Боновое ограждение



Боновое ограждение
Боновое ограждение
Боновое ограждение
Боновое ограждение
Боновое ограждение
Боновое ограждение
Боновое ограждение

 


Владельцы патента RU 2475589:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского (RU)

Изобретение относится к области очистки водной поверхности и может быть использовано для локализации разливов нефти/нефтепродуктов на водных акваториях. Устройство бонового ограждения выполнено из отдельных секций, последовательно сочлененных между собой посредством быстроразъемных соединений. Секция бонового ограждения содержит воздушную эластичную оболочку 1, несколько водонаполняемых эластичных оболочек 3 и юбку 2. Воздушная 1 и водонаполняемая 3 оболочки выполнены из водонепроницаемого материала. Юбка 2 выполнена в виде полотнища из эластичного смачиваемого материала и закреплена к воздушной оболочке 1 посредством неразъемного соединения. На одной из сторон полотнища 2 юбки под воздушной оболочкой 1 закреплены накладки. Накладки образуют по всей высоте полотнища 2 юбки вертикальные цилиндрические емкости 3. В верхней части вертикальные емкости 3 сообщены с воздушной оболочкой 1 при герметичном сопряжении стыков их пересекающихся поверхностей. В нижней части вертикальные емкости 3 имеют незамкнутое нижнее основание и сообщены с водной средой ограждаемой акватории. В верхней части каждой секции на воздушной оболочке 1 имеются петли 4. При этом воздушная оболочка 1 снабжена невозвратно-запорным клапаном 5 для подачи воздуха и невозвратно- запорным клапаном 6 для выхода воздуха из оболочки. Упрощается конструкция бонового ограждения, обеспечивается пожаробезопасность надводной поверхности воздушной оболочки, вертикальная устойчивость подводной части ограждения. 7 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к области очистки водной поверхности и может быть использовано для локализации разливов нефти/нефтепродуктов на акваториях морских портов, нефтеналивных терминалов, создания постоянного локализующего ограждения (ордера) вблизи бункеровки нефтеналивных танкеров, а также при локализации разливов нефти/нефтепродуктов на открытых акваториях морей.

Известно боновое заграждение, включающее выполненный из водо- и воздухонепроницаемого материала плавучий корпус и балластную завесу, снабженное узлом охлаждения корпуса для обеспечения пожаробезопасности. Узел охлаждения, корпус и балластная завеса выполнены в виде размещенных последовательно друг под другом и соединенных между собой посредством перемычек надувных рукавов из тонколистовой стали, к которым присоединены входные патрубки для подачи и выпуска воздуха в рукав корпуса и воды в балластный рукав и рукав охлаждения, который выполнен с перфорированными отверстиями.

(RU 2117095 C1, 27.01.1997.)

Приведенное известное техническое решение имеет следующие недостатки. Устройство достаточно громоздкое и ненадежное. Это объясняется тем, что поверхности, образующие его полости, изготавливаются из жестких металлических элементов, которые при эксплуатации могут получить остаточные деформации, что приведет к невозможности их скатывать в рулон для хранения и обеспечения нужного позиционирования (вертикальной устойчивости) в рабочем состоянии.

