Боновое сорбционное заграждение

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для оперативной локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на поверхности воды в природных и техногенных водоемах и болотных массивах. Боновое сорбционное заграждение включает последовательно соединенные между собой цилиндрические секции, эластичные гидрофобные сетчатые оболочки которых заполнены материалом, поглощающим нефть, и поплавки, размещенные в местах соединений секций. Каждая секция по продольной оси снабжена тросом с хвостовиками и гофрированным трубчатым упругим элементом, причем трос размещен внутри этого элемента, концы троса закреплены в хвостовиках, которые со стороны крепления троса герметично закреплены в гофрированном трубчатом упругом элементе, а с другой стороны имеют приспособление для фиксации концов эластичной гидрофобной сетчатой оболочки и резьбу для винтового соединения секций. Материал, поглощающий нефть, в качестве которого использован гидрофобный олеофильный волокнистый сорбент, имеет многослойную структуру. Слой сорбента, прилегающий к гофрированному трубчатому упругому элементу, зафиксирован от перемещения относительно последнего обвязкой этого слоя зигзагообразной нитью. Размещенные в местах соединений секций поплавки выполнены в виде эластичного сетчатого бандажа, заполненного слоем сорбента с постоянной плавучестью и прикрепленного к одной из соединяемых секций. Изобретение обеспечивает повышение уровня оперативной готовности бонового заграждения к эксплуатации и эффективности удержания нефтяной пленки, увеличение механической прочности заграждения и поддержание равномерной по всей его длине постоянной плавучести. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для оперативной локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на поверхности воды в природных и техногенных водоемах и болотных массивах.

Известно боновое ограждение, включающее проницаемую цилиндрическую оболочку, заполненную поглотителем нефти, и удерживающий трос, по продольной оси ограждения снабжено непроницаемой цилиндрической оболочкой из эластичного материала, заполненной газом, вокруг которой расположена проницаемая оболочка из двух соосных цилиндров, заполненная сорбентом с гидрофобными и олеофильными свойствами. Непроницаемая цилиндрическая оболочка снабжена дисковыми перегородками с пластинчатыми выступами, имеющими отверстия за пределами цилиндрической оболочки, штуцерами со съемными обратными клапанами и фиксирующими обратные клапаны устройствами. Проницаемая оболочка снабжена отверстиями, соосными со штуцерами, а удерживающий трос пропущен через отверстия в пластинчатых выступах дисковых перегородок (патент РФ N 2119007).

Недостатками такого заграждения являются: низкий уровень оперативной готовности, длительность подготовки к использованию, связанной с накачкой внутренней непроницаемой оболочки; потенциально невысокий уровень эксплуатационной надежности, обусловленный сложностью конструкции и необходимостью для ее разворачивания дополнительного оборудования в виде компрессора с автономным приводом или баллонов со сжатым воздухом; низкий уровень технологичности и сложность в эксплуатации, обусловленная невозможностью оперативной герметичной стыковки и расстыковки ограждений при необходимости увеличения или уменьшения их длины при оперативном устранении дефектных участков и ремонте; сравнительно невысокая механическая прочность ограждения на разрыв, определяемая только свойствами удерживающего троса; возможность самопроизвольного перемещения сорбента внутри сетчатой оболочки при разворачивании, приводящая к резкому ухудшению гидродинамических характеристик ограждения и соответственно эффективности его применения.

В какой-то мере недостатки вышеуказанного известного устройства в области эксплуатационной надежности, ремонтоспособной технологичности не свойственны боновым заграждениям, например по а. с. N 1765291.

Это известное боновое заграждение, принятое за прототип, состоит из последовательно соединенных между собой цилиндрических секций, сетчатые оболочки которых заполнены материалом, поглощающим нефть, гибкой связи и соединительных хомутов, выполненных в виде разъемного в вертикальной плоскости поплавка со сквозным отверстием. В теле поплавка перпендикулярно продольной оси цилиндрической секции выполнены сквозные отверстия, через которые пропущена гибкая связь. Боновое заграждение изготавливают на берегу перед разворачиванием для ликвидации аварийных разливов нефти.

