СУДНО ДЛЯ СБОРА НЕФТИ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДОЕМА
SKIMMING SHIP

Предполагаемое изобретение относится к области судостроения, в частности к нефтесборным судам.
Известно судно для борьбы с разлитой нефтью (см. патент RU № 1369668, кл. В63В 35/32, 1988), содержащее в корпусе по каждому борту продольный канал с приемным (входным) и выходным отверстиями в борту. Нефтесодержащая вода с помощью бонового заграждения подводится к приемному отверстию канала, которое расположено в кормовой оконечности судна. Выброс очищенной воды из канала производится в носовой части корпуса в направлении кормы судна (в сторону приемного отверстия). Выходящему потоку с помощью винтов, размещенных в канале, сообщается дополнительная скорость; за пределами судна этот поток ускоряет подтекание нефтесодержащей воды к приемному отверстию, т.е. осуществляется «подгон» нефтесодержащей воды и за счет этого повышается производительность судна по сбору нефти.
На рассмотренном судне вследствие того, что выходящий поток поступает в большую массу забортной воды, эффективность предложенной схемы «подгона» нефтесодержащей воды будет незначительной.
Наиболее близким по конструктивной схеме к заявленному техническому решению является «нефтемусоросборное судно» (см. авт. свид. SU № 1204477, кл. В63В 35/32). В соответствии с изобретением на двухкорпусном судне «подгон» нефтесодержащей воды к приемным окнам осуществляется в три этапа: с помощью жидкости, подаваемой в захваты; с помощью поворотных струйных подгонных устройств, а также путем подачи жидкости в специальные направляющие насадки. На этом судне между корпусами, напротив приемных окон, установлено перемещаемое по высоте окна приемное устройство, содержащее горизонтальную стенку и вертикальные фартуки, отходящие от этой стенки вниз. Горизонтальная стенка приемного устройства отсекает поверхностный слой воды с загрязнениями, а фартук исключает (не допускает) попадание воды в отсек через ту часть приемного окна, которая оказывается ниже уровня горизонтальной стенки. При такой конструкции приемного устройства через приемные окна в отсек поступает жидкая смесь с повышенным содержанием нефти.
Применение на судне-прототипе конструктивных решений с целью увеличения скорости приема нефтесодержащей воды и отбора (отделения) верхнего слоя такой воды позволяет повысить эффективность применения нефтесборного судна. В то же время такое конструктивное решение является весьма сложным.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке конструкции, повышающей эффективность работы нефтесборного судна за счет увеличения скорости забора нефтесодержащей воды и повышения концентрации в ней нефти.
*)
*)
Поставленная задача достигается тем, что судно для сбора нефти с поверхности воды, снабженное боновыми заграждениями, имеющее отсек для приема нефтесодержащей воды и приемные окна в бортах этого отсека, снабжено приемным комплексом, включающим верхнюю и нижнюю камеры, которые размещены в проеме окна и закреплены относительно борта с возможностью деформации их по высоте. Камеры выполнены с жесткими горизонтальными и деформируемыми вертикальными стенками, причем в нижней стенке верхней камеры выполнены наклонные в поперечной плоскости судна каналы, а внешняя продольная кромка верхней стенки нижней камеры выполнена ступенчатой формы. Кроме того, приемный комплекс содержит импеллер ( Импеллер - (англ. impeller) рабочее колесо, крыльчатка. Англо-русский политехнический словарь. М.: Физматгиз. - 1962. - 664 с.(см. с.271)), который создает в отсеке для приема нефтесодержащей воды давление газа ниже атмосферного, а в объеме верхней камеры - давление выше атмосферного.
Предполагаемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен вид сверху на судно с открытыми приемными окнами в бортах и боновыми заграждениями в рабочем положении.
На фиг.2 показан вид сбоку кормовой части судна без бонового заграждения при открытом приемном окне и размещенными в нем камерами приемного комплекса.
На фиг.3 дан разрез по А-А фиг.2 с обрывом вблизи диаметральной плоскости (ДП) судна.
На фиг.4 представлен разрез по Б-Б фиг.3 с показом фрагмента двойного борта в месте расположения приемного окна и размещения камер приемного комплекса между бортами.
На фиг.5 дана схема поступления нефтесодержащей воды из водоема в приемный отсек корпуса через горизонтальный просвет между камерами приемного комплекса.
Судно 1 для сбора нефти с поверхности воды снабжено боновым заграждением 2, носовая оконечность которого удерживается штангой 3, а кормовая оконечность закреплена на корпусе судна 1 шарнирно непосредственно за кормовой кромкой приемного окна 4. Поскольку судно 1 принимает на борт нефтесодержащую воду наливом, борт выполняется двойным и включает наружный борт 5 и внутренний борт 6 (фиг.3). В соответствии с этим приемное окно 4 по ширине судна 1 имеет размер двойного борта. Приемное окно 4 снабжено крышкой 7, которая закреплена шарнирно на наружном борту 5 и имеет вертикальную ось вращения.
В кормовой части корпуса судна 1 располагается приемный отсек 8, в который через приемные окна 4 поступает нефтесодержащая вода из водоема.
