Способ транспортировки крупного айсберга
METHOD OF TRANSPORTING A LARGE ICEBERG

Изобретение относится к области обеспечения безопасной эксплуатации плавучих буровых установок в арктических морях, а именно к способам транспортировки крупных ледовых объектов с целью предотвращения их столкновения со стационарными или плавающими добычными комплексами.
Известна система и способ буксировки айсберга, буксировочная система содержит две буксирные линии, каждая из которых присоединена к буксирующему средству. Система содержит полипропиленовые канаты. Способ включает травление буксирного каната при прохождении буксировочного судна вокруг айсберга, зацепление вытравленной линии буксировки с айсбергом и охват затопленной части айсберга [СА 1044079 В63В 21/56, заявл. 14.01.1977, опубл. 12.12.1978].
Недостатком данного способа является сложность достижения сбалансированной тяги судов, тенденция судов перетягиваться вперед-назад во время буксировки и трудность контроля глубины нахождения буксирного троса.
Известен способ транспортирования айсберга, заключающийся в заводке буксирами под айсберг притопленной эластичной оболочки, последующем обтягивании оболочки посредством подкильных концов при помощи палубных механизмов буксиров до облегания оболочкой подводной части айсберга и вытеснения при этом из нее морской воды, креплении к кромкам оболочки понтонов, подаче буксирных браг на буксиры и буксировке айсберга, эластичную оболочку притапливают с одной из сторон и заводят под айсберг с кормовой стороны, поднимают на поверхность при помощи палубных механизмов буксиров, кромки оболочки стягивают друг к другу до прилегания оболочки к айсбергу, при этом подкильные концы травят [а.с. СССР №1011444 В63В 21/00, заявл. 13.03.1981, опубл. 15.04.1983].
Недостатком данного способа является высокая вероятность опрокидывания айсберга и соскальзывание с него буксирного троса, а также необходимость использования специального оборудования - эластичной оболочки, которая при нагрузке подвержена разрывам, кроме того, данный способ не применим для транспортировки крупных айсбергов, массой более 1 млн. тонн.
Известны способы управления движением айсбергов при помощи буксировки одним судном, буксировкой двумя судами, воздействия струями винтов или воздействием гидропушкой. Наиболее распространен способ буксировки одним судном, предусматривающий использование плавающего синтетического каната диаметром 15-20 см и длиной 1000-1200 м. Канат опускают с кормы пока судно приближается к айсбергу, затем судно обходит айсберг, продолжая вытравливать канат. Судно подходит к началу каната, который помечен буем. После соединения двух концов каната к ним присоединяется стальной буксирный трос диаметром 100 мм и длиной не менее 100 м. Этот трос притапливает синтетический трос [К.Е. Сазонов. Буксировка айсбергов // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. - 2012 - №3].
Основным недостатком таких способов транспортировки является угроза опрокидывания айсберга, соскальзывание с него буксирного троса, сложность погружения линии буксировки до глубины расположения центра гидродинамического сопротивления, увеличивая тем самым опрокидывающий момент.
Для успешной транспортировки буксировочный трос должен быть расположен таким образом, чтобы исключить опрокидывающий момент. Это требует точного знания формы и размера айсберга и регулировки погружения троса.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка способа транспортировки крупного ледового объекта для предотвращения навала этого объекта на плавучую буровую установку в акваториях повышенной айсберговой опасности.
Технический результат, который достигается при реализации заявляемого способа заключается в повышении надежности процесса транспортировки крупных ледовых объектов за счет регулировки погружения буксировочных тросов, наличия сбалансированной тяги судов и, как следствие, снижения опрокидывающего момента.
Указанный технический результат достигаются тем, что в способе транспортировки крупного айсберга, при котором два транспортно-буксирных судна, оборудованные штатным буксирным оборудованием, ставят в позицию «корма к корме» против направления дрейфа айсберга на удалении, достаточном для безопасного подсоединения судов друг к другу, указанные судна подсоединяют друг к другу при помощи стальных буксирных тросов через соединительную скобу, к указанной скобе в одну линию по высоте на одном фале прикреплены верхний и нижний буи-индикаторы, определяющие глубину погружения соединительной скобы, после завершения соединения буксирных тросов транспортно-буксирные суда начинают расхождение друг от друга, каждое судно осуществляет движение на охват айсберга до достижения соединительной скобы и буев-индикаторов глубины с центром масс айсберга, при этом суда для координации совместных действий держат нагрузку при помощи угла разворота лопастей гребного винта регулируемого шага, при достижении безопасной дистанции между айсбергом и транспортно-буксирными судами осуществляют вытравливание буксирных тросов до момента визуальной индикации верхнего буя-индикатора на середине широкой части айсберга на поверхности воды, далее суда ложатся на курс буксировки айсберга, вытравливая буксирные тросы, плавно увеличивают нагрузку угла разворота лопастей гребного винта регулируемого шага до максимальной и буксируют айсберг одним курсом параллельно друг другу на безопасном расстоянии друг от друга, при этом параметры движения айсберга отслеживают.
