ОГНЕСТОЙКОЕ БОНОВОЕ ЗАГРАЖДЕНИЕ Российский патент 2001 года по МПК E02B15/06 

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для локализации аварийных разливов нефти и других горючих загрязнителей на водной поверхности.

Известен бон, предназначенный для задержания огнеопасного загрязняющего вещества на поверхности воды и состоящий из полого плавучего элемента, расширяющего при подводе тепла, покрытого слоем теплостойкого водопоглощающего материала с сеточным покрытием, который обеспечивает всасывание воды с образованием огнезащитного водного потока (патент США N 4645376, МПК E 02 В 15/04).

Недостатками данного заграждения являются:
- наличие прямого контакта водопоглощающего материала с горящей массой вещества, вследствие чего (при отсутствии абсолютной гидрофильности материала) возможно капиллярное всасывание в данный слой и горящего вещества, что может приводить к снижению толщины огнезащитного потока с повреждением бона под действием высоких температур;
- большой вес и жесткость секций бонов, затрудняющие их установку на водоемах;
- возможность повреждения гидрофобного материала бонов при перевозках.

Указанные недостатки в определенной степени устранены в известной конструкции огнестойкого бонового заграждения (патент США N 4537528, МПК E 02 B 15/04), которое состоит из некоторого количества секций, соединенных между собой. Каждая секция включает поплавковый элемент, выполненный из отдельных камер, снаружи которого расположены несколько слоев сорбирующего воду материала, выполняющего функцию осмотического фитиля, имеющего шторку, которая является продолжением сорбирующего воду материала, с расположенным в нижней ее части силовым элементом, что предотвращает прямой контакт внутренней поверхности гидрофильного слоя с нефтью.

Недостатками данного заграждения являются:
- большой вес, что затрудняет транспортировку и развертывание заграждения на водоемах;
- низкая эксплуатационная надежность, связанная с тем, что при изгибе бонового заграждения вследствие воздействия давления воды или механической деформации заграждения под воздействием волнового эффекта происходит уплотнение внутреннего всасывающего слоя, снижающее интенсивность осмотического всасывания, что может приводить к местным прожогам оболочек и выходу бонового заграждения из строя;
- недостаточный уровень универсальности бонов, ограничивающий их применение только в условиях глубоководных водоемов, и невозможность применения заграждения в зимних условиях.

Задачей настоящего изобретения является снижение веса огнестойкого бонового заграждения, повышение уровня его универсальности и эксплуатационной надежности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что огнестойкое боновое заграждение, состоящее из соединенных между собой секций, каждая из которых содержит поплавковый элемент, снаружи которого расположены один или несколько слоев сорбирующего воду материала, согласно изобретению снабжено внешней оболочкой, которая выполнена в виде плотной спирали или плетеной сетки из гидрофобного огнестойкого ерша, а поплавковый элемент состоит из отдельных герметичных твердотелых поплавков, при этом места соединений секций снабжены гидрофильной внутренней и гидрофобной внешней манжетами.

Гидрофобный огнестойкий ерш может быть выполнен из термостойкого материала, например стекловолокна, углеволокна или другого волокна с температурой плавления не менее 1100^oC.

Предпочтительно внешняя оболочка имеет цилиндрическую форму, а плотная спираль или плетеная сетка внешней оболочки выполнена с шагом, не превышающим диаметр ерша.

Совокупность признаков в данном техническом решении, включающем наличие "одного или нескольких слоев сорбирующего воду материала" с дополнительной "внешней оболочкой из гидрофобного огнестойкого ерша", позволяет создать в боновом заграждении в отличие от известных не две защитные зоны, а пять: зону капиллярного подъема воды и зону парообразования (температура 100^oC) с реализацией в них эффекта охлаждения за счет эндотермического процесса капиллярной циркуляции и испарения воды; дополнительно зону впитывания нефти с подъемом над поверхностью воды и зону возгонки паров нефти (температура до 400^oC) с реализацией в них эффекта охлаждения за счет эндотермического процесса капиллярной циркуляции и испарения углеводородов; а также зону низкотемпературного горения паров нефти (температура до 750^oC), которая отделяет поверхность бонов от высокотемпературной области горения нефти (температура 110- 1300^oC).

