Способ локализации и ликвидации аварийных разливов нефти с водной поверхности при высоких скоростях течения реки и устройство для его реализации
METHOD FOR LOCALIZATION AND ELIMINATION OF OIL SPILLS FROM WATER SURFACE AT HIGH SPEEDS OF RIVER FLOW AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Область техники
Группа изобретений   относится к области охраны окружающей среды при технической эксплуатации магистральных нефтепроводов и может быть использовано при локализации и ликвидации аварийных разливов нефти в природных водоемах со скоростью течения свыше 1,5 м/с.
Уровень техники
Известен способ сбора нефтепродуктов с поверхности воды и установка для его реализации (патент RU 2298065 МПК Е02В 15/04, опубликовано 27.04.2007 Бюл. № 12). Способ включает установку боновых заграждений на реке, присоединение боновых заграждений к стыковочному устройству, монтаж трубопровода и сбор нефтепродуктов в приемную емкость. Трубопровод выполняют гибким из нефтестойкого материала и монтируют за линией развернутых боновых заграждений по течению реки с использованием поплавков и соединительных муфт, не допуская при этом полного погружения верхней части трубопровода ниже уровня воды на реке. Приемную емкость создают ниже по течению реки из замкнутого контура заграждений путем плотного соединения противоположных концов заграждений друг с другом с помощью приспособления для соединения. Внутри замкнутого контура устанавливают распорки для предотвращения сжатия противоположных сторон замкнутого контура. Один конец трубопровода подсоединяют к стыковочному устройству, а другой конец трубопровода приподнимают над надводным бортом заграждений замкнутого контура на высоту, не превышающую перепад высот продольного профиля реки на участке, где уложен трубопровод. Способ осуществляется с помощью соответствующей установки, при использовании которой необходимым условием для эффективной ее работы является применение трубопровода такой длины, которая обеспечивает нахождение противоположных концов этого трубопровода в точках, имеющих достаточный перепад высот в продольном сечении реки для слива самотеком нефтепродуктов из трубопровода в приемную емкость.
Недостатком указанного способа является недостаточная эффективность очистки воды от загрязнений при высоких скоростях реки.
Известно устройство (патент RU № 173819, МПК А62С 31/02, дата публикации 12.09.2017 Бюл. № 26). Насадка пожарного лафетного ствола, включающая потокоформирующую насадку, гайку, вставку обтекаемой формы, закрепленную на продольных стабилизирующих ребрах в насадке, отличающаяся тем, что насадка пожарного лафетного ствола и обтекатель в поперечном сечении вдоль его продольной оси меняет форму с окружности на овальную форму с длинной осью овала, расположенной параллельно горизонтальной линии уровня фронта пожара, насадка, обтекатель и стабилизирующие пластины выполнены с лезвийными кромками на концах выхода струи потока жидкости, обтекатель и стабилизирующие пластины на входе струи выполнены с обтекаемыми формами, лезвийная кромка насадки выполнена проточкой выходного торца насадки полуокружностью.
Недостатком данного типа устройства является сравнительно низкая ширина и дальность струи.
Из уровня техники известен способ локализации и ликвидации аварийных разливов нефти с речной поверхности (патент RU 2622738 МПК Е02В 15/08 опубликовано 19.06.2017 Бюл. № 17), включающий боновые заграждения, приемное устройство, расположенное у нижнего по течению реки торца бонового заграждения и откачку нефтепродуктов в приемную емкость, расположенную на берегу реки.
Недостатком данного способа является низкая эффективность сбора нефти, нефтепродуктов с поверхности при скоростях течения реки более 1,5 м/с.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом является повышение качества очистки поверхности воды от загрязнений нефти и нефтепродуктов в условиях высокой скорости течения реки.
Настоящий технический результат достигается тем, что в
насадке пожарного лафетного ствола, включающей потокоформирующую насадку, гайку, вставку обтекаемой формы, закрепленную на продольных стабилизирующих ребрах в насадке, обтекатель и стабилизирующие пластины выполнены с лезвийными кромками на концах выхода струи потока жидкости, обтекатель и стабилизирующие пластины на входе струи выполнены с обтекаемыми формами, причем насадка пожарного лафетного ствола и обтекатель в поперечном сечении вдоль его продольной оси меняет форму с окружности на щелевидную форму с длинной осью щели, расположенной параллельно горизонтальной линии уровня воды в реке, лезвийная кромка насадки выполнена проточкой выходного торца насадки трапециевидной формы;
способе локализации и ликвидации аварийных разливов нефти с водной поверхности при высоких скоростях течения реки, включающем боновые заграждения, приемное устройство, расположенное у нижнего по течению реки торца бонового заграждения и сообщающееся с отстойной емкостью, расположенной на берегу, причем локализацию разливов нефти при высоких скоростях течения реки выполняют смыванием с помощью пожарных лафетных установок с мотопомпами в сторону бонового заграждения, установленными на низком расстоянии от поверхности воды на маломерных судах, выстроенных в каскад по течению реки на расстоянии друг от друга обеспечивающем смывание разлившейся нефти ламинарными потоками по поверхности реки, пожарные лафетные стволы пожарных лафетных установок снабжены насадками по п. 1.
