СПОСОБ СБОРА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ Российский патент 2018 года по МПК E02B15/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для локализации и сбора пятна нефти или нефтепродуктов на водной поверхности, в том числе мощного его потока на любой водной поверхности. Возможно использование изобретения для ликвидации и сбора аварийных разливов нефти вокруг морских и речных нефтеналивных терминалов, морских нефтеналивных танкеров, морских буровых платформ, на мелководье береговых участков прибрежной полосы территории, которым угрожает разлив нефти.

Предпосылки создания изобретения

Число транспортных судов с нефтью в мировых морях непрерывно растет, и, следовательно, риск разлива нефти стал выше, чем когда-либо. Если произошел разлив нефти, наиболее важным ответным фактором является быстрота. Чем быстрее область разлива нефти можно изолировать, а нефть собрать с поверхности воды, тем меньше проблемы, которые могут возникнуть для природы и людей, и тем самым ниже стоимость спасательной операции в целом.

В настоящее время известны различные нефтезадерживающие боны, которые можно относительно быстро сбросить в воду с корабля или с вертолета. Подобным образом, для удаления нефти с поверхности воды тем или иным способом известны различные нефтесборники и эквивалентные коллекторы нефти на основе щеточной технологии, а также различные отсасывающие устройства.

Однако существующие устройства спроектированы для проведения работы в две стадии, когда сначала предотвращают распространение нефти и эффективно ограничивают его на конкретной площади с помощью бонов. Затем нефть удаляют с этой ограниченной поверхности. Активизация устройств для удаления нефти обычно требует длительного времени, поскольку надо ввести в действие различные емкости для сбора или же нефтесборники или эквивалентные устройства для сбора. Медленный запуск операции по сбору часто приводит к ситуации, когда некоторое количество нефти уходит, погодные условия становятся неблагоприятными и сбор приходится отложить, надеясь только на то, что до этого времени нефть будет оставаться в пределах области, ограниченной бонами.

Следует важным отметить то, что в настоящее время опубликовано в интернете «Губка нефти» (Сайт): http: //www.nanonewsnet.ru/news/2017/sozdana-gubka-sposobnaya-Ochistit-okean-Of-nefti-nefteproduktov.

На данном сайте отмечено, что нефть и продукты ее переработки на сегодняшний день являются основными загрязняющими океанов нашей планеты - а это связано с нефтью. Ежегодно в воды осознанно сбрасывается от 8 до 20 миллионов баррелей нефти. И ученые довольно долго ломали себе голову над тем, как можно эффективно и недорого очистить воду от пролитых нефтепродуктов.

Специалисты Аргонской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США разработали совершенно новое поколение губок, которое мало того, что пригодно к многоразовому использованию, так еще впитывают нефть и продукты ее переработки не только с поверхности воды, но даже под водой. Разработка получила название «Oleo Sponge». После того как губка впитывала в себя нефть, ее отжимают на специальных станках, после чего она вновь становится пригодной для работы. В основе губки лежит обычный пенополиуретан, отлично впитывающий жидкости. Основная проблема заключалась в том, что этот материал не различал между собой обычную воду и маслянистую нефть, впитывая то и другое. Именно поэтому исследователям пришлось несколько модифицировать пенополиуретан, применив процесс под названием «синтез последовательной инфильтрации». Губка начала отдавать предпочтение именно маслянистым жидкостям, впитывая их, оставляя при этом воду снаружи. При этом новая губка впитывает не только нефть и продукты ее переработки, но также дизельное топливо и всевозможные масла различного происхождения - у нее широкая сфера применения, но конструктивная схема применения еще на практике не решена.

Известен способ разделения несмешивающихся жидкостей с различным удельным весом и устройство для его осуществления, включающий гравитационный отстой смеси в емкости и отвод раздельных фаз за пределы емкости, и что после накопления слоя легкой фазы в зоне отстоя при гетерогенном состоянии фаз осуществляют вывод фаз в накопители, причем о начале и окончании вывода тяжелой и легкой фаз из зоны гравитационного отстоя судят по положению переходного слоя, при этом соотношение мощностей слоев разделяемых фаз выдерживают пропорциональным их удельным весам, а отвод разделенных фаз осуществляют из накопителей тяжелой и легкой фаз отдельными потоками (Патент RU №2048644, кл. C02F 1/40 от 20.11.1995).

Однако известный способ отделяет только жидкость, составляющих эмульсию после накопления слоя легкой фазы при гетерогенном состоянии фаз, кроме того, должно выдерживать соотношение мощностей их слоев, выдерживая пропорциональными их удельным весам, а затем отвод разделенных фаз осуществляют через накопители отдельными потоками. Кроме того, основным недостатком также является отсутствие возможности впитывать только нефть и нефтепродукты различного происхождения, по сравнению с вышесказанным.

