ПЛАВУЧЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА РАЗЛИТОЙ ПО ВОДЕ НЕФТИ
FLOATING DEVICE FOR COLLECTION OF OIL SPILLED ON WATER

Изобретение относится к механической очистке воды от нефтепродуктов и может, быть использовано для сбора разлитой по поверхности воды нефти.
Известно устройство для механической очистки воды от нефтепродуктов, представляющее собой нефтяную ловушку [1]. Известное устройство содержит корпус, отстойную зону, камеру выделения нефтепродуктов, в которой расположены приемный лоток осветленной воды, полупогружная перегородка и приемник нефтепродуктов.
Камера выделения нефтепродуктов ограничена со стороны отстойной зоны водосливом практического профиля, причем переливная кромка приемника нефтепродуктов расположена ниже гребня водослива, но выше переливной кромки приемного лотка осветленной воды. Над гребнем водослива установлен щитовой регулятор расхода. Нефтяная ловушка обеспечивает эффективное отделение нефтепродуктов при ламинарном движении жидкости и высокую надежность работы за счет исключения движущихся элементов конструкции, преимущественно в оборотном водоснабжении промышленных предприятий, но практически не применима для сбора разлитой по воде нефти на морских акваториях.
Известны также устройства для сбора разлитой по воде нефти [2, 3, 4]. Эти устройства содержат установленный на плавучем средстве корпус с узлом вращающихся в вертикальной плоскости щеточных пластин, средством для съема нефти со щеток, резервуаром для собранной нефти и гидронасосом, приводное оборудование.
Наиболее близким аналогом является известное устройство [4], предназначенное для сбора разлитой по поверхности воды нефти и являющееся более универсальным по сравнению с известными устройствами [2, 3].
Сущность известного устройства [4] для сбора разлитой по воде нефти заключается в том, что между двумя продольными поплавками смонтирован корпус, в котором размещен, по крайней мере, один узел вращающихся щеточных пластин, средство для съема нефти со щеток и резервуар для собранной нефти. Корпус установлен с возможностью вертикального и продольного относительно поплавков возвратно-поступательного перемещения. За счет такого выполнения устройство может перемещаться по суше, опираясь поочередно на поверхность земли корпусом и поплавками. Находясь на поверхности воды, покрытой нефтью, вращающиеся щетки собирают нефть, а устройство для съема нефти со щеток направляет нефть в резервуар для собранной нефти.
Известное устройство [4] отличается от аналогов [2, 3] тем, что плавучее средство выполнено в виде двух продольных поплавков, а корпус установлен между поплавками с возможностью вертикального и продольного относительно них возвратно-поступательного перемещения, причем приводное оборудование размещено в корпусе. Продольное и вертикальное перемещения корпуса осуществляются гидроцилиндрами. При этом позади корпуса установлены туннелеобразные кожухи, имеющие защитные донные плиты.
Кроме того, корпус снабжен криволинейной защитной радиальной пластиной, охватывающей заднюю часть узла щеточных пластин. Причем верхняя часть защитной радиальной пластины может быть съемной. Предпочтительно, что защитная радиальная пластина представляет собой заднюю стенку резервуара для собранной нефти.
Плавучее устройство [4] имеет широкое использование.
В открытом море это устройство может быть соединено с головным судном при помощи одного или нескольких выступающих заграждений, установленных по боковым сторонам головного судна, и таким образом собственные нефтезадерживающие заграждения могут быть расположены так, чтобы выступать наклонно вперед от передних концов поплавков. И наоборот, данное устройство может быть прибуксировано, особенно если оно относительно большое и имеет несколько узлов щеточных пластин. Гребные винты обычно располагают в туннелеобразных кожухах, включая нижние пластины, которые защищают их от касания с землей на мелководье с многочисленными выступающими со дна породами.
В порту или на узких фарватерах между скалами устройство, в основном, может плавать автономно с помощью собственного приводного оборудования с гребными винтами или винтами у киля, где заграждение, например, из алюминия, прикрепляют к переднему краю поплавков так, что оно выступает наклонно вперед и наружу, а нефть собирается в мягких резервуарах, которые бросаются после заполнения и могут потом быть подобраны следующим за ним судном.
Данное плавучее средство может быть также поставлено на якорь снаружи загрязненного берега, когда заграждения располагают напротив берега, которые потом могут быть очищены струей воды, т.е. нефть смывают в воду, а затем собирают данным устройством для сбора нефти.
