Результат интеллектуальной деятельности: БОНОВОЕ ЗАГРАЖДЕНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ ПЛАВУЧЕСТИ

Изобретение относится к области экологии, в частности к гидротехническим сооружениям, предназначенным для ограждения участка водной поверхности с целью предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов.

Утечка нефти или нефтепродукта при нарушении герметичности трубопровода на переходе через водные преграды представляет огромную экологическую опасность, наносит большой материальный ущерб нефтетранспортной компании в виде затрат на локализацию разливов, ликвидацию их последствий, штрафов и т.п. В связи с этим необходима разработка и внедрение превентивных мер по локализации разливов, а также мер, позволяющих максимально оперативно реагировать на факт такой утечки. Особенно актуально эта задача стоит в зимнее время, в период ледостава, когда наличие льда и снега на поверхности водоема зачастую делает невозможным своевременное визуальное обнаружение утечки, а также использование любых серийно выпускаемых боновых конструкций для локализации разливов.

Известно всплывающее боновое заграждение (www.korabel.ru), изготовленное по ТУ-4834-011-20504853-1998, состоящее из 10-метровых секций, выполненных из износостойкого полиэфира, покрытого нефтехимстойким ПВХ. Каждая секция снабжена впускными невозвратными клапанами и травяще-предохранительными клапанами.

Недостатком такого бонового заграждения является сложность эксплуатации, так как для размещения такого бона на грунт после ликвидации аварии, нужно с борта плавсредства выпустить газ из каждой секции последовательно.

Известно всплывающее боновое заграждение (патент РФ №147605, МПК Е02В 15/06, опубликовано 10.11.2014 г.), включающее эластичную надувную оболочку, выполненную из отдельных секций, герметично связанных между собой соединительными устройствами в виде камлока, а также источник сжатого газа и затвор для сброса рабочего давления, причем внутреннее пространство секций выполнено единым, для чего соединительные устройства снабжены переходным отверстием, а источник сжатого газа соединен с передним концом первой секции, имеющей фиксирующее устройство в виде лебедки.

Недостатком данного технического решения является сложность изготовления боновых заграждений, выполненных в виде отдельных секций, а также недостаточная надежность в эксплуатации, обусловленная соединениями секций между собой.

Известно боновое заграждение переменной плавучести (патент РФ №2221109, МПК Е02В 15/04, опубликовано 10.01.2004 г.), содержащее последовательно соединенные между собой и прикрепленные к якорям герметичные цилиндрические секции, выполненные из металлических труб, сообщающиеся полости которых подключены к источнику сжатого воздуха или газа посредством рукавов, имеют на концах патрубки с заглушками, а полости секций дополнительно подключены к насосу для подачи в них воды, при этом каждая секция в верхней части снабжена двумя металлическими гребнями, в которых расположены трубопроводы, соединенные с подогревающим устройством, соединенным также с полостями секций. Между гребнями размещена площадка, на которой установлена надувная подушка. К нижней поверхности каждой секции напротив площадки прикреплен балласт, к нижней части каждой секции прикреплена металлическая полоса, а по бокам каждой секции установлены понтоны.

Недостатком данного бонового заграждения является сложность технологического выполнения отдельных секций, недостаточная эксплуатационная надежность вследствие наличия межсекционных соединений и наличия двух линий - гидравлической и пневматической.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение простой, надежной, круглогодичной защиты водного пространства от разлива нефтепродуктов.

Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности за счет применения гибкой цельной трубы и применения герметизирующего поршня в виде шаров или цилиндра для вытеснения водной и воздушной сред из полости трубы.

Технический результат достигается боновым заграждением переменной плавучести, включающим гибкую трубу, прикрепленную вдоль стального троса, закрепленного на противоположных берегах реки, причем один конец трубы негерметичен и сообщается с водной массой реки, другой конец заглушен и снабжен штуцером, к которому присоединен посредством шланга воздушно-вакуумный насос, в полости трубы находится герметизирующий поршень из эластичного материала, полностью перекрывающий внутреннее сечение трубы, причем труба по всей длине снабжена в своей верхней части двумя рядами гребнеобразных эластичных элементов, а в нижней части - одним рядом таких элементов.

Согласно изобретению концы стального троса прикреплены к береговым якорям, выполненным в виде коромысла, установленного на опорах, закрепленных на железобетонных основаниях на обоих берегах реки.

Согласно изобретению гибкая труба снабжена балластными элементами.

Согласно изобретению в негерметичном конце гибкой трубы размещен фильтрующий элемент.

Согласно изобретению между верхними гребнеобразными эластичными элементами проложен шланг для пропуска пара или горячей воды.

Согласно изобретению герметизирующий поршень выполнен в виде одного или двух шаров или цилиндра, изготовленных из эластичного материала, например резины или полиуретана.