Известен способ очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов, включающий обработку поверхностей дисперсным полимеросодержащим композиционным материалом с последующей регенерацией или утилизацией отработанного продукта, в котором в качестве полимера используют линейный полимер с неограниченной степенью набухания в нефтепродукте, нанесенной на инертный наполнитель (Патент, RU №2471041, Е02В 15/04, C02F 1/28, C09K 3/32, B01J 20/32 от 02.03.2011).

Недостатком данного способа также является то, что на месте разлива нефти и нефтепродуктов помещают для получения сорбента, при этом дополнительно доставляют в емкостях, в одной из которых находится линейный полимер с неограниченной степенью набухания в нефтепродукте. Однако, как уже было отмечено выше, данный процесс применения материала не может отделять и впитывать только маслянистую жидкость различного происхождения без смешения с водой. Он не может отдавать предпочтение именно маслянистым жидкостям, впитывая их, оставляя при этом воду снаружи. Это одна из основных проблем известного материала.

Известно также устройство для сбора нефти с поверхности воды, включающее гибкое боновое заграждение, один конец которого соединен с буксиром, другой - с нефтесборщиком, имеющим средство откачки нефти. На внутренней стороне бонового заграждения размещено гибкое листовое полотнище с возможностью съема (Авторское свидетельство SU №1537749, к. Е02В 15/04 от 03.01.1990).

Недостатком известного устройства является то, что оно недостаточно эффективно при сборе разливов нефти или нефтепродукта и не позволяет осуществить оперативный сбор нефти или нефтепродукта, в частности из-за невозможности приведения его в рабочее состояние в относительно короткий промежуток времени, а также для объектов с различными скоростями течения воды, кроме того, не приспособлено для мелководья береговых участков прибрежной полосы территории, которым угрожает разлив нефти. Кроме того, не предусмотрена более эффективная подгонка нефти (направленное движение) к впитывающему материалу, заключенному на гибкой сетке с губкой и связанной с основным боновым заграждением малого диаметра, огибающего наружную сторону сетки с подтягивающими приспособлениями.

Известно также устройство для локализации плавающих загрязнений, включающее боновое заграждение, закрепленное соединительным концом на плавсредстве. Указанное боновое заграждение снабжено разъемным соединительным элементом, состоящим из двух частей, одна из которых закреплена на носовой части плавсредства, другая - на свободном конце бонового заграждения с возможностью механического сопряжения одной части с другой. При этом боновое заграждение выполнено полым и соединено с источником сжатого воздуха (Авторское свидетельство SU №1759235, кл. F02B 15/04 от 30.08.1992).

Данное устройство недостаточно эффективно в работе, так как осуществить замыкание бонового заграждения, особенно в период волнения на водной поверхности, достаточно сложно. Кроме того, это устройство для сбора нефти непригодно для локализации и сбора нефти на большой площади. Другим недостатком является то, что оно имеет ограниченную область применения, например около береговых терминалов или в закрытых акваториях, требует наличия автономных буксировочных средств для подтягивания бонового заграждения, но не приспособлено для мелководья береговых участков прибрежной полосы территории, которым угрожает разлив нефти. Кроме того, не предусмотрена более эффективная подгонка нефти (направленное движение) к впитывающему материалу, заключенному на гибкой сетке с основным боновым заграждением малого диаметра, огибающего наружную сторону сетки с подтягивающими приспособлениями.

Известно также средство для быстрого наполнения рукава бонового заграждения, осуществляемого посредством баллончиков с газом CO₂ или другим газом, расположенным на юбке бонового заграждения (Патент US №5197821 от 30.03.1993). Однако данное наполнение требует времени и мгновенно в этом случае этот процесс произойти не может. Что касается размещения бонового ограждения на судне-перевозчике, то известно, что боновое ограждение может храниться в одном месте в собранном виде (Патент US №5197821).

Кроме того, известно из источников, что боновое ограждение должно быть закреплено на судне, и причем с помощью легко отсоединяющихся креплений. Однако все это касается судов специального назначения, предназначенных для ликвидации последствий аварий.

Известно также устройство для локализации сбора нефти или нефтепродуктов с поверхности воды, содержащее судно-нефтесборщик со средствами откачки нефти, полое гибкое боновое заграждение, соединенное одним концом с буксиром, оно содержит второй буксир, к которому присоединен другой конец бонового заграждения, судно-нефтесборщик выполнено в виде катамарана, корпуса которого прикреплены к расположенному между ними каркасу, внутри которого на вертикальных осях, имеющих приводы, расположен ряд барабанов по длине каркаса и, по крайней мере, два ряда барабанов по его высоте, а на каждый барабан намотана отдельная лента бонового заграждения, имеющая на концах соединительные элементы для механического сопряжения с соседними лентами, при этом боновое заграждение выполнено с возможностью соединения его с источником сжатого воздуха и выпуска из них воздуха. Боновое заграждение имеет возможность отсоединения от буксиров и замыкания его в кольцо (Патент RU №2249078, кл. Е02В 15/04 от 27.03.2005).

Изобретение обеспечивает достаточную эффективность локализации и сбора нефти или нефтепродуктов за счет охвата большой площади их разлива и оперативности развертывания бонового заграждения, а также за счет возможности одновременного свертывания другой его части.