Способ транспортировки крупного айсберга, характеризующийся тем, что задействуют транспортно-буксирные суда с тягловым усилием не менее 150 тонн.
Способ транспортировки крупного айсберга, характеризующийся тем, что используют соединительную скобу, выдерживающую нагрузку не менее 200 тонн.
Способ транспортировки крупного айсберга, характеризующийся тем, что верхний буй-индикатор и нижний буй-индикатор выполнен с различной цветовой окраской для визуальной индикации, а расстояние между верхним и нижним буем-индикатором находится в диапазоне от 10 до 20 метров.
Способ транспортировки крупного айсберга, характеризующийся тем, что после того, как транспортно-буксирные суда лягут на курс буксировки айсберга, каждое судно вытравливает по 600 метров буксирного троса на роле.
Сопоставительный анализ уровня техники и заявляемого способа показывает, что заявляемый способ транспортировки айсберга использует перспективные направления, а именно - за счет использования стальных буксирных тросов, обладающих повышенной прочностью по сравнению с другими известными тросами для буксировки, позволяет прикладывать максимальное буксировочное усилие для быстрой и безопасной транспортировки айсберга в случае угрозы аварийной ситуации при добыче на шельфе. Заявляемый способ транспортировки предполагает использование штатного буксирного оборудования транспортно-буксирных судов (ТБС) без задействования дополнительных средств, что значительно сокращает расходы на аренду специального оборудования для буксировки крупных ледовых объектов.
Использование буев-индикаторов с различной цветовой окраской позволяет специалистам видеть и контролировать глубину нахождения соединения буксирной линии.
Таким образом, благодаря наличию буев-индикаторов, регулировке натяжения буксировочного троса обеспечивается надежное транспортирование, при котором исключаются случаи опрокидывания, недоохвата айсберга. В отличии от существующих способов совокупность действий заявляемого способа позволяет транспортировать айсберги массой более 1 млн. тонн.
Способ поясняется иллюстративными материалами.
На фиг. 1 показана схема общего вида буксирной системы соединения двух стальных буксирных тросов ТБСов скобой, с буями-индикаторами.
На фиг. 2 показана схема буксирной системы соединения двух стальных буксирных тросов ТБС скобой, на которой закреплены верхний и нижний буй-индикатор.
На фиг. 3 показана схема начала охвата айсберга ТБС.
На фиг. 4 показана схема охвата айсберга ТБС (вид сверху).
На фиг. 5 показано положение верхнего буя-индикатора на поверхности моря посередине айсберга.
На фиг. 6 показано как оба буксировочных судна легли на курс буксировки айсберга и увеличили нагрузку.
Ниже приведен пример осуществления заявляемого способа, подтвержденный экспериментальными данными.
