Устройство аварийного слива нефтепродуктов из танкера

 

Устройство аварийного слива нефтепродуктов из танкера содержит вертикальные поворотные трубы, установленные на внешней поверхности борта танкера. Каждая из этих труб своим нижним концом соединена через манжету с гибкой трубой во внутренней полости танкера, а верхним концом - с гибкой оболочкой в силовой сети, соединенной с этой трубой. Труба во внутренней полости танкера обладает отрицательной плавучестью и снабжена тросом для изменения ее положения по высоте. Такое выполнение устройства обеспечивает снижение последствий аварии силами экипажа танкера. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Техническое решение относится к средствам предотвращения экологической катастрофы при образовании пробоин в танкере и истечении нефтепродуктов (далее - нефть, хотя жидкое вещество может быть любым химическим соединением, которое требует осторожного отношения, например любая кислота.

Аварийная ситуация возникает и при нахождении танкера на рифах или мели, когда судно не способно само сняться с мели или с рифов. Такая обстановка требует быстрого принятия мер, чтобы неподвижное положение не перешло в более серьезную аварию, например, при шторме.

Танкер является судном специального назначения и содержит корпус, двигатель, изолированные танки для размещения нефти и помещения для обеспечения деятельности танкера (см. БСЭ, том 25, стр.265). Описанный танкер имеет водоизмещение 550.000 тонн и осадку 28,5 метров при общей высоте 35 метров. При повреждении танкера с такими параметрами из пробоины вытечет нефть высотой около 7 метров (площадь танка может быть различной), что составляет около 30% нефти в танке (шпангоуты и прочая арматура занимает определенный объем, как и усиленное днище). Если же пробоина образовалась на днище, то будут происходить последовательно два процесса: - истечение нефти до выравнивания гидростатического давления с учетом от различной плотности; - образование встречных потоков жидких сред с различной плотностью.

Последний процесс менее интенсивен, но будет иметь место, а, с учетом более сложных операций по заделке пробоины на дне, он приобретает наибольшую опасность из-за длительности проведения восстановления плавучести танкера.

Следует также иметь ввиду, что для восстановления нормального положения судна необходимо прибытие судна спасателя с необходимым оборудованием и свободного танкера для перекачки нефти из танков, которые имеют пробоину. Прибытие этих средств может занять очень длительное время, когда нефть уже вытечет и водная среда будет безвозвратно поражена, как и прибрежные места. Точно такой случай имел место на Аляске, когда танкер Эксон Вильдес сел на риф, получил пробоину и вся территория прибрежная и водная среда была безвозвратно заражена и прямым действием нефти, и сжиганием нефти, и химическим воздействием на нефть (полностью на фактах основан фильм Великобритании "Полный вперед. Катастрофа танкера "Эксон Вильдис", который демонстрировался по НТВ 22.04.99 г. в 10-15). Однако точно такая же ситуация аварийная возникает при обстоятельствах, когда танкер сел на мель или на рифы без образования пробоины. Также необходимо длительное время для доставки всех необходимых средств спасения (буксир и спасательное судно, а также танкер для перекачки нефти и изменения положения танкера по осадке). В любой момент может возникнуть развитие аварийной ситуации при шторме, а это уже и затягивает время прибытия спасательных средств и способствует образованию пробоины, трещины с истечением нефти, что было описано выше.

Целью технического решения является устранение аварийной ситуации или, по крайней мере, снижение последствий истечения нефти через пробоину, а также снятие танкера с мели или рифов в кратчайшее время. Если сформулировать коротко: резкое снижение времени восстановления танкера и либо полное устранение катастрофы экологической, либо резкое снижение последствий аварии.

Технический результат достигается тем, что на внешней стороне борта выполнены вертикальные выемы, в каждом из которых размещена труба поворотная, выполненная на нижнем конце с манжетой, соединяющей трубу с внутренней полостью танкера, и гибкой верхней частью, которая соединяется с гибкой оболочкой, снабженной стояком, сообщающим внутреннюю полость гибкой оболочки с воздушной средой и закрепленной на гибкой части трубы, причем гибкая оболочка заключена в силовую сеть, закрепленную на трубе, а силовая сеть снабжена грузом, перемещающимся на тросе с помощью вытяжного троса, причем нижний конец первого троса соединен с нижней точкой силовой сети, а во внутренней полости танкера размещена гибкая труба с отрицательной плавучестью и оснащенной тросом для изменения положения указанной трубы, которая образует единую магистраль с трубой поворотной на внешней поверхности борта танкера.