Наряду с достоинствами известного устройства [4] по сравнению с аналогами [2, 3], оно обладает и недостатками, основным из которых является необходимость очистки ограждений струей воды (нефть смывают в воду), что существенно усложняет процесс сбора нефти с водной поверхности, а также является предпосылкой к нарушению экологии на данной водной акватории.
Кроме того, очистка воды от нефти только с использованием щеток не позволяет выполнить надлежащую (качественную) очистку. В воде, после очистки ее щетками будут присутствовать нефтяные взвеси и сгустки, которые вместе с водой, спадающей со щеток, будут опять попадать на водную акваторию.
Также к недостаткам известных устройств следует отнести и относительно небольшую производительность и существенную трудоемкость процесса сбора разливов нефтепродуктов ввиду небольших габаритов известных плавучих устройств, что обуславливает необходимость использования дополнительных устройств, включая бункировщики для транспортировки собранных нефтепродуктов.
Также существенным недостатком при использовании известного устройства является то, что наличие дополнительного корпуса, сочлененного с основным судном, существенно ухудшает ходовые качества устройства в целом, особенно в условиях мелководья. При этом пластины, которые защищают гребные винты от касания их с землей на мелководье с многочисленными выступающими со дна породами, могут сыграть отрицательную роль, т.е. могут способствовать посадке судна на дно.
Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности очистки загрязненных водных акваторий нефтепродуктами и уменьшение трудоемкости процесса сбора и утилизации собранных нефтепродуктов.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве, представляющем собой плавучее устройство для сбора разлитой по воде нефти, содержащее установленное на плавучем средстве устройство с узлом вращающихся в вертикальной плоскости щеточных пластин, средством для съема нефти с щеток, резервуаром для собранной нефти и гидронасосом, приводное оборудование и бункер, в отличие от прототипа плавучее устройство выполнено в виде судна, носовая часть корпуса которого выполнена в виде усеченного конуса и снабжена аппарелью на которой установлен узел вращающихся в вертикальной плоскости щеточных пластин, в горизонтальной плоскости аппарели установлены также щеточные пластины, вращающиеся в горизонтальной плоскости и снабженные гребенками для съема нефти с щеток, в месте сочленения аппарели с корпусом судна установлено сопло всасывающего устройства, сочлененного с резервуаром для собранной нефти посредством трубопровода, снабженного форсунками для подачи сорбента и/или коагулянта, вдоль бортов установлены гребные колеса с жестко установленными плицами, выполненными полыми внутри, гребные колеса выполнены переменного диаметра в форме усеченного конуса с возрастающим диаметром от диаметральной плоскости судна к гребным колесам, выполненным в виде полой объемной конструкции и сочлененным с резервуаром для собранной нефти, также снабженным форсунками для подачи сорбента и/или коагулянта и который через отводящие патрубки сочленен с бункером, в приемных отверстиях бункера размещены съемные фильтры, выполненные из пористого пенопласта, выходные отверстия бункера сочленены с гидронасосом, выходное устройство которого сочленено с трубопроводом, расположенным вдоль бортов судна и снабженным выходными клапанами, расположенными в днище судна, гребные колеса выполнены с возможностью их перемещения в вертикальной плоскости в зависимости от осадки судна посредством устройства для регулирования заглубления гребных колес.
Технический результат заявляемого технического решения, заключающийся в повышении надежности очистки загрязненных водных акваторий нефтепродуктами и уменьшении трудоемкости процесса сбора и утилизации собранных нефтепродуктов, достигается за счет того, что плавучее устройство выполнено в виде судна, носовая часть корпуса которого выполнена в виде усеченного конуса и снабжена аппарелью, на которой установлен узел вращающихся в вертикальной плоскости щеточных пластин, в горизонтальной плоскости аппарели установлены также щеточные пластины, вращающиеся в горизонтальной плоскости и снабженные гребенками для съема нефти с щеток, в месте сочленения аппарели е корпусом судна установлено сопло всасывающего устройства, сочлененного с резервуаром для собранной нефти посредством трубопровода, снабженного форсунками для подачи сорбента и/или коагулянта, вдоль бортов установлены гребные колеса с жестко установленными плицами, выполненными полыми внутри, гребные колеса выполнены переменного диаметра в форме усеченного конуса с возрастающим диаметром от диаметральной плоскости судна к гребным колесам, выполненным в виде полой объемной конструкции и сочлененным с резервуаром для собранной нефти, снабженным форсунками для подачи сорбента и/или коагулянта и который через отводящие патрубки сочленен с бункером, в приемных отверстиях бункера размещены съемные фильтры, выполненные из пористого пенопласта, выходные отверстия бункера сочленены с гидронасосом и снабжены также съемным фильтром, выходное устройство гидронасоса сочленено с трубопроводом, расположенным вдоль бортов судна и снабженным выходными клапанами, расположенными в днище судна, гребные колеса выполнены с возможностью их перемещения в вертикальной плоскости в зависимости от осадки судна посредством устройства для регулирования заглубления гребных колес.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фиг.1.
