БОНОВОЕ ОГРАЖДЕНИЕ

Полезная модель относится к области охраны окружающей среды и предназначена для локализации нефти или нефтепродуктов при аварийных разливах, в том числе при эксплуатации магистральных нефтепроводов на проточных водоемах, преимущественно на реках со скоростью течения более 0,8 м/сек.
Известно ограждение для локализации нефтяных разливов, включающее соединенные между собой посредством втулок с шарнирами секции переменной длины, каждая секция снабжена соединенными между собой под углом стабилизаторами и отбойниками, стабилизаторы расположены с внутренних сторон секций, шарниры закреплены растяжками с фиксаторами, а на отбойниках размещены вертикальные пластины с консолями, на которых закреплены растяжки (патент РФ №2104368, МПК Е02В 15/06, приоритет от 23.09.1993, опубл. 10.02.1998).
Недостатками известного ограждения являются громоздкость конструкции, трудоемкость и сложность процесса подготовки к установке на реке, что отрицательно сказывается на оперативности проводимых мероприятий по локализации нефтяных разливов.
Наиболее близким к заявляемому по назначению и совокупности существенных признаков является боновое ограждение, содержащее цепь подвижных, шарнирно соединенных посредством вертикальных крепежных элементов секций, выполненных из бревен или бруса, и тросы, соединенные с крайними секциями и береговыми якорями, соединение секций выполнено посредством вертикального скрепления совмещенных выступа и паза, выполненных на торцевых сторонах секций, причем секции снабжены реями - подвижными брусьями, каждый из которых одним концом соединен с секцией с возможностью вращения до 90° и обеспечением разведения и
фиксации под углом к направлению водного потока посредством распорок, 1 шарнирно соединенных с реей или секцией, причем в режиме ожидания реи расположены вдоль секций, а в рабочем режиме зафиксированы под острым углом к секции. Секции со стороны нефтяного заграждения снабжены поливинилхлоридными накладками высотой 40-70 см (патент РФ №2349704, МПК Е02В 15/04, приоритет 25.11.2005, опубл. 20.03.2009).
Недостатком известного ограждения является то, что при нахождении бревен длительное время в воде происходит их набухание и потеря плавучести, что приводит к проседанию бревен и перехлесту нефти через боновое ограждение при наличии волн на реке, что в конечном итоге снижает надежность и эффективность удержания нефтяного пятна.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции бонового ограждения, обеспечивающей более надежную локализацию разливов нефти на водной поверхности.
Поставленная задача в предлагаемом боновом ограждении, включающем цепь соединенных посредством вертикальных крепежных элементов секций, растяжные элементы для разведения и фиксации секций под углом к направлению водного потока, тросы, соединенные с крайними секциями и береговыми якорями, решается тем, что секции выполнены в виде оболочек из виниловой ткани, внутри которых расположены поплавки из вспененного полистирола, при этом каждая секция оснащена верхним и нижним силовыми элементами, выполненными из стального каната и стальной цепи соответственно, а растяжные элементы прикреплены к береговым якорям, выполненным в форме треугольника.
Отличием предлагаемой полезной модели от указанной выше, наиболее близкой к ней, является то, что секции выполнены в виде оболочек из виниловой ткани, внутри которых расположены поплавки из вспененного полистирола, при этом каждая секция оснащена верхним и нижним силовыми элементами, выполненными из стального каната и стальной цепи соответственно, а растяжные элементы прикреплены к береговым якорям, выполненным в форме треугольника.
Выполнение секций в виде оболочек из виниловой ткани обеспечивает скольжение нефтяного пятна вдоль ограждения, установленного под углом к направлению водного потока, использование поплавков из вспененного полистирола обеспечивает постоянную положительную плавучесть ограждения и возможность сбора и удержания значительной толщины слоя собираемого нефтепродукта, а оснащение каждой секции верхним и нижним силовыми элементами, выполненными из стального каната и стальной цепи соответственно, обеспечивает принятие продольных нагрузок, причем нижний силовой элемент одновременно выполняет еще и функцию балласта. При этом благодаря выполнению береговых якорей в форме треугольника обеспечивается надежное удержание бонового ограждения на поверхности реки.