Недостатками известного заграждения являются: длительность подготовки заграждений к применению, связанная со сборкой и заполнением их на берегу, и трудность доставки, что не позволяет использовать для оперативной локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов; неравномерная и непостоянная плавучесть заграждений, которая может приводить к проскоку нефтяных загрязнений при локализации нефтяных разливов нефти и низкому уровню эффективности удержания нефтяных загрязнений; недостаточная эффективность использования сорбента в связи с неполным использованием в центральной зоне; малая механическая прочность заграждений, определяемая только прочностью эластичного сетчатого покрытия и соединений;
возможность самопроизвольного перемещения сорбента в сетчатой оболочке, приводящая к ухудшению гидродинамических характеристик заграждения и снижению эффективности.

Задачей настоящего изобретения является повышение уровня оперативной готовности бонового сорбционного заграждения к эксплуатации, эффективности удержания нефтяной пленки, увеличение механической прочности и обеспечение равномерной по всей длине постоянной плавучести.

Поставленная задача достигается тем, что боновое сорбционное заграждение включает последовательно соединенные между собой цилиндрические секции, эластичные гидрофобные сетчатые оболочки которых заполнены материалом, поглощающим нефть, и поплавки, размещенные в местах соединений секций, при этом каждая секция по продольной оси снабжена тросом с хвостовиками и гофрированным трубчатым упругим элементом, причем трос размещен внутри гофрированного трубчатого упругого элемента, концы троса закреплены в хвостовиках, которые со стороны крепления троса герметично закреплены в гофрированном трубчатом упругом элементе, а с другой стороны имеют приспособление для фиксации концов эластичной гидрофобной сетчатой оболочки и резьбу для винтового соединения секций, при этом материал, поглощающий нефть, в качестве которого использован гидрофобный олеофильный волокнистый сорбент, имеет многослойную структуру, причем слой сорбента, прилегающий к гофрированному трубчатому упругому элементу, зафиксирован от перемещения относительно последнего обвязкой этого слоя зигзагообразной нитью, а размещенные в местах соединений секций поплавки выполнены в виде эластичного сетчатого бандажа, заполненного слоем сорбента с постоянной плавучестью, и прикреплены к одной из соединяемых секций.

Кроме того, объем гофрированного трубчатого упругого элемента, герметизированного хвостовиками, заполнен легким газом или имеет вакуум до 0,1 атм, при этом длина троса соответствует растяжению гофры до пределов ее прочности, не допускающих ее разрыв, а слои сорбента выполнены с разной плотностью. Слои сорбента, прилегающие к гофрированному элементу, выполнены с плотностью в 1,5-2 раза выше, чем другие.

Применение расположенного по секциям троса внутри гофрированного элемента при заполнении его объема легкими газами или наличии вакуума и длине троса, позволяющей без передачи на него первичной тяговой нагрузки растягивать гофру упругого на растяжение трубчатого элемента, в сочетании с использованием эластичной сетчатой оболочки секций и фиксированного от перемещения сорбента дает возможность достигнуть за счет совокупности данных признаков повышенной механической прочности боновых заграждений, особенно при разрывных нагрузках, вместе с тем обеспечить равномерную по всей длине заграждения постоянную плавучесть и повышенную способность его к упругим деформациям в вертикальном направлении при воздействии волновых нагрузок, что позволяет достичь оптимизации гидродинамических параметров удержания нефти, а соответственно, повышенной эффективности ее улавливания. Это в значительной степени расширяет возможности боновых сорбционных заграждений и допускает их применение для оперативной локализации разливов нефти в условиях скоростных рек или при разворачивании их в единой нитке длиной свыше 1 км, где требования к тяговым нагрузкам и особенно нагрузке на разрыв очень высоки.