Однако указанное устройство в сочетании со специальным буксиром представляет собой специальное средство ликвидации уже произошедшей экологической аварии, которое приходит на помощь судну, например, потерпевшему аварию, через какое-то время. При этом необходимо, чтобы устройство-буксир отдельно могло присоединить к своему концу боновое заграждение, при этом на буксирах дополнительно размещают компрессоры для накачивания воздуха в полости бонового заграждения, что достаточно громоздко и сложно в эксплуатации. Кроме того, для дополнительной подкачки воздуха в полость бонового заграждения требуется размещение дополнительного еще компрессора, который необходимо устанавливать на катамаране-нефтесборщике для заполнения воздухом боновых заграждений, но для этого нужно не только большое его количество, но и времени, соответственно, затраты на заполнение бонов в больших объемах, когда воздух будет постоянно расходоваться, выходя из боновых заграждений. В результате чего отсутствует мгновенное постоянное заполнение бонов, например, в ситуации, в которой должна быть предусмотрена более эффективная подгонка нефти (направленное движение) к впитывающему материалу, заключенному на гибкой сетке (губка), оснащенной основным боновым заграждением малого диаметра, и огибающему наружную сторону сетки с подтягивающими приспособлениями. В результате чего, отсутствует мгновенное постоянное заполнение (пополнение) в ситуации постоянного расхода сжатого воздуха при необходимости непосредственно окольцовывать места потенциальной утечки нефти или нефтепродуктов, или пятна на большой площади при волнениях на море для предотвращения распространения разлива на водной поверхности, кроме того, отсутствует возможность использования буксира на мелководье при одновременном получении при этом сжатого воздуха в условиях береговых участков прибрежной полосы территории, которым угрожает разлив нефти, что резко снижает эффективность бонового заграждения.

Дополнительный поиск среди известных в науке и технике решений, имеющих те же существенные признаки, показал, что необходимо привести в качестве аналога устройство для установки бонового заграждения на водной поверхности с помощью вертолета. Сущность известного изобретения: устройство содержит внешнюю подвеску вертолета, вертлюг-токосъемник, шарнирно соединенную ферму, электрозамки, вьюшку с боновыми заграждениями, подвешенную к электрозамку за грузовые стропы и снабженную стяжкой, и другие элементы (Патент RU №2022101, кл. Е02В 15/04 от 30.10.1994, а также SU №1767085, кл. Е02В 15/04 от 07.10.1992). Данные технические решения позволяют доставку устройства к месту разлива нефти вьюшки с боновыми заграждениями для опускания на воду. В этом случае вертолет продолжает полет над пятном нефти в нужном направлении и производит раскладку (разматывание) бонового заграждения как самонадувающегося, так и боновые заграждения с жесткими плавучестями. Однако в нашем предложении его конструкция будет необходима для доставки гибкой сетки с впитывающим материалом в виде губки, закрепленной на сетке, окольцованной по наружной поверхности боновым ограждением малого диаметра, и помещенных вовнутрь дополнительного бонового заграждения большого диаметра, закачиваемого в полсть его сжатым воздухом от судна на пневмопотоке (подробная работа данного устройства описана: Патент RU №2600555, кл. B60V 1/04, B60V 3/06 от 20.10.2016).

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является устройство для сбора нефти с поверхности воды, включающее установленную на ведущем и натяжном барабане бесконечную ленту, цилиндрический отжимной ролик и нефтесборный лоток, при этом бесконечная лента выполнена из нефтестойкого материала и снабжена впитывающим нефть материалом, размещенным на ней с образованием направленных наружу поперечных складок (Патент RU №2006549, кл. Е02В 15/04 от 30.01.1994).

Недостаток известного способа сбора нефти с поверхности воды состоит в том, что при сборе нефти, хотя можно извлечь с поверхности воды, однако способ ограничивает и непредотвращает смешивание маслянистых жидкостей с водой, т.е. впитывает то и другое, и впитывающий материал не различает между собой обычную воду и маслянистую нефть, о чем уже было отмечено выше. Таким образом, отсутствует эффективное и недорогое средство из впитывающего материала в виде губки с модифицированным пенополируетаном, которое можно было бы закрепить на гибкой сетке с различной площадью и разместить на поверхности воды, при этом пригодное к многоразовому использованию. Кроме того, известное устройство и способ впитывающего материала имеет ограниченное, малоэффективное использование - только для узких полос разлива нефти или нефтепродуктов. Отсутствует возможность замкнутой поверхности воды с разливом нефти, которая не предусматривает более эффективной подгонки нефти и нефтепродуктов (направленное движение) к гибкой сетке с губкой (впитывающий материал), заключенного с основным боновым заграждением малого диаметра, огибающего наружную сторону сетки с губкой, связанной с ней и с подтягивающими приспособлениями, а следовательно, нагрузка на боновое заграждение малого диаметра, связанное гибкими связями с сеткой по окружности своей, распределяется равномерно со стороны действия дополнительного бонового заграждения большого диаметра, который постоянно заполняют сжатым воздухом с выпускными соплами вовнутрь пятна нефти, когда оба конца бонового заграждения закрепляют в конце, например, замками или закрепляют. Это в свою очередь позволяет облегчить перемещение сетки с впитывающей губкой нефти в сторону с приспособлением для доставки нефти к приемному устройству с помощью подтягивающих натяжных приспособлений и вытягиванием на судно-нефтесборщик.

