БОНОВОЕ ЗАГРАЖДЕНИЕ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ НЕФТИ НА ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ

Полезная модель относится к охране окружающей среды, в частности к устройствам, предназначенным для локализации жидких загрязняющих веществ, например, нефти и нефтепродуктов на водной поверхности.
Локализация нефти на поверхности воды осуществляется различными методами. Традиционно для проведения операций с нефтью и нефтепродуктами судно необходимо огородить боновыми заграждениями с помощью портового буксира либо специального судна-бонопостановщика. После подхода судна к причалу и перед отходом судна приходится несколько раз в сутки устанавливать и снимать боновое заграждение, постоянно находящееся на плаву. Этот традиционный способ предусматривает круглосуточное содержание бригады рабочих и спецплавсредства с командой.
Из патентной литературы известны два основных типа боновых заграждений: невсплывающие и всплывающие. В качестве аналогов предлагаемой полезной модели рассмотрим некоторые разновидности конструкций боновых заграждений.
Известно ограждение для предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов по поверхности воды (см. авторское свидетельство СССР №1465488, МПК 4 Е 02 В 15/04, oп. 15.03.89). Ограждение включает отдельные секции с цилиндрическими надувными поплавками, заключенными в оболочку с фартуком, снабженную торцевыми уплотнениями, а также несущий канат. Противоположные концы надувных поплавков снабжены клапаном и штуцером, причем штуцер поплавка первой секции соединен с
клапаном второй секции и т.д. Торцевые уплотнения оболочки выполнены в виде свернутого в рулон полотнища и снабжены наружной шнуровкой.
Недостатком известного устройства, относящегося к классу невсплывающих ограждений, является то, что для его установки необходимо предварительно на берегу наполнить эластичную оболочку воздухом или другим газом, после чего с помощью катера установить ограждение. Кроме того, из-за последовательного заполнения секций оболочки и обусловленной этим потери давления на пружинах каждого из клапанов, требуется обеспечивать ступенчатое нарастание давления в процессе заполнения оболочки, что также можно отнести к недостаткам известного ограждения.
Известно также затопляемое боновое ограждение, предназначенное для предотвращения растекания нефти по поверхности воды (см. патент США №3779020, кл. МПК Е 02 В 15/04, on. 18.12.73). Ограждение включает плавучие цилиндрические конструкции, поддерживающие гибкий ленточный элемент, который служит барьером, предотвращающим растекание нефти по поверхности воды. Ограждение предназначено для установки вокруг нефтяных причалов, нефтяных платформ и других подобных сооружений, где имеется опасность утечки нефти. Ограждение устанавливается на якорях. Когда необходимость в его использовании отпадает, ограждение затапливается на глубину, не препятствующую проходу над ним судов. При затоплении ограждения плавучие конструкции заполняются водой, а при подъеме ограждения на водную поверхность вода из плавучих конструкций вытесняется при помощи сжатого воздуха. Недостатком известной конструкции затопляемого ограждения является необходимость в специальном устройстве для обеспечения вытеснения воздуха водой. Кроме того, в связи с тем, что контроль самого процесса вытеснения воздуха осуществляется только визуально, а вода практически является несжимаемой средой, не может быть уверенности в сохранении герметичности плавучих
конструкций и вследствие этого в эффективном всплытии, не гарантировано также полное вытеснение всей воды из плавучих конструкций.
Известно устройство для локализации нефтяных загрязнений на реках (см. авторское свидетельство СССР №655768, кл. Е 02 В 15/04, опубл. 05.04.79), которое также относится к затопляемым ограждениям. Устройство включает нефтепровод и установленное поперек реки ниже по течению заграждение, выполненное в виде эластичной оболочки. В нефтепроводе установлен датчик давления, а на берегу реки - компрессор, соединенный с эластичной оболочкой и через систему управления с датчиком давления.
В исходном состоянии эластичная оболочка расположена на дне реки. В случае утечки нефти и снижения давления в нефтепроводе включается компрессор и насос, заполняющие оболочку воздухом и водой. Всплывая, эластичная оболочка перегораживает реку и задерживает нефть. Такое устройство достаточно оперативно предотвращает разлив нефти, но при длительном нахождении на дне в нерабочем состоянии эластичная оболочка оказывается затянутой илом, песком, и ветками, которые несет течение реки. Вес отложений может быть таким, что плавучести ближайших метров оболочки окажется недостаточно, чтобы сбросить отложения с себя и обеспечить всплытие. Это снижает оперативность установки заграждения и надежность локализации нефтяных разливов.