В объеме приемного окна 4 установлены верхняя камера 9 и нижняя камера 10 (фиг.3). Камеры 9 и 10 имеют жесткие верхнюю и нижнюю стенки (горизонтальные стенки) и деформируемые, например гармошечного типа, боковые (вертикальные) стенки. Смещение горизонтальных стенок камер 9 и 10 по длине и ширине судна 1 ограничено, например, конструкциями борта, образующими окно 4, в объем которого камеры 9 и 10 закладываются (запасовываются) (см. фиг.4). Верхняя стенка камеры 9 и нижняя стенка камеры 10 жестко крепятся к корпусу судна 1. Такая установка камер 9 и 10 позволяет перемещать по высоте окна 4 верхнюю стенку 11 камеры 10 и нижнюю стенку 12 камеры 9. При этом одновременно изменяется высота вертикальных стенок камер 9 и 10, а также объем камер.
Судно 1 снабжено импеллером 13, например вентилятором, у которого входное отверстие соединено с верхней частью объема приемного отсека 8, а выходное отверстие соединено с объемом верхней камеры 9 (фиг.3). Импеллер 13 засасывает газ из объема приемного отсека 8 и создает в нем давление ниже атмосферного; одновременно импеллер 13 подает газ в объем камеры 9 и создает в нем давление выше атмосферного.
В нижней стенке 12 камеры 9 выполнены наклонные в поперечной плоскости корпуса судна 1 каналы 14, предназначенные для подачи газа из объема камеры 9 в просвет (промежуток) между стенками 11 и 12 (фиг.5).
*)
*)
Внешняя продольная (вдоль судна 1) кромка стенки 11 камеры 10 выполнена ступенчатой формы по толщине стенки 11 (фиг.5). Ступенчатая форма кромки стенки 11 позволяет уменьшить (по сравнению с отвесной формой) гидравлическое сопротивление, создаваемое стенкой при ее обтекании жидкостью. Известно, что ступенчатая форма кромки, которая «встречает» натекающий на стенку (или втекающий в трубу) поток, приводит к образованию вихря в зоне ступенчатого уступа (фиг.5). Вихрь способствует плавному, безотрывному натеканию жидкости на поверхность стенки; в результате, как свидетельствует эксперимент ( см. пункт 15 на стр.95 книги: Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: «Машиностроение», 1975, - 559 с.) гидравлическое сопротивление, создаваемое стенкой, снижается.
Перемещение стенки 12 камеры 9 по высоте окна 4 осуществляется, например, следующим образом. Повышение уровня положения стенки 12 достигается с помощью троса 15, закрепленного на стенке 12, и механизма его привода 16 (фиг.2). Понижение уровня положения стенки 12 достигается путем создания в камере 9 давления газа выше атмосферного с помощью специального воздухонагнетателя (условно не показан) и стравливания троса 15. Аналогичная система, включающая воздухонагнетатель и тросовую тягу с ее приводом (система условно не показана), применяется для изменения уровня положения стенки 11 камеры 10.
Судно 1 используется следующим образом. До введения судна 1 в работу приемные окна 4 закрыты крышками 7, стенки 11 и 12 прижаты друг к другу и камеры 9 и 10 перекрывают просвет окна 4, боновое заграждение 2 поднято из воды.
По прибытии судна 1 в район сбора нефти боновое заграждение 2 с использованием штанг 3 опускается на воду и крепится со стороны бортов.
В камерах 9 и 10 с использованием воздухонагнетателя (условно не показан) создается давление воздуха, превышающее атмосферное. Затем с помощью троса 15 и механизма его привода 16 стенка 12 устанавливается с некоторым возвышением относительно уровня поверхности плавающего в водоеме слоя нефти. С использованием аналогичной системы (воздухонагнетатель и тросовая тяга с приводом; система условно не показана) стенка 11 камеры 10 устанавливается на уровне ниже уровня поверхности воды в водоеме. В результате такой установки стенок 11 и 12 между ними возникает щелевидный горизонтальный просвет, соответствующий по высоте расположению верхнего слоя воды и плавающего слоя нефти.
Затем поворотом крышки 7 открывается окно 4 и запускается импеллер 13, который забирает газ из отсека 8 и подает его в объем камеры 9. Из камеры 9 через наклонные каналы 14 в стенке 12 газ натекает на поверхность слоя нефти и вместе с нефтью поступает в отсек 8.
В процессе протекания нефтесодержащей воды через приемное окно 4 стенка 12 с каналами 14 играет роль «подгонного» устройства, которое увеличивает скорость протекания жидкости через приемное окно 4 (фиг.5). Увеличение скорости течения жидкости через окно 4 происходит также вследствие образования вихря на ступенчатой кромке стенки 11.
По мере накопления нефтесодержащей воды в отсеке 8 осадка судна 1 увеличивается и одновременно при неизменном положении стенок 11 и 12 по высоте борта нарушается целесообразный (наиболее эффективный) режим забора нефтесодержащей воды. Предлагаемое техническое решение позволяет регулировать высоту камер 9 и 10 в процессе работы судна 1 и тем самым поддерживать наиболее эффективное положение щелевидного просвета между стенками 11 и 12 относительно поверхности забортной воды. Одновременно может быть изменена и высота просвета между стенками 11 и 12. После завершения работ по сбору нефти с поверхности водоема судно 1 выводится из рабочего режима (приводится в состояние «по-походному»). Для этого боновое заграждение 2 отсоединяется от бортов и размещается на месте его хранения, например на палубе судна 1. Прекращается работа импеллера 13 и с использованием системы, включающей воздухонагнетатель и тросовую тягу (условно не показана), запирается просвет между стенками 11 и 12. В заключение окно 4 закрывается крышкой 7.
Предложенное техническое решение позволяет увеличить скорость «поглощения» судном 1 нефтесодержащей воды и отбирать наиболее насыщенный нефтью ее верхний слой. За счет этого повышается производительность судна 1 по сбору разлитой нефти.