Устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с водной поверхности под ледяным покровом

 

Изобретение относится к области гидротехники и предназначено для ликвидации последствий загрязнений окружающей среды, например, для сбора разливов нефти и нефтепродуктов под ледяным покровом морей и водоемов. Устройство содержит погружаемое под ледяной покров полотнище с присоединенными к нему заполняемым воздухом рукавом и распределенными утяжелителями, насос, компрессор, шланги, тросовую подвеску полотнища и полый металлический стержень, имеющий нейтральную плавучесть в воде. Полотнище выполнено из впитывающего нефть и нефтепродукты гидрофобного материала, имеющего плотность, меньшую плотности воды, и снабжено присоединенным к нему заполняемым водой рукавом. Оба заполняемые воздухом и водой рукава и распределенные утяжелители расположены по контуру полотнища. Утяжелители выполнены с возможностью обеспечения при отсутствии заполнения рукавов соответственно воздухом и водой, близкой к нейтральной плавучести полотнища в сборе, а при заполнении рукавов соответственно воздухом и водой - положительной плавучести полотнища в сборе. Перед приведением устройства в рабочее положение полотнище сложено гармошкообразно с переменным шагом и свернуто в форме цилиндра вокруг полого металлического стержня с возможностью управляемого тросами отсоединения от последнего. Полый металлический стержень может быть снабжен расположенными положенными на его торцах стабилизаторами его положения в текущей воде, а полотнище - датчиками его положения, размещенными в характерных точках контура полотнища. Изобретение обеспечивает повышение эффективности сбора нефтяных загрязнений за счет возможности свободного раскладывания полотнища в горизонтальное положение с приобретением им плоской формы и положительной плавучести, следствием чего является увеличение площади контакта полотнища с поверхностью ледяного покрова при линейном характере контактирования, при этом также достигается упрощение процесса сбора нефтяных загрязнений за счет минимизации объема ледорезных работ. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области гидротехники, в частности к ликвидации последствий загрязнения окружающей среды, и может быть использовано для сбора разливов нефти или нефтепродуктов под ледяным покровом морей и водоемов.

Известно устройство для сбора нефти из-под ледяного покрова водоема, включающее установленную на ледяном покрове опорную плиту, на которой размещена лебедка с барабанами и приводом, намотанное на барабаны боновое заграждение в виде двух эластичных полотен с поплавковыми камерами, на концах которых закреплены челноки из магнитного материала, магнитную шайбу и шланг с нефтеприемником (авторское свидетельство SU N 1765292, E 02 B 15/04, 1992).

Недостатком известного устройства является сложность его монтажа для эксплуатации, а также необходимость выполнения большого объема ледорезных работ.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с водной поверхности под ледяным покровом, содержащее боновое заграждение в виде надувных камер с полостями, соединенными между собой полотнищем с фартуком и с присоединенными к нему заполняемым воздухом рукавом и распределенными утяжелителями, тросовую подвеску полотнища, шланги, насос и компрессор (авторское свидетельство SU N 1807166, E 02 B 15/04, 1993).

Недостатками указанного устройства являются низкая эффективность сбора нефти и нефтепродуктов, обусловленная дискретностью контактирования полотнища с поверхностью ледяного покрова, неисключение возможности перетока нефти через гребни, образованные надувными камерами, а также длительный срок подготовительных работ, связанный с необходимостью выполнения двух прорубей значительной протяженности в ледяном покрове.