Наиболее близким по своей конструкции и технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство, предназначенное для локализации разливов нефти в водоемах (см. патент РФ №2192516, МПК 7 Е 02 В 15/06, опубл. 10.11.2002), выбранное в качестве прототипа. Известное устройство включает заграждение в виде эластичной надувной оболочки, трубопровод, соединенный с источником сжатого газа, установленным на берегу водоема, и подсоединенный к эластичной оболочке. Особенностью устройства является то, что его эластичная надувная оболочка выполнена многосекционной, причем каждая секция оболочки имеет впускной клапан.
Трубопровод размещен вдоль всех секций оболочки и соединен с каждой из секций впускным клапаном. Рабочее давление впускных клапанов одинаково для всех секций и равно или меньше давления в трубопроводе. Изобретение обеспечивает повышение оперативности постановки и удобства в эксплуатации устройства для локализации разливов нефти в водоемах
Заграждение устанавливается в местах возможных разливов нефти, например, поперек реки ниже по течению от магистрального нефтепровода, пересекающего реку, или около локального источника загрязнения на берегу водоема, ограждая дугой место возможного разлива нефти.
В исходном состоянии эластичная оболочка расположена на дне водоема, при этом концы крайних секций размещены на берегу или в непосредственной близости от берега на мелководье. В случае утечки нефти на компрессор подается сигнал, и сжатый воздух по трубопроводу поступает в оболочку. Эластичная оболочка всплывает, перегораживает реку и задерживает нефть. Такое устройство достаточно оперативно предотвращает разлив нефти. По данным, приведенным в патенте, установка заграждения на широких реках Тюменской области занимает от 3 до 6 минут, что является несомненным достоинством известного устройства. Однако существенным недостатком анализируемого технического решения является длительное время, необходимое для погружения на дно бонового заграждения путем выпуска воздуха вручную последовательно из каждой секции с борта плавучего средства. Время, которое необходимо затратить на описанную процедуру, последующее опускание бонового заграждения на дно и приведение его в исходное состояние, может составлять несколько часов. Это снижает оперативность проведения работ и суммарную эффективность использования бонового заграждения при локализации разливов нефти. Следует также подчеркнуть практическую невозможность использования известного устройства на нефтяных терминалах и в портах, что ограничивает
диапазон применения устройства и также является его существенным недостатком.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение оперативности и эффективности проведения работ по локализации нефтяных разливов при одновременном расширении эксплуатационных возможностей бонового заграждения и надежности его работы.
Для достижения поставленной задачи предлагается боновое заграждение для дистанционной локализации нефти на поверхности воды, которое, как и наиболее близкое к нему, выбранное в качестве прототипа, содержит соединенный с источником сжатого газа трубопровод, размещенный вдоль многосекционной надувной оболочки. Каждая секция надувной оболочки снабжена запорным устройством, соединяющим ее с трубопроводом, который выполнен с возможностью впуска газа.
Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного, принятого за прототип бонового заграждения, является то, что трубопровод выполнен с возможностью подключения к устройству для откачки газа. Каждая секция надувной оболочки дополнительно снабжена предохранительным клапаном, исключающим разрыв оболочки избыточным давлением воздуха. Запорные устройства каждой секции выполнены с дополнительной возможностью откачки газа. Запорные устройства секций могут быть выполнены, например, в виде газоплотных шаровых кранов, находящихся в открытом положении. Для повышения надежности работы бонового заграждения запорные устройства могут быть выполнены в виде невозвратно-запорных клапанов, установленных навстречу друг другу.
Задачами, поставленными при создании предлагаемой полезной модели, являются:
- повышение оперативности и эффективности работы;
- расширение эксплуатационных возможностей бонового заграждения;
- повышение надежности работы устройства.
Выполнение указанных задач стало возможным благодаря следующему.