Цель изобретения

Целью данного изобретения является устранение недостатков существующего уровня техники, упомянутых выше. В частности, целью изобретения является описать новый способ для сбора нефти, который позволяет среагировать на разлив нефти сразу же после того, как дополнительные боны большого диаметра были развернуты вокруг места разлива или перед продолжающимся разливом нефти. Кроме того, применение устройства работы нового буксира, выполненного плавучим транспортным средством на пневмопотоке, выполненного в качестве применения импеллера и максимального использования им для создания сжатого воздуха как для движения буксира, так и непосредственно подачи и накопления сжатого воздуха в ресивере закрепленного на палубе буксира, его практической реализации на воде вовнутрь оболочки бонового заграждения сжатого воздуха и под углом к нему выполнены выходные сопла нагнетаемого в них сжатого воздуха от импеллера, закрепленного на плавучем транспортном средстве на пневмопотоке, и служит для поддержания положительной плавучести боновых заграждений в горизонтальном положении, а также и относительной простоты подсоединения его практической реализации в целом с лучшей управляемостью (это только можно сравнить заправку самолета в воздухе горючим продуктом непосредственно в полете), кроме того, это делает сбор более быстрым, более легким и менее дорогим.

Указанная задача решается способом сбора нефти и нефтепродукта с поверхности воды, предусматривающим использование нефтеприемной емкости и впитывающего нефть материала, при этом используют впитывающий материал, выполненный в виде губки из пенополиуретана, закрепленной на гибкой сетке, накладываемой на пятно разлива, устанавливаемой посредством вертолета с вертлюгом-токосъемником, с огибающим сетку и с закрепленным с ней гибкими связями основным боновым заграждением меньшего диаметра с наружной стороны гибкой сетки с губкой, при этом сетку с губкой прошивают швами в продольном и поперечном направлениях и закрепляют подтягивающими приспособлениями к судну-нефтесборщику, кроме того, используют дополнительно, по меньшей мере, с наружной стороны основного бонового заграждения меньшего диаметра дополнительное боновое заграждение большего диаметра, которое прикреплено, по меньшей мере, к двум буксирам, выполненным в виде плавучих транспортных средств на пневмопотоке, а в качестве движителя применено нагнетательное устройство в виде импеллера, воздух из сопла которого подают под углом к днищу плавающего средства в виде пневмоканала, создающего гидродинамическую струю высокого давления, и подсоединяют сопло импеллера с возможностью соединения его трубкой с ресивером давления, размещенным на палубе буксира на пневмопотоке, и через трубку с краном соединяют с полостью бонового заграждения большего диаметра, причем последнее выполнено в виде пневмопровода с соплами, направленными внутрь в сторону ограждаемого основного бонового заграждения меньшего диаметра, связанного с сеткой с губкой - впитывающим материалом.

Кроме того, сбор и удаление нефти или нефтепродукта осуществляют посредством, по меньшей мере, одного судна-нефтесборщика с подтягивающим приспособлениями основного бонового заграждения малого диаметра одновременно с впитывающей губкой.

Кроме того, до откачки загрязняющих веществ вблизи корпуса судна-нефтесборщика закрепляют емкость-контейнер, жестко закрепленную на стреле, установленной на борту судна-нефтесборщика с возможностью перемещения емкости-контейнера относительно рабочего положения снаружи борта судна.

Кроме того, после сжатия и локализации разлива нефти или нефтепродукта и отжима гибкой сетки с губкой, впитывающей в себя нефть, она вновь становится пригодной для работы в качестве повторного мобильного бонового заграждения, которое размещают внутри дополнительного бонового заграждения большего диаметра с помощью вертолета, осуществляют окончательно сбор разлива нефти или нефтепродуктов.

Кроме того, предварительно разрабатывают ситуационные модели разлива нефти или нефтепродукта на определенном участке поверхности воды, учитывающие характер движения на водной поверхности и метеорологические параметры, скорость воды по ширине разлива нефти в различные сезонные периоды и скорости перемещения, состав сил и средств для локализации и ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов, и выбирают для реализации наиболее близкую к реальной ситуации ситуационную модель.

Кроме того, со стороны кормы буксира на пневмопотоке на выходе воздушного потока имеются рули с поворотными щитками, закрепленные к задней стенке кормы и расположенные на одном уровне дна пневмоканала, в котором создается давление воздуха за счет нагнетательного устройства в виде импеллера.