Плавучее устройство для сбора разлитой по воде нефти. Плавучее устройство для сбора разлитой по воде нефти представляет собой судно 1, носовая часть корпуса 2 которого выполнена в виде усеченного конуса и снабжена аппарелью 3, на которой установлен узел 4 вращающихся в вертикальной плоскости щеточных пластин, в горизонтальной плоскости аппарели 3 установлены также щеточные пластины 5, вращающиеся в горизонтальной плоскости и снабженные гребенками 6 для съема нефти с щеток. В месте сочленения аппарели 3 с корпусом 2 судна 1 установлено сопло 7 всасывающего устройства 8, сочлененного с резервуаром 9 для собранной нефти посредством трубопровода 10, снабженного форсунками 11 для подачи сорбента и/или коагулянта. Вдоль бортов судна 1 установлены гребные колеса 12 с жестко установленными плицами 13, выполненными полыми внутри. Гребные колеса 12 выполнены переменного диаметра в форме усеченного конуса с возрастающим диаметром от диаметральной плоскости судна 1 к гребным колесам 12, выполненным в виде полой объемной конструкции и сочлененным с резервуаром 9 для собранной нефти. Резервуар 9 снабжен форсунками 11 для подачи сорбента и/или коагулянта из двухкамерной цистерны 14 и через отводящие патрубки 15 сочленен с бункером 16. В приемных отверстиях 17 бункера 16 размещены съемные фильтры 18, выполненные из пористого пенопласта. Выходные отверстия 19 бункера 16 также снабжены съемными фильтрами 20 и сочленены с гидронасосом 21, выходное устройство 22 которого сочленено с трубопроводом 23, расположенным вдоль бортов судна 1 и снабженным выходными клапанами 24, расположенными в днище 25 судна 1. Гребные колеса 12 выполнены с возможностью их перемещения в вертикальной плоскости в зависимости от осадки судна 1 посредством устройства 26 для регулирования заглубления гребных колес 12. Ось 27 гребных колес 12 может быть сочленена с рулевым движительным комплексом для использования гребных колес 12 движителя при выполнении работ на мелководье.
Предлагаемое устройство реализуется следующим образом.
В качестве судна 1 могут быть использованы списанные грузовые суда и десантные корабли, оборудованные аппарелью, или танкеры, дооборудованные аппарелью. На аппарели 3 размещают узел 4 вращающихся в вертикальной плоскости щеточных пластин и щеточные пластины 5, вращающиеся в горизонтальной плоскости. По бортам судна 1 размещают гребные колеса 12.
При движении судна 1 посредством щеточных пластин собирают нефтяные загрязнения на поверхности воды, которые через сопло 7 всасывающего устройства 8 поступают через трубопровод 10 в резервуар 9 для собранной нефти. При транспортировке собранного продукта (водный раствор с нефтяными примесями) по трубопроводу 10 через форсунки 11 подают сорбент и/или коагулянт из двухкамерной цистерны 14.
Одновременно, посредством гребных колес 12, через плицы 13 собирают нефтяные загрязнения вдоль бортов судна 1, которые под действием центробежной силы транспортируются также в резервуар 9 для собранной нефти. Резервуар 9 для собранной нефти также снабжен форсунками 11 для подачи сорбента и/или коагулянта из двухкамерной цистерны 14, посредством которых осуществляют очистку воды от нефтяных загрязнений. Из резервуара 9 для собранной нефти через отводящие патрубки 15 жидкость через входные отверстия 19 бункера 16, через съемные фильтры 18, выполненные из пористого пенопласта, поступает в бункер 16.