Таким образом, заявляемое боновое ограждение позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в повышении надежности локализации нефтяного пятна за счет обеспечения скольжения нефтяного пятна вдоль ограждения и постоянной положительной плавучести ограждения, -возможности сбора и удержания значительной толщины слоя собираемого нефтепродукта, а также путем принятия значительных продольных нагрузок и надежного удержания бонового ограждения на поверхности реки.
Заявляемая полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлена схема расположения бонового ограждения на реке; на фиг.2 показана конструкция секции (вид А на фиг.1); на фиг.3 показано соединение секций бонового ограждения (вид Б на фиг.2); на фиг.4 представлена конструкция берегового якоря.
Боновое ограждение состоит из последовательно соединенных между собой секций 1. Каждая секция 1 выполнена в виде оболочки 2 из виниловой ткани, стойкой к воздействию нефтепродуктов, солнечной радиации и микроорганизмов, снабженной с обоих концов крепежными элементами 3 искробезопасной конструкции из гальванизированного дюралюминия, обеспечивающих быстрое и надежное соединение (разъединение) как на берегу, так и на плаву. Оболочка 2 внутри снабжена поплавками 4, выполненными из вспененного полистирола, верхним силовым элементом 5, выполненным из стального каната, на который нанизаны поплавки 4, и нижним силовым элементом 6, выполненным в виде стальной цепи, которая осуществляет также роль балласта.
Соединение секции 1 с аналогичной осуществляется посредством вертикального шпунтового соединения, для чего с одного конца выполнен специальный паз 7, а с другого - аналогичный выступ 8, которые при сборке совмещаются и образуют прочное соединение. Оно фиксируется с помощью болта 9. Соединение секций 1 выполнено герметично, что исключает возможность просачивания нефтепродуктов через места стыковки. Крепежные элементы 3 снабжены рымболтами 10 для закрепления на них растяжных элементов 11, выполненных например, в виде канатов из капроновых нитей.
2
Начальная секция 1 бонового ограждения соединена с помощью троса 12 с береговым якорем 13, а последняя секция с помощью троса 14 с якорем 15. Разведение секций 1 под углом к направлению водного потока осуществляется с помощью растяжных элементов 11, которые при достижении нужного угла фиксируются посредством прикрепления к береговым якорям 16. Береговые якоря 16 выполнены из стального листа в форме треугольника 17, приваренного на заостренный стержень 18. Авторами экспериментально установлено, что диаметр стержня составляет не менее 36 мм, а площадь удерживающей треугольной поверхности составляет 0,165 м и более, при этом толщина металла должна быть не менее 3 мм.
Локализация и сбор разлитой нефти осуществляется следующим образом.
С момента возникновения аварийной ситуации для локализации и сбора нефти разворачивается боновое ограждение, которое осуществляется в два этапа. На первом этапе работа производится тремя бригадами одновременно. Одна бригада занимается подготовкой боновой плети, т.е. соединением секций 1 между собой в единую плеть, вторая производит замеры, расчеты и работает с береговыми якорями 16 и растяжными элементами 3, а третья бригада готовит плавсредства и обеспечивает установку натяжного устройства (на схеме не показано), например лебедки и тросовой системы на противоположном берегу.
Технология проведения работ заключается в следующем.
После выгрузки секций 1 первая бригада формирует из них плеть, при этом часть секций 1 выкладывается у кромки воды вдоль берега. Как правило, длина пологого берега ограничена и не позволяет всю плеть расположить вдоль береговой черты, поэтому часть плети укладывается в виде «гармошки».
Вторая бригада готовит проект проведения работ. Для этого при помощи дальномера определяется ширина реки, длина луча с учетом угла устанавливаемого бонового ограждения. В зависимости от скорости течения реки угол установки выбирается в пределах 25-30 градусов.