Два транспортно-буксирных судна (ТБС) (2), (3) с тягловым усилием не менее 150 тонн со штатным буксирным оборудованием ставят в позицию «корма к корме». Соединяют стальные буксирные тросы (4), (5) через соединительную скобу (6), выдерживающую нагрузку не менее 200 тонн против направления дрейфа айсберга (1) на удалении, например, 1 мили до него. Палубная команда ТБС (2) фиксирует сокет стального буксирного троса ТБС (3) в вилке (Karm fork) и соединяет буксирный трос (4) первого ТБС (2) со скобой (6). К соединительной скобе (6) в одну линию по высоте на фале (7) крепят верхний буй-индикатор (8) и нижний буй-индикатор (9). По завершению соединения тросов (4), (5) ТБС (2), (3) начинают расхождение друг от друга, вытравливая, например, до 150 метров буксирного троса (4), (5) на роле. Далее ТБС (4), (5) осуществляют движение на охват айсберга (1) и при помощи угла разворота лопастей гребного винта регулируемого шага (на фиг. не показано) держат такую нагрузку, которая не дает соединению тросов погрузиться на глубину ниже центра масс айсберга (1), соединительная скоба (6) достигает центра масс айсберга (1), о чем свидетельствуют буи-индикаторы (8), (9). Верхний буй-индикатор (8) имеет, например, красную цветовую окраску и при размере айсберга (1) в 1000000 тонн расстояние от верхнего буя (8) до соединительной скобы (6) будет, например, 20 метров, а от нижнего буя-индикатора (9) до скобы (6), например, 10 метров. При размерах айсберга (1), более чем 1000000 тонн расстояние от верхнего буя (8) до соединительной скобы (6) будет, например, 60 метров, а от нижнего буя-индикатора (9) до скобы (6), например, 50 метров. Расстояние между буями-индикаторами (8), (9) зависит от размеров и массы айсберга (1). При подходе к айсбергу (1) на дистанцию, например, 300 метров ТБС (2), (3) вытравливают соединительные тросы (4), (5), например, по 250-350 метров на роле каждый с целью безопасного обвода айсберга буксирной системой. В момент визуальной индикации верхнего буя (8) на середине широкой части айсберга (1) на поверхности воды делают вывод, что соединительная скоба (6) с местом соединения буксирных тросов (3), (4) легла примерно на глубине 20 метров от поверхности воды, то есть достигла центра масс айсберга (1). Далее ТБС (4), (5) ложатся на курс буксировки айсберга (1), вытравливая соединительные тросы (4), (5), например, по 600 метров на роле каждый, увеличивают нагрузку угла разворота лопастей гребного винта регулируемого шага до максимальной и буксируют айсберг (1) одним курсом параллельно друг другу на расстоянии, например, не менее 100 метров друг от друга, при этом параметры движения айсберга (1) отслеживают.
В случае, если один из ТБС имеет нагрузку больше, чем второй ТБС при транспортировке в связи с большими подводными размерами айсберга нагрузку нивелируют подачей большей нагрузки на второй ТБС (со стороны которого габариты айсберга меньше). Если такой нагрузки недостаточно, ее можно увеличить до максимальных пределов, ограниченных буксирным устройством, разрывное усилие элементов буксирной линии определяется умножением тяги на гаке на коэффициент запаса прочности.
В заявляемом способе при расчете буксирной линии за исходную величину принята прочность троса, а не упор винта. Поэтому сначала выбирают длину буксирной линии исходя из длин тросов, имеющихся на судах - буксирующих айсберг, затем определяют случайную нагрузку на буксирную линию делением разрывного усилия буксирного каната на два и рабочую нагрузку его делением на принятый коэффициент запаса прочности, далее рассчитывают степень расхождения судов и сличают значение расхождения с высотой волн в районе плавания.
Для смягчения отрицательного воздействия рывков при волнении провис буксирной линии должен допускать изменение расстояния между буксировщиком и буксируемым объектом, равное половине высоты волны.
В процессе транспортировки айсберга определяют направление его движения, если айсберг, вследствие обводов его подводной части, начнет движение в сторону от курса транспортировки, то суда-буксировщики, по команде капитана ТБС, останавливают транспортировку айсберга. Затем ТБС выбирают трос до подхода к айсбергу, далее расходятся на контр-курсы и отводят соединительную скобу и буксировочные тросы от айсберга на достаточное расстояние (не менее 100 метров), после чего ТБС плавно меняют курс транспортировки, совпадающий с направлением айсберга, заново производят зацепление с айсбергом, и его транспортировка продолжается на безопасную дистанцию от плавающей буровой установки (ПБУ), либо другого производственного объекта. Безопасную дистанцию определяют погодными условиями, скоростью, направлением течения и другими навигационными факторами.
Для обеспечения безопасности транспортировки крупных плавучих объектов необходимо выполнить следующие основные требования:
1) Разрывное усилие стального буксирного троса должно быть не менее большего из значений натяжения троса на тихой воде или натяжения троса на предельно допустимом волнении. Усредненные значения представлены в таблице 1.
2) По завершению транспортировки айсберга ТБС останавливаются, выбирают буксирные тросы до 350 метров на роле, после чего в обратной последовательности безопасно обходят айсберг, выбирают тросы, подходят корма к корме друг друга и отсоединяют тросы.
В случае, если при подаче максимально допустимых нагрузок транспортно-буксирными судами при транспортировке айсберга, объект будет продолжать движение по направлению к плавающей буровой установке (ПБУ), заявляемый способ позволяет снизить скорость движения айсберга и контролировать траекторию его движения. За время сдерживания айсберга от навала на буровую платформу, на ПБУ будет время для завершения процесса работ по строительству скважины, отсоединения от устья скважины и отхода на безопасную дистанцию, что позволит избежать неконтролируемого выброса углеводородов из скважины вследствие возможного навала крупного айсберга.