Краткое описание изобретения

Следует отметить, что губки могут иметь любую конфигурацию или размер, например квадраты, маты, пены, подушки, прямоугольники, сферы и т.д. Губки могут соединяться друг с другом на сетке с целью облегчения их сбора и использоваться в качестве маслопоглощающего плавучего бона разделом между водой и смоченной поверхностью нефти для поглощения максимально возможного количества загрязнителя, затем сетку с губкой поднимают наверх и повторное использование могут осуществлять с помощью отжимающего приспособления или другого устройства, обеспечивающего физическое сжатие.

Плавающий пневмобуксир имеет необходимую посадку в водную поверхность, под днищем которого формируют газодинамическую струю высокого давления для получения сжатого воздуха в режиме перемещения буксира на пневмопотоке и одновременно возможности подачи воздуха в ресивер, далее в полость дополнительного бонового заграждения большего диаметра, выполненного в виде пневмопровода с соплами, т.е. все происходит в одном устройстве как в движении, так и на стояке с элементами механического сопряжения (не показано). Плавающий буксир на пневмопотоке имеет малые размеры (габариты), большое тяговое усилие, просто реверсирование хода, а также легко управляемое даже на крутых разворотах. Такой буксир на пневмопотоке может перемещаться по твердой поверхности, так как у него отсутствует сзади кормы винт с лопастями.

Дополнительное боновое заграждение большего диаметра монтируют таким образом, чтобы сопла его были направлены в сторону ограждаемого основного бонового заграждения, окаймляющего и связанного гибкими связями с сеткой, на которой закреплены губки, прошитые швами в продольном и поперечном направлениях. При движении сетки с губкой при помощи лебедки в сторону судна-нефтесборщика осуществляется далее отжим губки в емкость-контейнер. В результате действия воздуха, выходящего из сопел бонового заграждения большего диаметра относительно основного бонового заграждения, за счет гидрореактивных струй, выходящих из сопла, можно достичь облегченного движения в целом для вытягивания сети с губкой с нефтяным пятном с подтягивающими приспособлениями к корпусу судна-нефтесборщика, т.е. усиливает эффект подгонки нефти к емкости-контейнеру в целом. При этом основное боновое заграждение меньшего диаметра постепенно отсоединяют от гибких связей от сетки с губкой, последняя отжимается специальным станком. При этом нефть без воды собирается на дно емкости-контейнера, откуда она стрелой поднимается на борт судна-нефтесборщика или может перекачиваться на борт судна, при этом по мере накопления нефти емкость-контейнер либо опорожняется, либо меняется на другую. При условии отжима губки полностью она вновь с сетью становится пригодной для работы.

После освобождения сети с губкой от нефти устройство вновь соединяют гибкими связями с боновым заграждением меньшего диаметра, далее с помощью вертолета устройство доставляют к месту возможного разлива нефти или нефтепродуктов и опускают на воду вовнутрь установленного дополнительного бонового заграждения большего диаметра, снабженного соплами, и фиксируют подтягивающими приспособлениями к судну-нефтесборщику, т.е. вертолет продолжает полет над пятном нефти в нужном направлении и производит раскладку сети с впитывающей губкой (разматывание в виде опускающего парашюта со стропами и грузом), после чего сбрасывается за счет сработки на нем электрозамка. Таким образом, данное устройство позволяет устанавливать с вертолета вовнутрь дополнительного бонового заграждения большего диаметра, которое перемещается плавающим пневмобуксиром, работа которого описана выше. При этом основное боновое заграждение, связанное с сеткой и с губкой, может быть самонадувающимся, так и боновые заграждения с жесткими плавучестями, сбрасываемые с вертолета.

В целом преимущественное использование заявляемого технического решения связано с комплексом операций переходами с боновыми заграждениями и применением транспортных средств, что позволяет предварительно разработать ситуационные модели разлива нефти или нефтепродуктов на определенном участке поверхности воды, учитывающие характер ее движения: метеорологические параметры, градиент скоростей по длине и ширине водной поверхности в различные сезонные периоды, включающие наиболее вероятные траектории движения пятна разлива, его размеры и скорости перемещения, состав сил для локализации и ликвидации разлива нефти или нефтепродуктов, тем самым выбрать для реализации наиболее близкую к реальной ситуации модель для поднятия собранной нефти из водной поверхности на судно-нефтесборщик. Существенной особенностью такой сети с губкой является ее достаточная предельная прочность на разрыв, чтобы ее в целом можно было, после отжима на специальном станке при быстроте и эффективности сбора, вновь устройство должно быть пригодно для работы. В результаты всей операции по сбору нефти или нефтепродуктов по изобретению предотвращается растекание нефти, что ведет к эффективному сбору и удалению нефти с поверхности воды.

Заявленный способ поясняется чертежами.

Фиг. 1 демонстрирует реализацию способа с использованием боновых заграждений вокруг нефтяного пятна, общий вид; на фиг. 2 иллюстрируется устройство подвески вертолета с установкой бонового заграждения меньшего диаметра с сеткой; на фиг. 3 показан плавающий буксир на сжатом пневмопотоке; на фиг. 4 показан разрез бонового заграждения с соплом; на фиг. 5 - вид на кормовую часть буксира на сжатом пневмопотоке сзади.