Авторами экспериментально установлено, что длина боновой плети (количество секций) определяется по формуле:
пл
л
L.=L.+20 м, где
пл
L. - длина боновой плети,
л
L. - длина луча по показаниям дальномера.
На основе расчетов необходимого количества береговых якорей 16 производится разметка и установка якорей, т.е. забивка их в грунт. Забивка якорей 16 производится не у кромки воды, а на обрыве. В этом случае при натяжении секций 1 растяжными элементами 3, последние не касаются поверхности воды и не создают дополнительного сопротивления. Авторами экспериментально установлено, что растяжные элементы 3 устанавливаются через каждые 40-50 метров и крепятся к береговым якорям 16. Это оптимальное расстояние, при котором течением в боновом ограждении образуются минимальные «карманы», а нагрузка на силовые элементы 5 и 6 секции 1 не превышает критическую (3000 кг). Растяжные элементы 3 устанавливаются под тупым углом к вектору скорости течения реки.
Третья бригада готовит к работе плавсредства - плавающую платформу и моторную резиновую лодку (на схеме не показано), устанавливает на противоположном берегу тросовую систему к приему боновой плети. На этом первый этап заканчивается. Он наиболее трудоемок и по времени занимает до 1,5 часа.
Второй этап включает установку бонового ограждения. За тримаран с помощью тралового устройства производится сцепка боновой плети в начале «гармошки». Затем сложенная «гармошкой» плеть вытягивается на всю длину против течения вдоль берега, при этом персонал с растяжными элементами 3 сопровождает боновую плеть по берегу реки. Когда все боновое ограждение оказывается вытянутым в одну линию, по команде руководителя работ экипаж тримарана заводит верхний конец боновой плети на другую сторону реки, где третья бригада производит сцепку плети с тросовой системой. Тримаран после выполнения задачи уходит вниз по течению.
Проводится предварительное натяжение бонового ограждения, которое в этот момент самостоятельно сплавляется по течению реки. При этом растяжные элементы 3, закрепленные за береговые якоря 16, натягиваются и выставляют боновое ограждение под определенным углом. Длина растяжных элементов 3 устанавливается менее рассчетной. Для того, чтобы придать боновому ограждению требуемый угол, по команде руководителя работ производится «стравливание» растяжных элементов 3 с береговых якорей 16 до необходимой длины. Таким образом, боновое ограждение занимает требуемое положение на поверхности реки. По времени весь второй этап занимает 15-20 минут.
Далее для сбора с поверхности воды пленки нефтепродуктов собирается и монтируется на берегу разборный резервуар (на схеме не показан), в который производится откачивание нефтепродуктов из нефтесборника 19, установленного на воде у берега.
Установленное боновое ограждение преграждает путь потоку плывущих по течению реки нефтепродуктов. Разлитые на поверхности воды пятна нефтепродуктов, достигая секций 1, постепенно перемещаются течением вдоль бонового ограждения к нефтесборнику 19, откуда затем перекачиваются в разборный резервуар (на схеме не показан) и утилизируются.
После локализации и сбора нефтепродуктов с поверхности реки, боновое ограждение демонтируется и укладывается на транспортное средство для перевозки.
Заявляемое боновое ограждение имеет следующие преимущества:
- простота и надежность конструкции секции бонового граждения обеспечивают оперативность сборки плети и установки заграждения на поверхности реки;
- повышенная травмобезопасность для персонала за счет применения легких полимерным материалов и отсутствия стальных режущих кромок;
- устойчивые характеристики плавучести при длительном пребывании в воде;
- низкие затраты на очистку бонового ограждения от нефтепродуктов после применения и возможность многократного использования;
- компактность при хранении и перевозке, а также удобство при погрузке и выгрузке из автотранспорта.
Заявляемое боновое ограждение прошло опытные испытания при локализации имитатора загрязнения на реке Урал Оренбургской области, скорость течения которой составляет 1,0-1,2 м/сек, и рекомендовано к использованию.