Крупные суда нефтесборщики

Для ликвидации разливов нефти регионального и федерального значения используются суда нефтесборщики позволяющие принимать на судно объем нефтепродуктов более 400–500 т. К преимуществам использования таких судов могут быть отнесены следующие факторы:

– крупные суда удобно использовать в качестве центра управления грузовыми операциями в зоне разлива;

– при долговременных операциях эти суда могут служить базой для приема нефти, собираемой нефтесборщиками и вспомогательными судами с малой собственной нефтеемкостью. А также для снабжения этих судов топливом, водой расходными материалами, для питания и отдыха экипажей мелких плавсредств и экипажей спецподразделений;

– крупное судно может длительное время оставаться в зоне разлива при любых погодных условиях, приводя свою нефтесборную систему в действие при наступлении благоприятных условий без потерь времени на переходы;

– благодаря большой вместимости нефтяных танков такое судно не нуждается в частых перекачках собранной нефти на другие суда, что также может быть связано с рисками и значительными потерями полезного времени.

Однако крупные суда требуют больших эксплуатационных расходов. Задача их снижения решается тем, что судну придаются дополнительные функции, например работа в качестве плавучей станции для сбора нефтеотходов с судов, бункеровщика и т.д. Экипаж при этом находится в постоянной готовности к выходу в район разлива и сбору нефти.

На рис. 2.2 показана схема отсеков однокорпусного нефтесборщика с пороговым устройством сбора. На судне имеются два сборно-отстойных танка 9 по бортам. На уровне ватерлинии размещены прорези для приема нефтепродукта. В корму от этих окон устанавливаются направляющие устройства 10, обладающие степенью свободы по вертикали. Эти устройства на ходу захватывают поверхностный поток и направляют его в окна. К ним предусмотрена возможность крепления бонового заграждения для расширения полосы траления. Уровень воды в сборно-отстойных танках непрерывно понижается путем ее откачивания из нижней части. Благодаря понижению уровня в танки через бортовые окна устремляется поверхностный слой воды с нефтепродуктами.

После получения сигнала от датчиков и накопления в приемно-отстойных танках слоя нефти достаточной толщины включаются насосы перекачивающие собранную нефть в грузовые емкости судна. Для поддержания осадки, а, следовательно, и водоизмещения судна постоянным, предусматривается замещение нефтью соответствующей массе водного балласта. Эффективный сбор нефти возможен на скорости 0–5 км/ч.

Рис. 2.2. Схема судна с пороговым устройством сбора нефти:

1 – ахтерпик; 2 – надстройка; 3 – накопительные емкости; 4 – сухой отсек;

5 – форпик; 6 – машинное отделение; 7 – насосное отделение; 8 – второй борт;

9 – сборно-отстойный танк; 10 – направляющие створки

Как было сказано выше, система сбора нефти основана на пороговом эффекте, то есть на использовании перепада уровней между окружающей водой и сборно-отстойными емкостями. Данный способ сбора применяется на крупных судах из-за высокой производительности, малой чувствительности к состоянию собираемого нефтепродукта и волнению, простоты конструкции и надежности.

В стационарных устройствах роль порога выполняет нижний уровень приемного отверстия расположенного в борту судна (рис. 2.3). Производительность стационарного устройства наибольшая из всех типов механических устройств, определяется размерами приемного отверстия и может быть рассчитана по выражению:

Q = 0,018 b H_c^3/2, (м³/с),

где b – ширина приемного отверстия, м; H_c –толщина собираемого слоя нефтепродукта, м; коэффициентом расхода водослива равный 0,018, учитывает подходную скорость потока.

Рис. 2.3. Стационарное пороговое устройство

Операции сбора значительных разливов нефти выполняются крупными судами сборщиками нефти с использованием различных вариантов направляющих устройств:

1. При тралении используются две ветви бонов, удерживаемые или буксируемые (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Схема работы нефтесборщика с ветвями бонов

удерживаемые буксирами:

1 – нефтесборщик; 2 – ветвь бонов; 3 – «выстрелы» для крепления бонов; 4 – буксир

Схема применяется в тихую погоду (высота волны до 1,5 м). Применяется при обработке крупных нефтяных полей. Полоса траления достигает 240 м.

2. При тралении используются две короткие ветви бонов, закрепленные одним концом к бортовым устройствам, а другим к выстрелам, расположенным в носовой части (рис. 2.5) судна. Средняя полоса траления для данной операции составляет 60 м.

Рис. 2.5. Схема работы нефтесборщика с короткими ветвями бонов

3. При тралении используются только бортовые устройства (направляющие створки)- полоса траления 20 м (рис. 2.6).

Рис.2.6. Схема работы нефтесборщика с использованием бортовых устройств

4. Обработка разлитой нефти с помощью диспергентов. Применяется, когда механический сбор нефти невозможен (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Схема работы нефтесборщика с использованием диспергантов

Определение водоизмещения крупных судов нефтесборщиков

Полезная нагрузка, в которую включается масса смеси воды с нефть и очищенный нефтепродукт или грузоподъемность судна зависит от заданной производительности и времени сбора нефтепродукта.

Ширина приемного отверстия при заданной производительности с учетом заполнения двух сборно-отстойных танков по одному с каждого борта определяется по выражению:

b = Q/2(0,018 H_c^3/2), м.

Высота приемного отверстия принимается равной 0,3–0,5 м.

Необходимый объем танков для хранения нефтепродуктов можно найти по выражению:

W_гр = Р_гр·k_р /r_гр,

где k_р– коэффициент, учитывающий увеличение объема при температурном расширении груза. Принимается равным 1,05; r_гр – плотность груза т/м³.

Для расчета водоизмещения крупных судов нефтесборщиков может быть использовано следующее уравнение

где	Δ	–	относительная величина запаса водоизмещения;
	Ψ_к	–	измеритель массы корпуса, т/м³;
	LBH	–	кубический модуль судна, м³;
	р	–	измеритель массы механизмов, т/кВт;
	g₁	–	удельный расход топлива и смазки на 1 кВт мощности главных двигателей;
	v	–	скорость судна на переходах, км/ч;
	Ca	–	адмиралтейский коэффициент;
	DW⁰	–	чистый дедвейт, т.

Величина чистого дедвейта DW⁰, входящая в состав кубического уравнения, определяется по выражению

DW⁰= Р_гр + Р_эк + Р_пр + Р_в + Р_ф ,

где	Р_гр	–	масса груза, т;
	Р_эк	–	масса экипажа, т;
	Р_пр	–	масса продовольствия, т;
	Р_в	–	масса питьевой воды, т;
	Р_ф	–	масса фекально-сточных вод, т.

Кубический модуль может быть найден по выражению

где	r	–	плотность груза т/м куб (для нефтепродуктов 0,8–0,9);
	δ_ТР	–	0,94–0,97 – коэффициент полноты корпуса в районе танков (статистические данные);
	l_ТР	–	относительная длина танков (принимается по судну прототипу);
	χ_НБ	–	коэффициенты, учитывающие потерю части объёма танков на набор, χ_НБ = 0,17–0,20 – судов с двойным дном и двойными бортами;
l_т, b_т, h_т	–	относительные размеры тронка.

k_o= W_o /W_тр,

где	W_тр	–	объем танков, необходимый для размещения заданного количества груза;
	W_о	–	объем отстойных танков.

Если на судне одновременно размещают нефтепродукты, имеющие разную плотность, то это в уравнении грузовместимости может быть учтено путем подсчета среднего значения расчетной плотности

где Р_i, r_i – масса и плотность i-го одновременно перевозимого жидкого груза.