Загрязненная нефтяным пятном поверхность воды огораживается боновым заграждением 1 и 2 большего диаметра, которые прикреплены одним концом по обе стороны судна-нефтесборщика 3. Кроме того, способ имеет дополнительные боновые заграждения 4 и 5. Каждое боновое заграждение 4 и 5 одним концом закрепляется к емкости-контейнеру 6, сверху которой прикреплено отжимное устройство (не показано), под которым размещена емкость-контейнер 6 для сбора отжатых нефтепродуктов. При этом каждое боновое заграждение 4 и 5 другим концом присоединяется к смежному с ним боновому заграждению 1 и 2. Полости заграждений 1, 2, 4 и 5 сообщены между собой. Для удержания на плаву боновых заграждений 1, 2, 4 и 5 они имеют пневмопроводы (не показано), сообщенные через штуцер с гибкими шлангами (не показаны) с ресивером 7 через газовоздушную трубку 8 с регулируемым краном 9. Ресивер 7 размещен на палубе каждого из подтягивающих буксиров 10 и 11, где боновые заграждения 1 и 2 своими другими концами прикреплены к буксирам 10 и 11 на пневмопотоке с плоской платформой к кормовым частям. Кроме того, ресивер 7 на входе имеет газовоздушную трубку 12 с регулируемым краном 13, выведенным сверху на палубу для возможности подсоединения ее к ресиверу 7.

Кроме того, в трубопроводах боновых заграждений 1, 2, 4 и 5 со стороны ограждаемого пространства выполнены сопла 14 с обратными клапанами 15 (например, из резины), направленные в сторону бонового заграждения 16 меньшего диаметра.

При этом боновое заграждение 16 гибкими связями 17 закрепляется к гибкому ограждению 18, которое связано с размещенной внутри него сеткой 19 с впитывающей губкой 20 по всей площади сетки 19, образуя замкнутый контур вокруг пятна нефти.

В сопла 14 боновых заграждений 1 и 2 сжатый воздух подается из ресивера 7, установленного на палубе буксира 10 и 11 на пневмопотоке.

Буксиры 10 и 11 на пневмопотоке с плоской платформой включают в себя плавающее транспортное средство для создания сжатого воздуха и тяги в виде импеллера 21 в кожухе, расположенного в носовой части каждого буксира 10 и 11, где движение воздуха происходит в закрытом пространстве. В результате того, что устройство импеллера 21 имеет криволинейные лопатки с ротором и статором, воздушный поток направляется под давлением непосредственно под днище в пневмоканал, создающий газодинамическую струю высокого давления по длине судна. Сопло импеллера буксира 10 и 11 имеет на выходном конце газовоздушную трубку 12 с регулируемым краном 13, выведенную сверху на палубу для возможного подсоединения ее к ресиверу 7, далее от ресивера воздух поступает через отводящую газовоздушную трубку 8 с регулируемым краном 9, которую подсоединяют к штуцеру (не показано) бонового заграждения 1 и 2 вместе установки буксира 10 и 11.

Рулевая колонка на буксире 10 и 11 может быть выполнена с помощью применения конструкции с горизонтальной рейкой (не показано), выполненной в виде зубчатых выступов, узел, который связан регулируемыми тягами 22 и 23 с рулями 24 и 25, закрепленными на оси вращения с управляемыми створками 26 и 27. Тяги с рулем экипажа на палубе буксира 10 и 11 выполнены аналогично рулю автомобиля.

Плавающий буксир 10 и 11 на пневмопотоке с использованием в нем пневмоканала под его днищем обеспечивает повышенную скорость и тягу буксира, устойчивость на разворотах. Отсутствие гребных винтов обеспечивает плавающий буксир 10 и 11 на пневмопотоке с плоской платформой в рабочем состоянии для работы на мелководье, где возможны различные препятствия, например выступающие из воды галька, песок и т.д., особенно вблизи от береговой линии.

Сетка 19 с впитывающей губкой 20, размещенные внутри бонового заграждения 16 меньшего диаметра, при движении со стороны боновых заграждений 1 и 2 оттесняется в сторону направления емкости-контейнера 6, а следовательно, сетка 19 огражденного пространства с впитывающей губкой 20 пятна нефти соответствующими прикрепленными к ней подтягивающими приспособлениями 28 и 29 в виде лебедок, натягиваются и укладываются на катушки 30 и 31, при этом сеть 18 с губкой 20 отжимаются специальным устройством, а сама нефть собирается в емкость-контейнер 6, затем доставляется на борт судна-нефтесборщика 3.

Способ содержит вспомогательное устройство, например, с внешней подвеской вертолета 32, вертлюг-токосъемник 33, шарнирно соединенную с ним ферму 34, электрозамок 35 и вьюшку 36 с боновым заграждением 16 с сеткой 19 с губкой 20, подвешенные к электрозамку 35 за грузовые стропы 37 (замок стяжки не показан).