В предлагаемой полезной модели запорное устройство каждой секции надувной оболочки кроме возможности впуска газа, как в прототипе, имеет также возможность откачки газа. Эта возможность обеспечена за счет следующих существенных признаков: подключения трубопровода к устройству для откачки газа, и выполнения запорных устройств каждой секции с возможностью откачки газа. Введение газоплотных шаровых кранов, находящихся в открытом положении (см. п.2 формулы), либо невозвратно-запорных клапанов, установленных навстречу друг другу (см. п.3 формулы), а также устройства, обеспечивающего откачку газа из надувных оболочек, позволяет оперативно осуществить погружение надувных боновых заграждений, а не только всплытие, как это происходит в техническом решении, выбранном в качестве прототипа. Таким образом, параллельно с повышением оперативности и эффективности работы решается задача расширения эксплуатационных возможностей бонового заграждения.
Процедура погружения, как и всплытия, осуществляется дистанционно с поста управления одним оператором. Наличие у каждой секции полностью открытого запорного устройства (см. п.2 формулы) выравнивает давление газа во всех секциях, при этом все секции равномерно нагружены давлением, что существенно увеличивает срок их службы. В случае потери герметичности одной из секций оболочки достаточно перевести запорное устройство в закрытое положение, предотвратив тем самым падение давления в оставшихся секциях оболочки.
Еще одним существенным признаком предлагаемой конструкции бонового заграждения является предохранительный клапан, которым дополнительно снабжена каждая секция надувной оболочки. Введение предохранительного клапана предотвращает разрыв секций избыточным
давлением в процессе их наполнения газом, что позволяет решить задачу повышения надежности работы устройства, а, кроме того, увеличивает срок службы бонового заграждения.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены:
на фиг.1 - боновое заграждение с запорными устройствами в виде газоплотных шаровых кранов в соответствии с пунктом 2 формулы полезной модели (общий вид);
на фиг.2 - пост управления с оборудованием для дистанционного погружения/всплытия боновых заграждений;
на фиг.3 - боновое заграждение с запорными устройствами в виде двух невозвратно-запорных клапанов, установленных навстречу друг другу, в соответствии с пунктом 3 формулы полезной модели (общий вид);
на фиг.4 - одна из секций эластичной надувной оболочки (общий вид);
на фиг.5 - схема установки бонового заграждения вблизи подводного перехода магистрального нефтепровода;
на фиг.6 а) - схема ограждения судна у стенки причала при перевалке нефти на нефтяном терминале;
на фиг.6 б) - схема ограждения судна у свайного причала при перевалке нефти на нефтяном терминале.
Боновое заграждение для дистанционной локализации нефти на поверхности воды (см. фиг.1) содержит многосекционную надувную оболочку 1, состоящую из секций 2, и трубопровод 3, размещенный вдоль всех секций 2 надувной оболочки 1. Трубопровод 3 соединен с каждой секцией 2 эластичной оболочки 1 через запорное устройство 4, которое обеспечивает или впуск, или выпуск газа и может быть выполнено,
например, в виде газоплотных шаровых кранов, находящихся в открытом положении. На каждой надувной секции 2 для предотвращения ее от разрыва избыточным давлением, установлен предохранительный клапан 5 (выпускаются Уфимским заводом эластомерных материалов, изделий и конструкций). На берегу водоема устанавливается пост управления 6 (см. фиг.2) с оборудованием, необходимым для осуществления процесса дистанционного погружения/всплытия боновых заграждений, а именно: источником сжатого газа с компрессором 7 и устройством 8 для откачки газа. В качестве компрессора может быть использован винтовой промышленный компрессор марки ВК 15Е-8/10/15 с ресивером объемом в 500 литров, а в качестве устройства для откачки газа - водокольцевой вакуумный насос типа ВВН, либо вакуумный пластинчато-роторный насос НВПР-16-066, РВН-6, РВН-25, РВН-50. Пост управления оборудован также трехходовым вентилем (клапаном) 9, с помощью которого в зависимости от поставленной задачи (всплытие/погружение) к трубоопроводу 3 подключают либо источник сжатого газа с компрессором 7, либо устройство 8 для откачки газа. На посту управления 6 располагаются также контрольно-измерительные приборы и другая аппаратура (на фиг. не показаны).
