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 Hc 3/2 , (м3/с),
где b – ширина приемного отверстия, м; Hc –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 c3/2), 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; | |
| g 1 | – | удельный расход топлива и смазки на 1 кВт мощности главных двигателей; | |
| v | – | скорость судна на переходах, км/ч; | |
| Ca | – | адмиралтейский коэффициент; | |
| DW 0 | – | чистый дедвейт, т. |
Величина чистого дедвейта DW 0, входящая в состав кубического уравнения, определяется по выражению
| DW 0 = 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 Рi, ri – масса и плотность i -го одновременно перевозимого жидкого груза.