Из известных технических решений также известно аварийное боновое заграждение АБ3-680 (http://www.shtorm-spb.ru/bons/), предназначенное для локализации нефтеразливов, возникающих в случае аварии на судах всех назначений, которое хранится в аварийном имуществе танкера вместе с копией Сертификата Регистра. Компактное аварийное боновое заграждение имеет верхнюю надводную, заполняемую воздухом камеру плавучести, и нижнюю (подводную) юбку бона. С целью обеспечения вертикального положения юбки в рабочем состоянии в нижней части юбки расположена балластная цепь. Основным недостатком данной известной конструкции бонового заграждения является наличие в конструкции жесткого элемента балластной цепи, которая увеличивает массу устройства и затрудняет сматывания бонового заграждения на вьюшки для хранения и ограничивает длину секции.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является универсальное боновое заграждение (http://www.northsea.ru). Известное универсальное боновое заграждение состоит из двух автономных вертикально расположенных и соединенных несообщаемых между собой эластичных оболочек: воздушной и водонаполняемой, выполненных из воздухонепроницаемого материала. Кроме того, в комплект известного универсального бонового заграждения также входят: воздушный и водяной переносные шланги, сообщающиеся посредством переходников соответственно с воздушной и водонаполняемой оболочками, запорная арматура оболочек, водяной насос, источник сжатого воздуха (может быть компрессор) и вьюшка для свертывания бокового заграждения в исходное положение, находящиеся на судне-боно-постановщике. В данное известное универсальное заграждение входит также якорная система для закрепления заграждения в рабочее положение и плавучий скиммер (средство для сбора и подачи нефти в водяную оболочку) с воздушным приводом от установленного на боно-постановщике источника сжатого воздуха (компрессора). Вертикальная компоновка воздушной эластичной оболочки над водонаполняемой позволяет сформировать надводный борт (воздушная оболочка) и подводную часть (водонаполняемая оболочка).

Недостатками известного бонового заграждения являются необходимость наличия водяного насоса, который устанавливают на судне боно-постановщике для заполнения и осушения водонаполняемой оболочки, что усложняет конструкцию, отсутствие узла охлаждения для необходимого орошения надводной поверхности воздушной оболочки для обеспечения пожарной безопасности и отсутствие элементов, обеспечивающих вертикальную устойчивость подводной части ограждения.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции бонового ограждения, создание в ней системы орошения для придания пожаробезопасности и формирования узла, обеспечивающего вертикальную устойчивость подводной части бона.

Поставленная задача достигается тем, что в известном боновом ограждении, содержащем вертикально расположенные и сопряженные между собой воздушную и водонаполняемую эластичные оболочки, выполненные из водонепроницаемого материала, переносной воздушный шланг с переходным приспособлением, сообщающийся по сторонам соответственно с воздушной эластичной оболочкой и источником сжатого воздуха судна-бонопоставщика, запорную арматуру воздушной эластичной оболочки, якорную систему для закрепления бонового ограждения в рабочее положение и вьюшку на судне-бонопостовщике для свертывания бонового ограждения в исходное положение, в отличие от него заявляемое боновое ограждение выполнено в виде отдельных секций, последовательно сочлененных между собой посредством быстроразъемных соединений. Каждая из секций дополнительно содержит юбку бона в виде полотнища из эластичного смачиваемого материала, которое закреплено к воздушной эластичной оболочке посредством неразъемного соединения. Каждая из секций содержит по несколько водонаполняемых эластичных оболочек, установленных под воздушной эластичной оболочкой, и они расположены в ряд. При этом каждая из данных оболочек выполнена в виде вертикальной цилиндрической емкости, образованной по одной из сторон эластичного полотнища по всей его высоте посредством соответствующих накладок или складок эластичного полотнища при неразъемном соединении их стыков с поверхностью полотнища. Данные вертикальные цилиндрические емкости в верхней части сообщены с воздушной эластичной оболочкой при герметичном сопряжении стыков их взаимно пересекающихся поверхностей, а в нижней части имеют незамкнутое нижнее основание и сообщены с водной средой загрязненной акватории. В верхней части каждой секции бонового ограждения на воздушной эластичной оболочке имеются петли и по ее оконечностям клапана запорной арматуры соответственно для подачи и выхода из нее воздуха. Вертикальные цилиндрические емкости расположены в упомянутом их ряду с шагом «а», который установлен из соотношения

а=lc/(n-1), где

а - шаг расположения емкостей, м;

lc - длина одной секции, м;

n - количество вертикальных цилиндрических емкостей, которое установлено из неравенства:

10>n>2;

диаметр вертикальной цилиндрической емкости установлен по выражению:

, где

d - диаметр вертикальной цилиндрической емкости, м;

D - диаметр воздушной эластичной оболочки, м, который установлен из выражения:

, где

С - коэффициент, безразмерный, который определен по выражению:

С=0,645+1,17(T/D), где

Т - осадка, м, и который задан через соотношение T/D, находящееся в пределах:

1,0>T/D>0;

М - масса одной секции бонового заграждения, кг;

ρ - плотность загрязненной воды, кг/м3;

K - коэффициент, безразмерный, который определен по выражению:

K=0,327+0,593(T/D);

h - высота столба воздуха в вертикальной цилиндрической емкости, м, которая задана в пределах:

T=h>0,

причем диаметры входного и выходного клапанов запорной арматуры воздушной эластичной оболочки соотносятся между собой согласно выражению:

, где

d1 - диаметр входного клапана, м;

d2 - диаметр выходного клапана, м;

Н - величина динамического напора данной воздушной эластичной оболочки при открытом выходном клапане, м вод. ст.;

δН - величина высоты водяного столба с учетом сопротивления трения выступающих частей, м вод. ст., которая установлена по выражению:

δH=(0,07n+0,2lc/D)H.

Заявляемая совокупность отличительных и ограничительных признаков обеспечивает достижение поставленной цели - упрощение конструкции бонового ограждения, создания в ней системы орошения и формирования узла, обеспечивающего вертикальную устойчивость подводной части бона и дополнительно управление высотой надводной части бона.

Так, упрощение конструкции обеспечивается за счет изменения системы балластировки, позволившей отказаться от единой водонаполняемой оболочки и специального насоса, осуществляющего заполнение и опорожнения ее водой.

Наличие на юбке бона вертикальных цилиндрических емкостей с незамкнутым нижним основанием, сообщенных с воздушной эластичной оболочкой (пневмооболочкой), позволяет при открытых входном и выходном клапанах создавать в общей совокупности необходимые условия движения воздушного потока, при которых происходит преобразование статической энергии (давления) в кинетическую (скорость). При этом, в соответствии с законом сохранения энергии за счет увеличения скорости выходящего через выходной клапан воздушного потока в вертикальных цилиндрических емкостях понижается давление, и через их открытое нижнее основание происходит засасывание в них воды из ограждаемой акватории с образованием в пневмооболочке водовоздушной смеси. Таким образом достигается орошение внутренней поверхности надводной части бона, чем обеспечивается его пожаробезопасность. При этом, соотношение диаметров входного и выходного клапанов установлено следующим:

.

Это позволяет создать необходимую скорость движения воздушного потока.

Одновременно, при заполнении вертикальных цилиндрических емкостей чистой водой акватории достигается увеличение вертикальной устойчивости надводной части бона.

Наличие вертикальных цилиндрических емкостей с незамкнутым нижним основанием, сообщенных с пневмооболочкой, сообщаемой с источником сжатого воздуха, позволяет, увеличивая в ней давление, изменять плавучесть бона, за счет чего достигается дополнительный эффект - управление высотой надводной части бонового ограждения на случай высокой волны в акватории.

При этом, количество данных вертикальных цилиндрических емкостей «n» установлено в пределах от 2 до 10, а шаг их расположения на юбке бона «а» установлен из соотношения:

a=lc(n-1),

который (т.е. шаг «а») зависит от «lc».

Причем сам диаметр «d» вертикальной цилиндрической емкости регламентирован диаметром «D» пневмооболочки и установлен, исходя из их заявляемого соотношения.

Причем данный диаметр «D» пневмооболочки, в свою очередь, зависит от массы данной секции «М», длины одной секции бона «lc», плотности загрязненной воды «ρ», осадки «Т» ограждения.

Таким путем достигается решение поставленной задачи.

На фиг.1 показан главный вид одной из секций бонового ограждения, на фиг.2 - поперечное сечение А-А фиг.1 секций бонового ограждения в рабочем состоянии, на фиг.3 - поперечное сечение Б-Б фиг.1 секции в рабочем состоянии, фиг.4 - поперечное сечение Б-Б фиг.1 секции в нерабочем состоянии, фиг.5 (сечение В-В фиг.1) - узел образования вертикальных емкостей 3. На фиг.6 - схема постановки бонового ограждения с судна - боно-постановщика, на фиг.7 представлена расчетная схема бонового ограждения.