При этом одновременное наличие этих пяти зон с различными по своей природе механизмами термозащиты в сочетании с предлагаемым устройством внешней оболочки, а именно выполненной в виде спирали или плетеной сетки из ерша, позволяющих при изгибах бонов, которые возможны вследствие давления воды или их механической деформации под воздействием волнового эффекта, устранить чрезмерное уплотнение внутреннего гидрофильного и внешнего гидрофобного слоя и стабилизировать интенсивность капиллярного подъема охлаждающих жидкостей, что предотвращает появление местных очаговых прожогов оболочек, увеличивая эксплуатационную надежность бонового заграждения.

Данная совокупность признаков, учитывая наличие первичной поверхностной защиты, позволяет изготовлять гидрофильные (внутренние) оболочки из нетермостойких материалов, что в сочетании с выполнением наружной оболочки в виде плотной спирали или плетеной сетки, снижающим расход тяжелых огнестойких материалов, значительно уменьшает вес предлагаемого огнестойкого бонового заграждения.

Совокупность таких признаков, как наличие внешней оболочки из гидрофобного огнестойкого ерша и ее выполнение цилиндрической формы позволяет не только расширить спектр ландшафтных условий применения данного огнестойкого заграждения, включая мелководье водоемов, травяные и моховые болота, но и определяет формирование предлагаемого бонового заграждения с ворсистой поверхностью, обладающей сорбционной активностью, что позволяет применять их не только для удержания нефтяной пленки, но и для зачистки водоемов от нефтяного загрязнения.

Данное изобретение обеспечивает также расширение возможного спектра температурных условий применения. Так, в зимних условиях при образовании льда в капиллярных структурах гидрофильных слоев первичную термозащиту бона в описываемом заграждении выполняет гидрофобная оболочка, что позволяет эксплуатировать боны в режиме периодического вмерзания их в ледовый покров, характерного для эксплуатации в условиях температур окружающего воздуха от 0 до -40^oC.

Отмеченные выше расширения спектра ландшафтных условий функционального назначения и температурных условий применения в значительной степени повышают уровень универсальности предлагаемого огнестойкого бонового заграждения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид бонового заграждения; на фиг.2 - разрез В-В на фиг.1, фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1.

Огнестойкое боновое заграждение состоит из цилиндрических секций 1, которые связаны между собой посредством огнестойких соединений 2. Конечные секции бонового заграждения снабжены тяговыми кронштейнами 3 с натяжными тросами 4. Внутри секции 1 бонового заграждения по его продольной оси расположен поплавковый элемент, состоящий из отдельных герметичных твердотелых поплавков 5. Поверх поплавкового элемента расположен слой гидрофильного материала 6 и гидрофильная эластичная сетчатая оболочка 7. Внешняя оболочка 8 выполнена в виде плотной спирали или плетеной сетки из гидрофобного огнестойкого ерша, в качестве материала которого использованы термостойкие материалы, например стекловолокно, углеволокно или другое волокно с температурой плавления не менее 1100^oC.

Огнестойкие соединения 2 выполнены в виде соединения тяговых тросов 9 карабинами 10 по наружной поверхности крайнего поплавка 5, защищенного гидрофильной внутренней манжетой 11, представляющей собой продолжение гидрофильной оболочки, и внешней гидрофобной съемной манжетой 12. Огнестойкое соединение 2 обеспечивает герметичное соединение отдельных секций 1 в единое заграждение.

Огнестойкое боновое заграждение работает следующим образом.

Огнестойкое боновое заграждение доставляют к месту разворачивания в транспортных поддонах или барабанах, где укладка бонов выполнена по специальной технологии. Разворачивание заграждений осуществляется путем вытягивания его крайней секции за трос 4 из поддона плавсредством, причем высокая прочность бонового заграждения на разрыв и цилиндрическая оптимальная для данного процесса форма бонов позволяют осуществить эту операцию с минимальными затратами времени.