Для повышения степени очистки в качестве коагулянтов может быть применен раствор, полученный после обработки изгонолитейного шлака соляной кислотой (см. например, описание к авторскому свидетельству СССР №1439083), или в качестве коагулянта используют хлоризолропилат алюминия или в виде отхода химико-фармацевтической промышленности, образующегося на стадии разложения каталитического комплекса производства левомицетина (см., например, описание к авторскому свидетельству СССР №1439085), или гомополимер диметилдиаллиламмоний хлорида, или 0,1-30%-ный водный раствор гомополимера демитилдиаллиламмония хлорида, содержащего 5-10 мас.% мономера и имеющего вязкость 16000-32000 мПа·с, измеренную в 38%-ном водном растворе при температуре 25°C (см. например, описание к авторскому свидетельству СССР №1456000), или деэмульгатор, содержащий в качестве алкилсульфоната натриевую соль сульфинированного отхода производства сульфонала на основе керосина и дополнительно содержащий сополимер этилена с пропиленом с мол.м. 5600-60000 с молярным соотношением звеньев пропилена и этилена (35-48):(65-52) соответственно, при массовом соотношении натриевой соли сульфинированного отхода и сополимера в деэмульгаторе (1,5-3):1 (см., например, описание к авторскому свидетельству СССР №1456451).
После очистки от нефтяной эмульсии водный раствор через фильтр 20, в качестве которого используется биореагент на основе торфа (см., например, описание к патенту РФ №2081967), посредством гидронасоса 21 через выходное устройство 22 поступает в трубопровод 23, расположенный вдоль бортов судна 1 и который снабжен выходными клапанами 24, расположенными в днище 25 судна 1. Посредством трубопровода 23 и клапанов 24 формируется водяной поток, который подается под днище 25 судна 1 и обеспечивает уменьшение отрицательного давления под судном при плавании на мелководье.
Проявление отрицательного давления под днищем судна обуславливает возникновение дополнительно осадки ΔТ и дифферентного угла α. Проявление этих факторов приводит к уменьшению запаса глубины под судном и даже к посадке судна на дно судового хода, а появление дифферентного угла приводит к существенному увеличению сопротивления движения судна.
Для уменьшения (или полного исключения) этих неблагоприятных факторов необходимо нейтрализовать отрицательное давление под судном при плавании на мелководье, что осуществляется путем подачи под днище воды.
Каждое гребное колесо 12 имеет независимо управляемый привод. Управляемый привод содержит устройство для регулирования заглубления гребных колес 12 в зависимости от осадки судна. Гребные колеса 12 выполнены переменного диаметра в форме усеченного конуса с возрастающим от ДП судна 1 к бортам диаметром. Плицы 13 выполнены полыми. Гребные колеса 12 имеют объемную конструкцию.
Фильтры 18 и 20 выполнены съемными, что позволяет производить их замену по мере их загрязнения.
По сравнению с аналогами и прототипом реализация предлагаемого технического решения за счет того, что плавучее устройство выполнено в виде судна, носовая часть корпуса которого выполнена в виде усеченного конуса и снабжена аппарелью, на которой установлен узел вращающихся в вертикальной плоскости щеточных пластин, в горизонтальной плоскости аппарели установлены также щеточные пластины, вращающиеся в горизонтальной плоскости и снабженные гребенками для съема нефти с щеток, в месте сочленения аппарели с корпусом судна установлено сопло всасывающего устройства, сочлененного с резервуаром для собранной нефти посредством трубопровода, снабженного форсунками для подачи сорбента и/или коагулянта, вдоль бортов установлены гребные колеса с жестко установленными плицами, выполненными полыми внутри, гребные колеса выполнены переменного диаметра в форме усеченного конуса с возрастающим диаметром от диаметральной плоскости судна к гребным колесам, выполненным в виде полой объемной конструкции и сочлененным с резервуаром для собранной нефти, снабженным форсунками для подачи сорбента и/или коагулянта и который через отводящие патрубки сочленен с бункером, в приемных отверстиях бункера размещены съемные фильтры, выполненные из пористого пенопласта, выходные отверстия бункера сочленены с гидронасосом, выходное устройство которого сочленено с трубопроводом, расположенным вдоль бортов судна и снабженным выходными клапанами, расположенными в днище судна, гребные колеса выполнены с возможностью их перемещения в вертикальной плоскости в зависимости от осадки судна посредством устройства для регулирования заглубления гребных колес, позволяет повысить надежность очистки с выполнением экологических требований.
При реализации предлагаемого устройства могут быть также использованы судовые коммуникации и оборудование.
Источники информации
1. Патент RU №1712316.
2. Патент US №3702297, 1972.
3. Заявка PCT WO 90/12157, 1990.
4. Патент RU №2081967.