Секция предлагаемого бонового ограждения показана на примере защиты морской акватории. Она включает воздушную эластичную оболочку (пневмооболочку) 1, к которой (фиг.1, 3) с помощью неразъемного (например, клеевого) соединения закреплена юбка бона 2 в виде полотнища из эластичного смачиваемого материала, имеющая по одной из сторон эластичного полотнища, по всей его высоте вертикальные емкости 3 (фиг.2), в виде вертикальных цилиндрических оболочек, образованных посредством соответствующих накладок эластичного полотнища (можно и складок) с использованием клеевого соединения их стыков с поверхностью эластичного полотнища (фиг.5). Вертикальные цилиндрические емкости 3 имеют незамкнутое нижнее основание, расположены по всей высоте юбки с шагом «а» и сообщены посредством герметичного стыка их взаимно пересекающихся поверхностей (не показано) с воздушной полостью пневмооболочки 1, а также и водной средой загрязненного нефтью водоема. Причем шаг «а» полостей установлен из соотношения

a=lc(n-1), где

а - шаг емкостей 3, м;

lc - длина одной секции, м;

n - количество вертикальных цилиндрических емкостей 3, безразмерное, которое установлено из неравенства:

10>n>2,

d - диаметр вертикальной цилиндрической емкости 3, м, - установлен по выражению:

,

где D - диаметр пневмооболочки 1, м, - установлен из выражения:

;

С - коэффициент, безразмерный - определяется по выражению:

С=0,645+1,170T/D, где

Т - осадка, м, - задается через отношение T/D, которое находится в пределах

1,0>T/D>0;

М - масса одной секции бонового заграждения, кг;

ρ - плотность морской воды, принята равной 1025 кг/м3.

К - коэффициент, безразмерный - установлен по выражению:

К=0,327+0,593 T/D,

h - высота столба воздуха в вертикальной цилиндрической емкости 3, м - установлена в пределах:

T=h>0.

Для формирования локализующего ограждения (ордера) и его буксировки в верхней части каждой секции бонового ограждения на пневмооболочке 1 имеются петли 4. Воздушные полости пневмооболочки 1 каждой секции бонового ограждения по ее оконечностям снабжены невозвратно-запорным клапаном 5, через который в них подают воздух, и невозвратно-запорным клапаном 6, для выхода воздуха из воздушной полости.

Причем соотношения диаметров невозвратно запорных клапанов:

d1 - диаметр входного невозвратно-запорного клапана 5, м;

d2 - диаметр выходного невозвратно-запорного клапана 6, м;

установлены из соотношения:

,

где Н - величина динамического напора в пневмооболочке 1 при открытом выходном невозвратно-запорном клапане 6, м водяного столба, для морских боновых заграждений обычно устанавливают не более 3,0 м;

δН - величина высоты водяного столба, для преодоления сопротивления трения выступающих частей и клапанов, м водяного столба, δH установлен по выражению:

.

Необходимый для постановки технический комплект бонов включает в себя: вьюшку 7 для свертывания ограждения в исходное положение; быстроразъемное соединение секций типа ASTM (ласточкин хвост не показано); якорную систему с буем 8 буйрепом 9 и якорем 10, служащую для закрепления ограждения в рабочем положении (якорной оттяжки бонового ограждения). При этом, при ее установке коренную оконечность секции (не показано) за петлю 4 ставят на якорь 10 с буйками 8 посредством буйрепа 9.