Отличительным признаками является
насадка пожарного лафетного ствола и обтекатель в поперечном сечении вдоль его продольной оси меняет форму с окружности на щелевидную форму с длинной осью щели, расположенной параллельно горизонтальной линии уровня воды в реке, это способствует снижению сопротивления движению потока и увеличивает дальность, ширину и силу подачи струи;
лезвийная кромка насадки выполнена проточкой выходного торца насадки трапециевидной формы, что дает ламинарность движения потока воды из насадки;
локализацию разливов нефти при высоких скоростях течения реки выполняют смыванием с помощью пожарных лафетных установок с мотопомпами в сторону бонового заграждения, установленного в зоне слабого течения реки, это повышает качество очистки поверхности воды в условиях высокой скорости течения реки;
пожарные лафетные установки с мотопомпами установленные на низком расстоянии от поверхности воды на маломерных судах, выстроенные в каскад по течению реки на расстоянии друг от друга обеспечивающем смывание разлившейся нефти ламинарными потоками по поверхности реки, что повышает качество очистки поверхности воды от загрязнений нефти и нефтепродуктов в условиях высокой скорости течения реки;
пожарные лафетные стволы пожарных лафетных установок снабжены насадками по п. 1, это повышает качество очистки поверхности воды от загрязнений нефти и нефтепродуктов в условиях высокой скорости течения реки.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведен пожарный лафетный ствол на фронтальном виде, содержащий основание 1, приемный корпус с патрубком 2, поворотное устройство 3, ствол 4 с потокоформирующей насадкой 5, закрепленной гайкой 6.
На фиг. 2 приведен узел I с фиг. 1, содержащий ствол 4, потокоформирующую насадку 5, гайку 6, продольные стабилизирующие ребра 7, обтекатель 8, его обтекаемую форму 13 и лезвийную кромку обтекателя 9.
На фиг. 3 приведено сечение А-А с фиг. 2, содержащее ствол 4, потокоформирующую насадку 5, гайку 6, продольные стабилизирующие ребра 7, обтекатель 8.
На фиг. 4 приведено сечение Б-Б с фиг. 2, содержащее потокоформирующую насадку 5, обтекатель, переходящий в щелевидную форму 8.
На фиг. 5 приведено сечение В-В с фиг. 2, содержащее потокоформирующую насадку 5, лезвийную кромку обтекателя 9 переходящего в щелевидную форму.
На фиг. 6 приведен вид Г с фиг. 2, содержащий потокоформирующую насадку 5, лезвийную кромку насадки 10, проточку выходного торца насадки трапецией 12.
На фиг. 7 приведено сечение Д-Д с фиг. 2, содержащее продольное стабилизирующее ребро 7, лезвийную кромку ребра 11, обтекаемую форму 14.
На фиг. 8 приведена схема локализации и ликвидации аварийного разлива нефти при скорости течения в основном русле реки от 1,8 до 2.3 м/с, включающая: 15 – правый берег основного русла реки; 16 – берег острова реки; 17 – левый берег русла реки; 18 - боновое заграждение, установленное в зоне малого течения реки, для локализации перемещенной нефти из основного русла; 19 - нефтесборщик установленный в приемном устройстве бонового заграждения; 20 - емкость временного хранения, установленная в береговой зоне для хранения собранной нефти с поверхности воды; 21 – контур нефтяного пятна движущегося в основном русле реки с высокой скоростью; 22 – направление движения скоростного потока реки; 23 - маломерные суда, выстроенные в каскад по течению реки на расстоянии друг от друга обеспечивающем смывание разлившейся нефти; 24 - пожарные лафетные установки с мотопомпами, установленными на низком расстоянии от поверхности воды.
В табл. представлены углы установки боновых заграждений при различных скоростях течения реки.