Заявленный способ сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды осуществляют следующим образом.

Производится разработка ситуационной модели разлива нефти (нефтепродукта), учитывающей характер истечения (разрыв, утечка и т.д.), метеорологические параметры, градиент скоростей по ширине водной поверхности в различные сезонные периоды на движение нефтяного пятна при разливе нефти. Моделирование разлива нефти проводится для различных сценариев, определяющих сочетание условий возникновения, распространения и локализации разлива нефти (нефтепродукта).

По результатам моделирования разлива нефти (нефтепродукта) определяются наиболее вероятные траектории движения пятна, его размеры и скорости перемещения, состав сил и средств для локализации и ликвидации аварийной ситуации и назначаются рубежи локализации разлива нефти (нефтепродукта). Определяется необходимое количество буксиров с плавучим транспортным средством на пневмопотоке 10 и 11, включая возможность разделения пятна для размещения на нем бонового заграждения 1, 2, 16, сетки 19 с впитывающей губкой 20 и постановки мобильного судна-нефтесборщика 3, емкостей-контейнеров 6 временного хранения собранной нефти.

При получении информации о разливе нефти (нефтепродукта) буксиры 10 и 11 на пневмопотоке с ресивером 7 на палубе с комплектом боновых заграждений 1, 2, 4 и 5, а также судно-нефтесборщик 3 и вертолет 32 с комплектом бонового заграждения 16 с сеткой 19 с впитывающей губкой 20 выдвигаются в сторону обнаруженного разлива нефти (нефтепродукта). При обнаружении разлива нефти экипажи суден и вертолета приступают к сбору нефти и, возможно, координации действий с судном-нефтесборщиком 3 по началу производства работ по сжатию и локализации разлива нефти (пятна) на поверхности воды.

Далее к судну-нефтесборщику 3 по обе стороны от его носовой части какими-либо сцепными устройствами закрепляют одним концом к боновому заграждению 1 и 2, подключают боновые заграждения 1 и 2 посредством штуцера (не показано) к гибкому шлангу с газовоздушной трубкой 8 с регулируемым краном 9, которая соединена с ресивером 7. Ресивер 7 постоянно заполнен заданным объемом сжатого воздуха и связан на входе с газовоздушной трубкой 12 с регулируемым краном 13, выведенным на поверхность палубы буксира 10 и 11.

Одновременно в начале движения (на старте) на малом ходу начинает работать импеллер 21, при работе которого возникает давление сжатого воздуха направленного воздушного потока в сторону сопла импеллера 21, соответственно, в газовоздушную трубку 12 с регулируемым краном 13, и воздух постоянно заполняет ресивер 7 на палубе буксира 10 и 11 до заданного в нем давления.

При этом с подсоединением к буксирам 10 и 11 концов боновых заграждений 1 и 2 при движении буксиров начинается кольцевой охват нефтяного пятна. Боновые заграждения 10 и 11 монтируют таким образом, чтобы сопла 14 с обратными клапанами 15 были направлены в сторону ограждаемого пространства, на котором с помощью вертолета 32 опускают боновое заграждение 16 с сеткой 19 с впитывающей губкой 20, в котором заграждение опускается в виде работы положения парашюта за счет действия раскладки бона 16. На начальном этапе очистки сетку 19 внутри бонового заграждения 1 и 2 перемещают при помощи гибкого ограждения 18, образуя замкнутый круг вокруг нефтяного пятна, при помощи лебедок 28 и 29 перемещают в сторону емкости-контейнера 6. После этого происходит поднятие вверх и отжим сетки 19 с губкой 20 и наполнение емкости-контейнера 6 нефтепродуктом.

В зависимости от поворота боновых заграждений 1 и 2 на определенный угол относительно судна-нефтесборщика 3 сжатый воздух поступает через сопла 14 с обратными клапанами 15, давит выходящими струями на стенку бонового заграждения 16 с сеткой 19 с впитывающей губкой 20 и помогает дополнительно подтягивающим приспособлениям в воде лебедок 28 и 29 в движении, т.е. уменьшается угол относительно судна-нефтесборщика 3 за счет гидрореактивных струй, выходящих из сопел 14. Охватывая нефтяное пятно боновыми заграждениями 1 и 2, нефтяное пятно также концентрируется непосредственно в центре. Кроме того, происходит совместное движение боновых заграждений 1, 2, 16 с буксирами 10 и 11 на пневмопотоке в сторону судна-нефтесборщика 3. При вытягивании концов лебедок 28 и 29 боновое заграждение 16 отстегивается от сетки 19 с впитывающей губкой 20 (не показано). Нефть без отсутствия воды поступает после отжима в емкость-контейнер 6, которую поднимают, отсоединяют, а на ее место устанавливают другую емкость-контейнер либо по мере накопления перекачивают на борт судна-нефтесборщика 3.