Боновые заграждения в условиях скоростных рек целесообразно устанавливать в качестве первого или второго рубежа удерживания аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в виде единой нитки под углом к направлению движения воды и для одновременной защиты ими береговой зоны на расстоянии от прибрежной полосы, обеспечивающем противопожарные требования, с фиксацией их положения посредством лебедок. В условиях непроточных и слабопроточных водоемов наиболее целесообразным является кольцевая (замкнутая) форма расположения боновых заграждений.

Фиксация положения боновых заграждений в водоемах осуществляется посредством специальных буев или лебедками с термостойкими тросами.

В случае возгорания нефти или других горючих материалов последние при контакте с гидрофобной оболочкой 8 впитываются в нее и поднимаются по поверхности нитей ерша в зону, расположенную выше поверхности воды, где происходит эндотермический процесс возгонки ее паров. Горение паров нефти отмечается над ворсистой поверхностью ерша (бона), при этом раскаленные кончики нити являются элементами, поддерживающими стабильность процесса горения. Вследствие этого процесса температура внутри гидрофобной оболочки 8 не превышает 400^oC и является естественной защитной зоной, предотвращающей прожигание поверхности бонового заграждения. Слой гидрофильного материала 6 и гидрофильная эластичная сетчатая оболочка 7 поплавкового элемента осуществляют капиллярное всасывание воды, испарение которой происходит над их поверхностью, защищая поплавковый элемент от термического воздействия, при этом пары воды, поступая в зону испарения нефтепродуктов, снижают общую температуру горения на поверхности бонового заграждения.

После эксплуатации огнестойких боновых заграждений их перевозка и доставка на место хранения осуществляются в транспортных поддонах. Регенерация поверхностной оболочки бонов с очисткой ее от остаточных нефтепродуктов и продуктов горения нефти осуществляется методом управляемого горения или реагентным путем в зависимости от остаточного загрязнения бонов.

Таким образом, предлагаемое огнестойкое боновое заграждение позволяет оперативно удерживать и концентрировать аварийный разлив нефти и нефтепродуктов в условиях их самовозгорания. Предлагаемое огнестойкое боновое заграждение универсально, имеет повышенную эксплуатационную надежность, удобно при транспортировке и развертывании на водоемах ввиду незначительного веса и цилиндрической формы.

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для локализации аварийных разливов нефти и других горючих загрязнителей на водной поверхности. Заграждение состоит из соединенных между собой секций, каждая из которых содержит поплавковый элемент, снаружи которого расположен один или несколько слоев сорбирующего воду материала. Заграждение снабжено внешней оболочкой, которая выполнена в виде плотной спирали или плетеной сетки из гидрофобного ерша. Поплавковый элемент состоит из отдельных герметичных твердотелых поплавков. Места соединений секций снабжены гидрофильной внутренней и гидрофобной внешней манжетой. Гидрофобный огнестойкий ерш выполнен из термостойкого материала, например стекловолокна, углеволокна или другого волокна с температурой плавления не менее 1100^oС. Внешняя оболочка имеет цилиндрическую форму, а плотная спираль или плетеная сетка внешней оболочки выполнена с шагом, не превышающим диаметр ерша. Изобретение обеспечивает снижение веса огнестойкого бонового заграждения, повышение уровня его универсальности и эксплуатационной надежности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Огнестойкое боновое заграждение, состоящее из соединенных между собой секций, каждая из которых содержит поплавковый элемент, снаружи которого расположены один или несколько слоев сорбирующего воду материала, отличающееся тем, что оно снабжено внешней оболочкой, которая выполнена в виде плотной спирали или плетеной сетки из гидрофобного огнестойкого ерша, а поплавковый элемент состоит из отдельных герметичных твердотелых поплавков, при этом места соединений секций снабжены гидрофильной внутренней и гидрофобной внешней манжетами. 2. Заграждение по п.1, отличающееся тем, что гидрофобный огнестойкий ерш выполнен из термостойкого материала, например стекловолокна, углеволокна или другого волокна с температурой плавления не менее 1100^oС. 3. Заграждение по п.1 или 2, отличающееся тем, что внешняя оболочка имеет цилиндрическую форму, а плотная спираль или плетеная сетка внешней оболочки выполнена с шагом, не превышающим диаметр ерша.