Применение гофрированного трубчатого упругого элемента по продольной оси секции с сорбентом, имеющим многослойную структуру с разной плотностью, и обвязкой слоя сорбента, который прилегает к вышеуказанному элементу, зигзагообразной нитью для фиксации от перемещения, обеспечивает достижение равномерного уровня сорбции по всей длине заграждения. Кроме того, данная совокупность признаков повышает уровень оперативной готовности заграждений к разворачиванию без потерь времени на их надувание, сборку или заполнение сорбентом.

Вышеуказанные конструктивные особенности заграждения, в сочетании с использованием в них винтовых соединений и специальной укладкой в транспортный контейнер, позволяют оперативно развернуть боновые заграждения длиной от 160 до 5000 м без дополнительной подготовки их к использованию и осуществить быструю корректировку длины заграждения в зависимости от условий применения.

На фиг. 1 изображен общий вид бонового сорбционного заграждения, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Боновое сорбционное заграждение состоит из цилиндрических секций 1, соединенных между собой винтовыми соединениями 2 с дополнительной герметизацией мест соединения поплавками 3. Концевые секции 1 заграждения соединены посредством винтового соединения с хвостовиками 4, имеющими тяговые тросы 5. Каждая секция бонового заграждения по продольной оси имеет трос 6, проходящий внутри гофрированного трубчатого элемента 7. Концы троса 6 закреплены в хвостовиках 8, которые со стороны крепления троса герметично закреплены в трубчатом элементе 7, а с другой - имеют резьбу 9 для соединения секций, опорный выступ 10 и приспособление 11 для фиксации концов эластичной сетчатой оболочки 12 секций 1. Между гофрированным трубчатым элементом 7 и сетчатой оболочкой 12 расположены слои 13, 14 волокнистого гидрофобного олеофильного сорбента, при этом прилегающий к гофрированному элементу 7 слой сорбента 13 зафиксирован от перемещения обвязкой зигзагообразной нитью 15. Поплавок 3 выполнен в виде эластичного сетчатого бандажа 16, прикрепленного к одной из соединяемых секций постоянно посредством элемента 17 и заполненного слоем сорбента 18 с постоянной плавучестью.

Боновое сорбционное заграждение работает следующим образом.

Боновое сорбционное заграждение доставляют к месту разворачивания для ликвидации аварийного разлива нефти в специальном транспортном контейнере или барабане и устанавливают в береговой зоне.

Разворачивание осуществляется путем вытягивания крайней секции 1 заграждения из контейнера плавсредством за трос 5. При этом в случае возникновении повышенных тяговых нагрузок на заграждение первоначально растягивается гофра трубчатого элемента 7 с возникновением внутреннего разрежения, препятствующего растяжению заграждения в горизонтальном направлении, при этом степень растяжки гофры 7 определяется длиной троса 6, а затем тяговые нагрузки накладываются на трос 6 с последующим его растяжением, чем достигается повышенная стойкость заграждения к тяговым и разрывным нагрузкам.

Учитывая высокую прочность боновых заграждений, они посредством специальных буев и лебедок устанавливаются в соответствии с заданной геометрической формой. При этом постоянный уровень плавучести заграждения обеспечивает его стабильное заглубление относительно уровня воды. Вследствие чего данное заграждение выступает эффективным средством улавливания нефтяного загрязнения.

При разворачивании заграждения длиной свыше 160 м предварительно осуществляют стыковку посредством винтовых соединений всех комплектов заграждений для обеспечения необходимой длины.

Фиксацию конечных секций боновых заграждений 1 в береговой зоне при постановке их на нешироких водоемах осуществляют посредством фиксирующих штырей, вбиваемых в дно, за которые крепят тяговые тросы 5 хвостовиков 4.

Для разворачивания и создания необходимой степени натяжения боновых заграждений, а также для фиксации конечных секций заграждений при постановке их на крупных водоемах используют натяжные лебедки, устанавливаемые в береговой зоне водоема.

