического уровня по антифризному манометру. На переходе груз остывает, его объем уменьшается, пустота увеличивается. На подходе к порту выгрузки включается подогрев груза и вместо измерения температуры груза в танке достаточно поднять уровень по антифризному манометру до отметки, сделанной по окончании погрузки. Это будет обозначать, что груз подогрет до температуры при погрузке.

Можно измерить давление газов в танке – для этого резервуар антифризного манометра подключается к «газовой» трубке, а верх манометра оставить подключенным к атмосферному давлению.

Дополнительно к манометрам для каждого танка данная система дает возможность устанавливать автоматы программирования погрузки и выгрузки, но эта тема выходит за пределы поставленных задач.