В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства для сбора нефти и нефтепродуктов с водной поверхности под ледяным покровом, обеспечивающего повышение эффективности сбора нефтяных загрязнений за счет возможности свободного раскладывания полотнища в горизонтальное положение с приобретением им плоской формы и положительной плавучести, следствием чего является увеличение площади контакта полотнища с поверхностью ледяного покрова и линейность характера контактирования, а также упрощение процесса сбора нефтяных загрязнений за счет минимизации объема ледорезных работ.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с водной поверхности под ледяным покровом, содержащее погружаемое под ледяной покров полотнище с присоединенными к нему заполняемым воздухом рукавом и распределенными утяжелителями, насос, компрессор, шланги и тросовую подвеску полотнища, согласно изобретению, снабжено полым металлическим стержнем, имеющим нейтральную плавучесть в воде, а полотнище выполнено из впитывающего нефть и нефтепродукты гидрофобного материала, имеющего плотность, меньшую плотности воды, и снабжено присоединенными к нему заполняемым водой рукавом, при этом оба заполняемые воздухом и водой рукава и распределенные утяжелители расположены по контуру полотнища, названные утяжелители выполнены с возможностью обеспечения при отсутствии заполнения рукавов, соответственно воздухом и водой, близкой к нейтральной плавучести полотнища в сборе, а при заполнении рукавов соответственно воздухом и водой - положительной плавучести полотнища в сборе, причем перед приведением устройства в рабочее положение полотнище сложено гармошкообразно с переменным шагом и свернуто в форме цилиндра вокруг полого металлического стержня с возможностью управляемого тросами отсоединения от последнего.

В предпочтительных вариантах: полый металлический стержень снабжен расположенными на его торцах стабилизаторами его положения в текущей воде; полотнище снабжено датчиками его положения, размещенными в характерных точках контура полотнища.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых: на фиг. 1 показан общий вид сбоку устройства в упакованном виде после опускания под ледяной покров; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3, 4 - изображено устройство под ледяным покровом в упакованном виде после разворота в горизонтальное положение, соответственно вид сбоку и вид сверху; на фиг. 5, 6 - изображено устройство под ледяным покровом в распакованном виде в процессе приведения в рабочее состояние соответственно вид сбоку и вид сверху; на фиг. 7, 8 - изображено устройство в конечном рабочем положении в процессе поглощения (адсорбции) нефтяных загрязнений, соответственно, вид сбоку и вид сверху.

Устройство для сбора под ледяным покровом водной поверхности разлитых нефти и нефтепродуктов 1 состоит из погружаемого под ледяной покров 2 полотнища 3 для впитывания (адсорбции) нефтяных загрязнений, выполненного, например, в виде прямоугольника (фиг. 3-8) из гидрофобного материала (ткани или нетканого материала) с плотностью меньше чем плотность воды, снабженного по контуру надувными рукавами для воздуха 4 и воды 5, а также распределенными утяжелителями (например, стальными тросиками) 6, обеспечивающими при отсутствии заполнения рукава 4 воздухом незначительную отрицательную плавучесть полотнища в сборе, а при заполнении рукава 4 воздухом - небольшую положительную плавучесть полотнища в сборе. Полотнище в устройстве перед приведением в рабочее состояние (фиг. 1-2) сложено гармошкообразно с переменным шагом (амплитудой) и свернуто в форме цилиндра вокруг полого металлического стержня 7, имеющего нейтральную плавучесть в воде. Стержень 7 имеет на концах плоские стабилизаторы положения 8, к которым крепятся натяжные тросы 9, 10 стержня. Само полотнище снабжено собственными натяжными тросами 11, 12, подсоединенными к его углам, шлангом 13 для подачи воздуха, шлангом 14 для подачи воды, а также при необходимости и электрическим кабелем телекоммуникации 15, подсоединенным к датчикам 16 высотного (глубинного) и планового положения полотнища, расположенным в его характерных точках (углах) контура.

Для предотвращения разворачивания во время транспортировки и опускания в прорубь свернутого в форме цилиндра полотнища его наружная поверхность цилиндра укреплена временными разрывными (или развязываемыми) стяжками 17 (фиг. 1), под которые пропущен (или к концам которых подсоединен) натяжной трос 10.

Фиксаторы 18 (фиг. 6), например пальцевого типа с упорной шайбой, обеспечивают возможность временного присоединения полотнища 3 к стержню 7 и последующего их рассоединения при натяжении тросов 11, 12. Для этого тросы 11, 12 пропущены через ушки (отверстия) 19 в углах полотнища 3 и подсоединены к фиксаторам 18.