При постановке боновых заграждений на открытой акватории используют фиксирующие буи, например типа БФБ, которые обеспечивают надежную фиксацию заграждения в узловых точках на глубинах до 15 м.

При воздействии волны на данное заграждение, благодаря гофрированности поплавкового трубчатого элемента 7, эластичности сорбционных слоев 13, 14 и сетчатой оболочки 12, заграждение легко деформируется в вертикальной плоскости и хорошо отслеживает волну, все время оставаясь на ее поверхности.

Нефть, впитываясь через сетчатую оболочку 12 в верхний слой сорбента 14, имеющий поглотительную плотность, легко проникает в глубокие слои сорбента 13 за счет эффекта капиллярного насоса.

По завершении локализации нефтяного загрязнения заграждения вытягивают с акватории водоема посредством лебедок с частичным их освобождением от уловленной нефти методом отжима, укладывают в контейнер и перевозят на регенерацию, например термореагентным способом.

Промышленная применимость заявленного изобретения обеспечивается возможностью изготовления на предприятии любой отрасли промышленности без каких-либо дополнительных капитальных вложений и использования доступных отечественных комплектующих изделий, при этом вышеуказанные конструктивные особенности заграждения позволяют оперативно развернуть боновые сорбционные заграждения длиной от 160 до 5000 м без дополнительной подготовки их к использованию и осуществить быструю корректировку длины заграждения в зависимости от условий применения, а также включить их в комплекс технических средств по ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов.

Таким образом, предлагаемое боновое сорбционное заграждение позволяет оперативно в кратчайшие сроки без дополнительной подготовки развернуть его для ликвидации аварийных разливов нефти на водной поверхности, обеспечить высокий уровень механической прочности, особенно по показателю на разрыв, что в значительной степени расширяет возможности боновых сорбционных заграждений и применение их в условиях скоростных рек или при разворачивании в единой нитке длиной свыше 1 км, где требования к тяговым нагрузкам и особенно нагрузке на разрыв повышены, и позволяет стабилизировать эффективность сорбционной прочности. Использование предлагаемого заграждения позволит значительно сократить экологический ущерб, наносимый при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов.

Формула изобретения

1. Боновое сорбционное заграждение, включающее последовательно соединенные между собой цилиндрические секции, эластичные гидрофобные сетчатые оболочки которых заполнены материалом, поглощающим нефть, и поплавки, размещенные в местах соединений секций, отличающееся тем, что каждая секция по продольной оси снабжена тросом с хвостовиками и гофрированным трубчатым упругим элементом, причем трос размещен внутри гофрированного трубчатого упругого элемента, концы троса закреплены в хвостовиках, которые со стороны крепления троса герметично закреплены в гофрированном трубчатом упругом элементе, а с другой стороны имеют приспособление для фиксации концов эластичной гидрофобной сетчатой оболочки и резьбу для винтового соединения секций, при этом материал, поглощающий нефть, в качестве которого использован гидрофобный олеофильный волокнистый сорбент, имеет многослойную структуру, причем слой сорбента, прилегающий к гофрированному трубчатому упругому элементу, зафиксирован от перемещения относительно последнего обвязкой этого слоя зигзагообразной нитью, а размещенные в местах соединений секций поплавки выполнены в виде эластичного сетчатого бандажа, заполненного слоем сорбента с постоянной плавучестью, и прикреплены к одной из соединяемых секций.

2. Заграждение по п.1, отличающееся тем, что объем гофрированного трубчатого упругого элемента, герметизированного хвостовиками, заполнен легким газом или имеет вакуум, при этом длина троса соответствует растяжению гофры до пределов ее прочности на разрыв.

3. Заграждение по п.1 или 2, отличающееся тем, что слои сорбента выполнены с разной плотностью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.06.2003

Извещение опубликовано: 20.12.2004        БИ: 35/2004

---