Осуществление изобретения
Способ локализации и ликвидации аварийного разлива нефти при высокой скорости течения от 1,8 до 2,3 м/с, происходит следующим образом. При обнаружении и подтверждении факта разлива нефти бригада ликвидации аварийного разлива нефти прибывают к рубежам локализации. Выполняется установка бонового заграждения 18 в зоне малого течения реки, выбор угла постановки бонового заграждения выполняется в соответствии с табл. [4]. Далее производится выстраивание маломерных судов 23 в каскад по течению реки на расстоянии, друг от друга обеспечивающем смывание разлившейся нефти ламинарными потоками по поверхности реки. На каждом судне находится три человека экипажа: капитан судна, координатор и оператор лафетной установки. Координатор верхнего по течению судна даёт команду по синхронно параллельному движению стволов 4 слева на право и справа на лево пожарных лафетных установок 24 с мотопомпами, установленными на низком расстоянии от поверхности воды. Такое синхронно параллельное движение стволов 4 исключает встречное движение струй воды соседних лафетных установок, исключая турбулизацию потоков струй, а все это в совокупности повышает качество очистки поверхности воды от загрязнений нефти и нефтепродукта в условиях высокой скорости течения реки.
Операторы лафетных установок направляют струи воды для смывания нефтяного пятна в сторону зоны установленного бонового загражденя 18. Далее в береговой зоне происходит развертывание емкости 20 временного хранения собранной нефти, а в приемном устройстве боновых заграждений устанавливают нефтесборщик 19, для сбора нефти с поверхности воды. Собранная нефть попадает в емкость 20 временного хранения нефти для отстаивания. После отстаивания, собранная нефть транспортируется на нефтеперекачивающую станцию для утилизации или очистки.
Насадка лафетного ствола работает следующим образом.
Вода мотопомпой подается под давление в лафетный ствол 4, проходит в потокоформирующую насадку 5, потокоформирующий обтекатель 8, зафиксированный пластинами 7, стабилизирующими поток жидкости в продольном направлении от турбулентности, обтекатель 8, насадки 5 с длинной осью щели, расположенной параллельно поверхности воды в реке, в совокупности обеспечивает ламинирование струи потока в продольном сечении и увеличивает дальность, ширину и силу подачи струи параллельно поверхности воды.
Насадка 5, обтекатель 8 и его стабилизирующие пластины 7 выполнены на концах выхода струи потока воды с лезвийными кромками соответственно 10, 9 и 11, обеспечивая снижение турбулентных возмущений в поперечной плоскости сечения струи воды, снижая кавитационное взрыхливание образующей поверхности струи, усредняя скорость потока на образующей поверхности и увеличивая дальность, ширину и силу подачи струи воды. Обтекатель 8 и его стабилизирующие пластины 7 на входе струи, выполненные с обтекаемыми формами соответственно 13 и 14, обеспечивают большее ламинирование струи потока в продольном сечении и увеличивают дальность и силу подачи струи на смывание нефтяного пятна. Лезвийная кромка 10 насадки 5 выполнена проточкой выходного торца насадки трапецивидной формы 12, которая увеличивает ламинирование струи потока.
Изготовление потокоформирующей насадки 5 производится следующим образом. Первоначально вытачивается заготовка в форме полого усеченного конуса с соответствующими размерами и с проточкой выходного торца насадки трапецевидной формы 12. На втором этапе в нагретом состоянии выходное отверстие насадки 5 деформируют на прессе до соответствующей формы щели по шаблонам, представленным по сечению Б-Б фиг. 4 и сечению В-В фиг. 5.
Изготовление потокоформирующего обтекателя 8 производится следующим образом. Первоначально вытачивается заготовка по шаблону обтекаемой формы 13. На втором этапе вытачивается заготовка по шаблону усеченного конуса с размером диаметра в сечении Б-Б, равном большему размеру щели в этом сечении. Аналогично вытачивается конусность до сечения В-В. На следующем этапе фрезеровщиком и слесарем формируется обтекатель в поперечном сечении вдоль его продольной оси, повторяя щелевидную форму насадки с длинной осью щели, расположенной параллельно поверхности воды. К обтекателю 8 привариваются стабилизирующие пластины 7 в количестве 4 штук под углом 45° к уровню горизонта, и затем подгоняется соосность насадки 5 и обтекателя 8.
Предлагаемая насадка лафетного ствола позволяет повысить эффективность смывания нефтяного пятна ламинарным потоком, за счет дальности и ширины подачи струи воды.
Источники информации
1.  патент RU 2298065 МПК Е02В 15/04, опубликовано 27.04.2007 Бюл. № 12;
2.  патент RU № 173819, МПК А62С 31/02, дата публикации 12.09.2017 Бюл. № 26;
3.  патент RU 2622738 МПК Е02В 15/08 опубликовано 19.06.2017 Бюл. № 17;
4.  углы постановки боновых заграждений  РД 153-39.4-058-00 // URL: https://pdf.standartgost.ru/catalog/Data2/1/4293836/4293836623.pdf