На чертежах представлено устройство аварийного сигнала нефтепродуктов из танкера в виде конструктивной схемы и без необходимых приводов перемещения каких-либо масс, т. к. последние не являются предметом технического решения и могут быть использованы любые механизмы танкера. На фиг. 1 представлен поперечный разрез танкера с пробоиной, на фиг. 2 представлено сливное устройство в рабочем положении, на фиг. 3 - место 1.

Танкер 1 имеет вертикальный выем 2, в котором размещена труба 3 с манжетой 4, которая соединяет трубу 3 с внутренней полостью танкера 1 через гибкую трубу 5, которая имеет отрицательную плавучесть и снабжена тросом 6 для изменения положения конца трубы 5 во внутренней полости танкера 1. На верхнем конце трубы закреплена гибкая оболочка 7 через гибкую вставку трубы 8. Гибкая оболочка 7 заключена в силовую сеть 9, которая своей верхней частью закреплена на трубе 3, а на нижней части сети 9 закреплен трос 10, на котором подвижно размещен груз 11 с вытяжным тросом 12. Показан случай аварийный с пробоиной 13. Действует устройство следующим образом.

После образования течи через пробоину 13 сбрасывается свернутая вместе с сетью 9 и распложенная на палубе гибкая оболочка 7, при этом труба 3 поворачивается в сторону водной среды. Сбрасывается груз 11 по тросу 10. В гибкой оболочке образуется пространство, заполненное воздухом через стояк, который условно не показан, т.к. эта трубка, соединенная с атмосферой и закрепленная на трубе 3, смонтирована так, чтобы ее конец не попал в водную среду. За счет гидростатического давления "H" нефть поступает и в гибкую оболочку 7 и вытекает через пробоину 13. Такое интенсивное перетекание нефти будет происходить до выравнивания гидростатического давления. Еще до этого момента гибкая оболочка 7 по мере ее заполнения нефтью будет погружаться на глубину, которая (желательно) должна быть больше подводной части танкера. Это обеспечивается гибкой частью трубы в виде вставки 8. Одновременно нужно опустить трубу 5 тросом. Будет образован сифон, играющий роль насоса. Когда пошла вода в гибкую оболочку 7, а это можно зафиксировать по окончании поступления нефти в водную среду, груз 11 вытягивают тросом 12 и гибкая оболочка за счет разности плотности нефти и воды всплывает и свойства сифона пропадают. В таком положении танкер может находиться длительное время и при уверенном удалении нефти из танкера 1 может двигаться с буксировкой гибкой оболочки за силовую сеть 9 в порт назначения, где все операции по восстановлению танкера можно провести в стационарных условиях. Если удаление нефти из танкера было надежным, то останется собрать нефть с поверхности, которая успела перетечь через пробоину 13.

При аварийной ситуации, когда танкер сел на мель или на рифы без образования пробоины, все операции повторяются, но они служат для местного изменения осадки танкера, чтобы зона сцепления днища танкера освободилась и это позволит своим ходом сняться с мели или с рифа. После снятия с любого упора и выхода на свободную воду возможны следующие случаи.

Двигаться с гибкой оболочкой на бункер у танкера или перекачать нефть обратно в танкер. Для перекачки достаточно поднять за сеть гибкую оболочку 7 и делать это постепенно. В конечном положении сеть с гибкой оболочкой 7,9 будет на палубе и перетекание нефти в танкер будет происходить за счет разности высот гидростатического давления. Возможна вставка насоса между трубой 3 и гибкой оболочкой 7 и перекачка с силовой подачей нефти в танкер 1 с последующим подъемом сети 9 с гибкой оболочкой 7 на палубу, когда нефти осталось мало в гибкой оболочке 7. Во всех случаях сеть с гибкой оболочкой поднимается на палубу для дальнейшего следования.