Боновое заграждение для дистанционной локализации нефти на поверхности воды в соответствии с пунктом 3 формулы полезной модели, изображенное на фиг.3, отличается от описанного выше бонового заграждения только выполнением запорных устройств 10, 11. Запорные устройства 10, 11 представляют собой два идентичных, установленных навстречу друг другу невозвратно-запорных клапана, один из которых работает только на впуск газа, а другой - только на выпуск. Данный вариант выполнения конструкции запорного устройства бонового заграждения несколько дороже (каждое запорное устройство включает по два клапана), однако он характеризуется повышенной надежностью.
Представленная на фиг.4 секция эластичной надувной оболочки состоит из надувной камеры 12, балласта 13, юбки 14 и замкового соединения 15. Трубопровод 3, расположенный, например, выше надувной камеры 12, фиксируется вдоль секции 2 с помощью гибкого тканевого элемента 16. В качестве балласта 13 можно использовать цепь, якоря, дополнительные камеры с водяным балластом, локальные грузы.
Схема, изображенная на фиг.5, иллюстрирует установку бонового заграждения, представляющего собой многосекционную надувную оболочку, вблизи подводного перехода магистрального нефтепровода 17. Заграждение устанавливают в местах возможных разливов нефти, например, ниже по течению реки от магистрального нефтепровода 17, пересекающего реку. Для придания надувной оболочке требуемой формы, к каждой секции 2 надувной оболочки с помощью оттяжек 18 прикреплен донный якорь 19.
На фиг.6 а) и 6 б) схематично изображено судно 20, огражденное боновым заграждением у стенки причала и у свайного причала, соответственно.
Устройство работает следующим образом.
Боновые заграждения устанавливают в местах возможных разливов нефти и в первую очередь вокруг нефтяных терминалов, нефтяных платформ и других подобных сооружений, а также для закрытия входа в порт или терминал. Боновое заграждение может быть установлено ниже по течению реки от подводного перехода магистрального нефтепровода - поперек под определенным углом к направлению течения реки (см. фиг.5).
В исходном состоянии многосекционная надувная эластичная оболочка 1 расположена на дне водоема, с помощью донных якорей 18 и якорных оттяжек 19 ей придана заданная форма: поперек реки, либо дугой при установке в нефтяном терминале. Для установки бонового заграждения в рабочее состояние (с целью локализации разлива нефти) на посту управления 6 включается компрессор 7, соединенный с трубопроводом 3, подающим
сжатый газ к каждой секции 2 через запорное устройство 4 (см. фиг.1). После начала всплытия секций 2 на поверхность водоема контролируется давление газа в трубопроводе по мановакууметру, установленному на посту управления (на фиг. не показан). После всплытия всей линии бонового заграждения или срабатывания предохранительных клапанов 5 прекращается подача газа в трубопровод 3. Для дистанционного погружения бонового заграждения к трубопроводу 3 посредством трехходового вентиля 9 подключается устройство 8 для выпуска газа. Процесс погружения бонового заграждения контролируется по мановакууметру до установленного значения, после чего устройство 8 отключается и выпуск газа прекращается.
Таким образом, предлагаемое боновое заграждение, имеющее описанную выше конструкцию, при сравнительно невысоких материальных затратах на его изготовление обеспечивает по сравнению с прототипом существенное повышение оперативности в реагировании на аварийный разлив нефти в водоемах.
Дистанционно управляемое боновое заграждение позволяет максимально быстро локализовать аварийные разливы нефти в следующих ситуациях:
1. При проведении погрузочно-разгрузочных операций в терминалах открытого моря, в закрытых и полузакрытых портах, при этом:
а) в условиях ограниченных областей порта возможно закрытие входа в порт, если ширина канала или входа не превышает 1000 м;
б) в пределах полузакрытых областей порта возможно обонование танкера линией бонового заграждения, равной двойной длине максимального танкера;
в) в открытых морских терминалах возможно выставление бонов длиной не менее трех длин максимального танкера даже при наличии течения вдоль терминала или причала более 0,7 узла (при отрегулированной конфигурации бонов к направлению течения).
2. В случае разгерметизации подводного перехода магистрального нефтепровода.
3. При аварийном разливе нефти на главном фарватере имеется возможность оперативно перекрыть поступление нефти и нефтепродуктов в отводящие русла прилегающих рек и протоков.