Согласно изобретению гибкая труба выполнены из полиэтилена, а гребнеобразные эластичные элементы - из резины или полиуретана.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема бонового заграждения переменной плавучести, на фиг. 2 - увеличенный фрагмент гибкой трубы.

Боновое заграждение переменной плавучести фиг. 1, 2 содержит гибкую трубу 1, прикрепленную к стальному тросу 2 хомутами или скобами (на чертеже не обозначены), закрепленному на противоположных берегах реки, причем один конец трубы негерметичен и сообщается с водной массой реки, другой конец заглушен и снабжен штуцером 3, к которому присоединен посредством шланга 4 воздушно-вакуумный насос 5, в полости трубы находится герметизирующий поршень 6, выполненный в виде одного или двух шаров или цилиндра из эластичного материала, полностью перекрывающих внутреннее сечение трубы, причем труба по всей длине снабжена в своей верхней части двумя рядами гребнеобразных эластичных элементов 7, а в нижней части - одним рядом таких элементов 8. В негерметичном конце гибкой трубы 1 размещен фильтрующий элемент 9. Между верхними гребнеобразными эластичными элементами 7 проложен шланг 10 для пропуска пара или горячей воды. Концы стального троса 2 прикреплены к береговым якорям, выполненным в виде коромысла 11, установленного на опорах 12, закрепленных на железобетонных основаниях 13 на обоих берегах реки. Гибкая труба 1 снабжена балластными элементами 14. Боновое заграждение расположено ниже по течению от подводного перехода трубопровода 15.

Принцип работы бонового заграждения переменной плавучести заключается в регулировании ее плавучести в зависимости от режима работы. В режиме ожидания гибкая труба 1 бонового заграждения расположена стационарно в затопленном состоянии на дне, ниже по течению реки от трубопровода (подводного перехода) нефти или нефтепродукта. Для всплытия бонового заграждения, т.е. приведения в рабочее положение необходимо вытеснить воду из полости трубы, для чего в трубу воздушно-вакуумным насосом 5 закачивается воздух, который с помощью герметизирующего поршня 6 выдавливает воду в реку через негерметичный торец противоположного конца трубы. Гибкая труба бонового заграждения начинает всплывать и локализует на поверхности воды разливающийся нефтепродукт. Для перевода бонового заграждения в режим ожидания воздух из полости трубы откачивается воздушно-вакуумным насосом 5, из-за создающегося при этом разрежения вода начинает заполнять гибкую трубу через фильтрующий элемент 9 в негерметичном противоположном конце трубы и гибкая труба плавно опускается на дно. Герметизирующий поршень 6 при этом перемещается в сторону воздушного насоса 5.

Осенью, до наступления ледостава, гибкая труба бонового заграждения заблаговременно затапливается. После наступления ледостава гибкая труба может быть поднята или продолжать находиться на дне реки. При всплытии гибкая труба плотно прилегает ко льду. Возможные перепады в толщине льда (например, от фарватера к берегам) компенсируются способностью полиэтиленовой трубы изгибаться, а мелкие неровности нижней поверхности льда компенсируются эластичными элементами верхних гребней. Таким образом, боновое заграждение надежно устраняет возможность растекания нефти подо льдом.

Весной, для предотвращения разрушения во время ледохода боновое заграждение необходимо затопить. На случай примерзания гребней ко льду предусмотрен их обогрев с помощью пара или горячей воды, пропускаемых по специальному шлангу, проложенному между верхними гребнями.

Приведение бонового заграждения в рабочее положение возможно оператором с берега, диспетчером дистанционно или автоматически по сигналу об утечке.

При необходимости, в отсутствии судоходства или в период ледостава, боновое заграждение может находиться в рабочем состоянии постоянно.

Боновое заграждение переменной плавучести обеспечивает:

- оперативное развертывание или приведение в рабочее положение, которое определяется только производительностью воздушно-вакуумного насоса, а при затоплении не требуются плавсредства для стравливания воздуха из каждой отдельной секции через клапана;

- прочность и простоту конструкции;

- надежность и долговечность эксплуатации;

- цельность поплавкового элемента - полиэтиленовой трубы по всей длине бонового заграждения, отсюда отсутствие соединительных элементов, снижающих надежность заграждения и удорожающих его стоимость;

- снижение мощности применяемого воздушно-вакуумного насоса за счет применения поршня в виде герметизирующих шаров или цилиндра для вытеснения воздушной или водной среды из внутренней полости гибкой трубы соответственно для затопления или поднятия бонового заграждения;

- возможность всесезонного использования бонового заграждения даже при наличии ледяного покрова;

- устойчивость системы за счет жесткости несущей конструкции по сравнению с мягкими надувными конструкциями, подверженными перекручиванию или складыванию при воздействии течения или ветра.

Таким образом, простота конструкции, оперативность ее приведения в рабочее положение и невысокая стоимость комплектующих и материалов бонового заграждения обеспечивают ее высокую надежность и эффективность работы в любых погодных условиях в любое время года.