Можно сделать следующие замечания: 1. Выше говорилось все время о внутренней полости танкера. Имелось в виду, конечно, изолированный танк. Каждый танк должен иметь такую систему откачки, т. к. пробоина может быть на любом из танков или на нескольких сразу. Техническое решение позволяет сразу же без промедления сбросить гибкую оболочку с сетью 7,9 и начать отбирать нефть из поврежденного танка. Интенсивность отбора будет зависеть от соотношения площадей пробоины и проходного сечения трубы 3. Одновременно можно производить откачку в незаполненные танки или в гибкие оболочки танков, которые не повреждены после отсоединения их от труб 3 и подсоединения к трубам дополнительным для опускания их в поврежденный танк или стационарный насос танкера.

2. Можно обойтись и без стояка, о котором говорилось выше и который предназначен для соединения внутренней полости гибкой оболочки 7 с атмосферой. Это во многих случаях будет даже лучше по следующим причинам: - при оттяжке грузом гибкой оболочки в глубину будет возникать дополнительная производительность подачи нефти из-за образования небольшого вакуума, но для этого случая нужно в нескольких точках соединить гибкую оболочку 7 с силовой сетью 9. В этом случае будет и откачка обратно более эффективной. Для универсальности на стояке, о котором упоминалось выше, лучше всего установить управляемый вентиль, тогда обратная перекачка в танк может быть осуществлена путем подачи газа под давлением через стояк при открытом вентиле и это будет наиболее эффективный способ обратной перекачки нефти в танкер. Т. е. вариантов выполнений операций достаточное число, чтобы выполнить оперативно все операции по спасению судна и предотвращению экологической катастрофы.

3. В качестве силовых устройств используются механизмы танкера.

4. Материал гибкой оболочки - каландрированный капрон с толщиной не более 0,5 мм, т.к. всю силовую нагрузку воспринимает силовая сеть, которая должна быть подобрана из рыбацких. Емкость гибкой оболочки должна соответствовать емкости танка. Саму гибкую оболочку после разового использования луча утилизировать, т.к. она сравнительно дешева и материал выпускается массово.

5. Отверстие во внутреннюю полость танкера должно быть на уровне ватерлинии, чтобы при выходе из строя чего-либо, гибкая оболочка напрямую могла быть заполнена до внешнего уровня поверхности воды.

Таким образом, достигаются все поставленные цели, которые были сформулированы выше и с малыми затратами при значительном эффекте.

Следует иметь ввиду, что выем на внешней поверхности бортов для размещения труб служит для снижения аэродинамического сопротивления судна и безопасности при швартовке бортом. Однако скорость сравнительно мала, а швартовка может быть с выступающими кранцами.

В этом случае труба располагается в направляющих выступах для перемещения трубы без ее отклонения от плоскости поворота. Это известные технические подходы, которые не могут встретить осложнений при изготовлении устройства. В очень редких случаях можно обойтись и без силовой сети при чрезвычайно прочных материалах, однако это будут эквивалентные технические решения.

Вариант размещения трубы вертикальной без выемки упростит использования технического решения на действующих танкерах. Сама труба вертикальная должна иметь поддерживающий трос для предохранения манжеты от разрушения. Может быть и другой вариант, когда вместо манжеты устанавливается шаровой клапан, который открывается при положении, близком к горизонтальному, и закрывается при вертикальном положении. Это также эквивалентное техническое решение.

Формула изобретения

1. Устройство аварийного слива нефтепродуктов из танкера, содержащего корпуса с изолированными танками, двигатель и помещения для обслуживания, отличающееся тем, что на внешней поверхности борта установлены вертикальные поворотные трубы, каждая из которых соединена нижним концом с внутренней полостью танкера через манжету и гибкую трубу во внутренней полости, которая обладает отрицательной плавучестью и снабжена тросом, управляемым для изменения ее положения по высоте, а второй верхний конец каждой трубы на внешней поверхности борта соединен через гибкую вставку с гибкой оболочкой в силовой сети, соединенной с этой трубой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть сети соединена тросом с механизмами танкера, а с этим тросом подвижно соединен груз с вытяжным управляемым тросом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3