Для приведения в рабочее состояние бонового ограждения вокруг нефтяного разлива каждую секцию сматывают с вьюшки 7 и укладывают на поверхность воды. Ее емкости 3 распрямляются, в них входит вода, секция располагается на поверхности воды. Затем в воздушную полость бона в полость оболочки 1 через входной клапан 5 и через переносной шланг (не показан) подают сжатый воздух от компрессора (не показано), установленного, как и вьюшка 7, на судне-боно-постановщике 11. В процессе заполнения воздушной полости пневмооболочки 1 сжатым воздухом до расчетного давления, которое становится равным напору столба жидкости в емкости 3, невозвратно-запорный клапан 6 автоматически открывается, воздух через него выпускается в атмосферу, и происходит движение воздуха в воздушной полости пневмооболочки 1 со скоростью U0. При этом в местах сопряжения вертикальных емкостей 3 с пневмооболочкой в каждой емкости 3 образуется пониженное давление, которое по величине меньше напора столба воды в емкости 3, и за счет образовавшегося разряжения уровень воды в емкости 3, открытой внизу, погруженной в водную среду, повышается. Причем, в нее поступает чистая вода, лишенная загрязнений. Попадая в движущийся в полости оболочки 1 воздушный поток, частицы воды образуют водо-воздушную среду, которая охлаждает внутреннюю поверхность пневмооболочки 1, орошая ее и обеспечивая пожаробезопасность. После придания секции устойчивого вертикального положения и установившегося характера истечения водо-воздушного потока через клапан 6 клапаны 5 и 6 закрывают, и секцию буксируют на место установки вокруг нефтяного разлива. За петлю 4 ее крепят к буйрепу 9. Следующую секцию посредством петли 4 и быстроразъемного соединения ASTM (не показано) крепят к кромке вертикальной поверхности (торцу) - сочленяют - ранее установленной секции, формируя локализующее ограждение (ордер) необходимого размера вокруг нефтяного разлива.

После завершения работ по очистке ограждаемой поверхности каждую секцию отсоединяют от креплений и буксируют к судну-боно-поставщику 11. До подъема на борт судна 11 из воздушной полости пневмооболочки 1 при открытых клапанах 5 и 6 воздух отсасывают, используя переносной шланг и компрессор судна (не показано). При этом, при подъеме секций на судно, самотеком вода из вертикальных емкостей 3 сливается в охраняемый водоем.

В таком состоянии каждую секцию поднимают на борт судна-боно-поставщика и наматывают на барабан вьюшки 7 для хранения и последующего использования.

В особых случаях, когда из-за волнения моря вода из ограждаемого участка акватории перекатывается через ограждение конструкции заявляемого бонового ограждения, возникает необходимость увеличивать надводную часть бона.

Для увеличения высоты надводной части бонового ограждения в пневмооболочке 1 при закрытом выходном клапане 6 увеличивают давление воздуха до того момента, когда осадка Т пневмооболочки будет уменьшаться, и пневмооболочка полностью выйдет из воды. Такой эффект достигается за счет появившейся при этом дополнительной плавучести, которая обеспечивается суммарным объемом V воздуха, находящегося в верхней части всех вертикальных цилиндрических емкостей 3 в каждой секции, который составляет значение

V=0,25πd2hn.

Так используют заявляемое изобретение.