Позициями 20, 21 на фигурах обозначены соответственно прорубь (майна) и полотнище устройства, впитавшее (абсорбившее) нефтяное загрязнение.

В комплект устройства входят компрессор и насосы (не показаны для упрощения).

В качестве датчиков положения полотнища 16 может быть использован бесконтактный цифровой датчик позиционирования, например "СКАТ-1", обеспечивающий получение информации об угловом и высотном положении полотнища.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в сборе опускается в вертикальном положении, например, с помощью вертолета, в прорубь 20 в подвешенном состоянии с использованием троса 9 (фиг. 1). При этом тросы 10, 11, 12 находятся в свободном состоянии (без натяжения), а надувные рукава для воздуха 4 и воды 5 ничем не заполнены. После погружения на необходимую глубину в дополнение к натяжению троса 9 осуществляется выборка провисающего троса 10 (фиг. 3-4) с его натяжением. При натяжении троса 10 временные стяжки 17 цилиндра последовательно разрываются (или развязываются), а цилиндр устройства приводится в горизонтальное положение. В результате полотнище получает возможность свободного раскладывания и приобретения плоской формы.

Для этого по шлангу 14 в рукав 5 осуществляется насосом подача воды до момента создания избыточного давления. При этом секции рукава 5 приобретают определенную жесткость и прямолинейную форму, а само полотнище приобретает плоскую форму (фиг. 5-6). Положение полотнища контролируется с помощью датчиков 16. После полного раскладывания полотнища и приобретения им плоской формы по шлангу 13 в рукав 4 осуществляется компрессором подача воздуха. В результате полотнище приобретает положительную плавучесть и всплывает к нижней поверхности льда, где вступает в контакт с нефтяным загрязнением. Полотнище в положении поглощения нефтяных загрязнений показано на фиг. 7-8.

При натяжении тросов 11, 12 происходит выдергивание пальцев 18 из отверстий стабилизаторов 8, в результате полотнище 3 отсоединяется от стержня 7. Дальнейшая связь между тросами 11, 12 и полотнищем 3 (фиг. 7-8) обеспечивается за счет упорных шайб фиксаторов 18, удерживаемых в ушках (отверстиях) 19 в углах полотнища 3.

Далее стержень 7 извлекается через прорубь на поверхность воды. После частичного стравливания (выпускания) воды и воздуха из рукавов 5, 4 загрязненное полотнище вытягивается тросами через прорубь. При этом полотнище действует как салфетка (губка), вытирающая поверхность льда от нефтяного загрязнения.

Предлагаемое устройство упрощает процесс ликвидации нефтяного загрязнения с одновременным сокращением его продолжительности и повышением степени извлечения нефти или нефтепродукта.

Формула изобретения

1. Устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с водной поверхности под ледяным покровом, содержащее погружаемое под ледяной покров полотнище с присоединенными к нему заполняемым воздухом рукавом и распределенными утяжелителями, насос, компрессор, шланги и тросовую подвеску полотнища, отличающееся тем, что оно снабжено полым металлическим стержнем, имеющим нейтральную плавучесть в воде, а полотнище выполнено из впитывающего нефть и нефтепродукты гидрофобного материала, имеющего плотность, меньшую плотности воды, и снабжено присоединенным к нему заполняемым водой рукавом, при этом оба заполняемые воздухом и водой рукава и распределенные утяжелители расположены по контуру полотнища, названные утяжелители выполнены с возможностью обеспечения при отсутствии заполнения рукавов соответственно воздухом и водой близкой к нейтральной плавучести полотнища в сборе, а при заполнении рукавов соответственно воздухом и водой - положительной плавучести полотнища в сборе, причем перед приведением устройства в рабочее положение полотнище сложено гармошкообразно с переменным шагом и свернуто в форме цилиндра вокруг полого металлического стержня с возможностью управляемого тросами отсоединения от последнего.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полый металлический стержень снабжен расположенными на его торцах стабилизаторами его положения в текущей воде.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что полотнище снабжено датчиками его положения, размещенными в характерных точках контура полотнища.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8