Боновое ограждение, содержащее вертикально расположенные и сопряженные между собой воздушную и водонаполняемую эластичные оболочки, выполненные из водонепроницаемого материала, переносной воздушный шланг с переходным приспособлением, сообщающийся по сторонам соответственно с воздушной эластичной оболочкой и источником сжатого воздуха судна-боно-постановщика, запорную арматуру воздушной эластичной оболочки, якорную систему для закрепления бонового ограждения в рабочее положение и вьюшку на судне-боно-постановщике для свертывания бонового ограждения в исходное положение, отличающееся тем, что оно выполнено в виде отдельных секций, последовательно сочлененных между собой посредством быстроразъемных соединений; каждая из секций дополнительно содержит юбку бона в виде полотнища из эластичного смачиваемого материала, которое закреплено к воздушной эластичной оболочке посредство неразъемного соединения, каждая из секций содержит по несколько водонаполняемых эластичных оболочек, установленных под воздушной эластичной оболочкой, и они расположены в ряд, при этом каждая из данных оболочек выполнена в виде вертикальной цилиндрической емкости, образованной по одной из сторон эластичного полотнища по всей его высоте, посредством соответствующих накладок или складок эластичного полотнища при неразъемном соединении их стыков с поверхностью полотнища; сами данные вертикальные цилиндрические емкости в верхней части сообщены с воздушной эластичной оболочкой при герметичном сопряжении стыков их взаимно пересекающихся поверхностей, а в нижней части имеют незамкнутое нижнее основание и сообщены с водной средой загрязненной акватории; в верхней части каждой секции бонового ограждения на воздушной эластичной оболочке имеются петли и по ее оконечностям клапана запорной арматуры, соответственно, для подачи и выхода из нее воздуха; вертикальные цилиндрические емкости расположены в упомянутом их ряду с шагом «а», который установлен из соотношения:
а=lc/(n-1),
где а - шаг расположения емкостей, м;
lc - длина одной секции, м;
n - количество вертикальных цилиндрических емкостей, которое установлено из неравенства:
10>n>2,
диаметр вертикальной цилиндрической емкости установлен по соотношению:
,
где d - диаметр вертикальной цилиндрической емкости, м;
D - диаметр воздушной эластичной оболочки, м, который установлен из выражения:
,
где С - коэффициент, безразмерный, который в свою очередь определен по выражению:
С=0,645+1,170Т/D,
где Т - осадка, м, и который задан через отношение T/D, которое в свою очередь находится в пределах:
1,0>T/D>0;
М - масса одной секции бонового заграждения, кг;
ρ - плотность воды, загрязненной акватории, кг/м3;
K - коэффициент, безразмерный, который определен по выражению:
K=0,327+0,593T/D;
h - высота столба воздуха в вертикальной цилиндрической емкости, м, которая установлена в пределах:
T=h>0,
причем диаметры входного и выходного клапанов запорной арматуры воздушной эластичной оболочки соотносятся между собой согласно соотношению:
,
где d1 - диаметр входного клапана, м;
d2 - диаметр выходного клапана, м;
Н - величина динамического напора данной воздушной эластичной оболочки при открытом выходном клапане, м вод. ст.;
δН - величина высоты водяного столба, с учетом сопротивления трения выступающих частей, м вод. ст., которая установлена по выражению:



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов на суше и в реках с высокой скоростью течения и покрытых льдом.

Изобретение относится к охране окружающей среды при технической эксплуатации магистральных нефтепроводов. .

Изобретение относится к устройствам по сбору и локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на водной поверхности. .

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для защиты водной поверхности от нефтяных загрязнений. .

Изобретение относится к водному транспорту леса и может быть использовано для управления движением бревен на воде, а также для сбора различных загрязнений при возможных авариях на водных акваториях.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки водоемов от разливов нефти и нефтепродуктов, преимущественно малых рек, ручьев и водотоков.

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для локализации и сбора с поверхности водных объектов нефти и нефтепродуктов. .

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для локализации и сбора пятна нефтепродукта, в том числе на проточном водоеме, преимущественно реке.

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для локализации и сбора пятна нефтепродукта, в том числе на проточном водоеме, преимущественно реке.

Изобретение относится к области борьбы с разливами нефти и к способу сдерживания разливов нефти. .

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может использоваться при сборе случайных или аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности рек с быстрым течением.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может использоваться при сборе нефти и нефтепродуктов с поверхности рек с быстрым течением, при их случайных или аварийных проливах.

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для обеспечения превентивных мер защиты водоемов от аварийных разливов нефти в подводных переходах нефтепровода.
Изобретение относится к удалению проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности воды или почвы, а также к очистке поверхностей от загрязнений нефтепродуктами. .

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к устройствам предотвращения аварийных разливов нефти и нефтепродуктов при повреждении подводных нефтепроводов.
Изобретение относится к нефтедобыче и транспортировке нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для локализации нефтяных разливов на суше и/или на воде в холодном климате.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды. .
Изобретение относится к области магнитной обработки воды и может использоваться для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. .

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов на суше и в реках с высокой скоростью течения и покрытых льдом.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для сбора, удаления разливов нефти, нефтепродуктов с поверхности водоемов
Наверх