Сам процесс движения буксира 10 и 11 на пневмопотоке, управляемого рулями 24 и 25, продолжается до полной остановки и полного охвата нефтяного пятна. При включенном импеллере 21 еще на старте, ресивер 7 полностью заполняется сжатым воздухом, и только после заполнениея полостей боновых заграждений 1 и 2 с соплами 14 он вновь дополнительно заполняется (пополняется) воздухом до расчетного объема от импеллера 21 с помощью газовоздушной трубки 12 с регулируемым краном 13, т.е. подкачка воздуха ресивера 7 производится импеллером 21 на любых оборотах его. Размещение импеллера (движителя) в носовой части буксира 10 и 11 и рулевых устройств 24 и 25 сзади кормы его позволяет движение буксира на пневмопотоке в любом заданном направлении под различным углом поэтому может быстро осуществлять охват пятна нефти (нефтепродукта).

Таким образом, при высоких скоростных характеристиках буксира, работающего на пневмопотоке, по сравнению с другими средствами передвижения для раскладки боновых заграждений с соплами приводит к тому, что весь объем пятна нефти (нефтепродукта) сосредотачивается в зоне опускания другого бонового заграждения с сеткой с впитывающей губкой, сбрасываемых с вертолета, с последующим сбором в емкость-контейнер и судно-нефтесборщик.

Буксир на сжатом пневмопотоке позволяет свободно перемещаться не только по глубоководью, но и по мелководью береговых участков прибрежной полосы территории, не снижая при этом скорости, даже при волновых явлениях поверхности воды.

Применение ресивера при большом накоплении объема воздуха в нем увеличивает производительность работы боновых заграждений с соплами пропорционально потребляемых работе импеллера, который заполняет воздухом ресивер, т.е. он постоянно может заполнять его сжатым воздухом по сравнению с известными устройствами. Этим самым происходит сглаживание пульсаций при использовании воздуха, устойчивому и надежному образованию процессу заполнения бонового заграждения, больше чем сама полость бона.

Таким образом, предложенный способ позволяет в разные сроки осуществить сбор разлитой нефти или нефтепродуктов с высокой (до 90-100%) эффективностью. Кроме того, установка с вертолета бонового заграждения с сеткой с впитывающей губкой различной ее формой конструкции позволяет обеспечить повышение надежности и качества очистки от нефти (нефтепродукта) водной поверхности и загрязняющих веществ. Положительный эффект изобретения также заключается в совмещении нефтяного размера и сбора разлитой нефти.

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к локализации и сбору нефти или нефтепродуктов с водной поверхности. Используют нефтеприемную емкость и впитывающий нефть материал, выполненный в виде губки из пенополиуретана. Губку из пенополиуретана закрепляют на гибкой сетке и прошивают швами в продольном и поперечном направлениях. Сетку с губкой накладывают на пятно разлива и устанавливают посредством вертолета с вертлюгом-токосъемником, с огибающим сетку и с закрепленным с ней гибкими связями основным боновым заграждением меньшего диаметра с наружной стороны гибкой сетки с губкой. Сетку с губкой закрепляют подтягивающими приспособлениями к судну-нефтесборщику. С наружной стороны основного бонового заграждения меньшего диаметра используют дополнительное боновое заграждение большего диаметра, которое прикрепляют по меньшей мере к двум буксирам, выполненным в виде плавучих транспортных средств на пневмопотоке. В качестве движителя применяют нагнетательное устройство в виде импеллера, воздух из сопла которого подают под углом к днищу плавающего средства в виде пневмоканала, создающего гидродинамическую струю высокого давления. Подсоединяют сопло импеллера с возможностью соединения его трубкой с ресивером давления, размещенным на палубе буксира на пневмопотоке. Через трубку с краном его соединяют с полостью бонового заграждения большего диаметра, причем последнее выполнено в виде пневмопровода с соплами, направленными внутрь в сторону ограждаемого основного бонового заграждения меньшего диаметра, связанного с сеткой с губкой. Обеспечивается повышение эффективности и надежности сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ сбора нефти и нефтепродукта с поверхности воды, предусматривающий использование нефтеприемной емкости и впитывающего нефть материала, отличающийся тем, что используют впитывающий материал, выполненный в виде губки из пенополиуретана, закрепленной на гибкой сетке, накладываемой на пятно разлива, устанавливаемой посредством вертолета с вертлюгом-токосъемником, с огибающим сетку и с закрепленным с ней гибкими связями основным боновым заграждением меньшего диаметра с наружной стороны гибкой сетки с губкой, при этом сетку с губкой прошивают швами в продольном и поперечном направлениях и закрепляют подтягивающими приспособлениями к судну-нефтесборщику, кроме того, используют дополнительно, по меньшей мере, с наружной стороны основного бонового заграждения меньшего диаметра дополнительное боновое заграждение большего диаметра, которое прикреплено по меньшей мере к двум буксирам, выполненным в виде плавучих транспортных средств на пневмопотоке, а в качестве движителя применено нагнетательное устройство в виде импеллера, воздух из сопла которого подают под углом к днищу плавающего средства в виде пневмоканала, создающего гидродинамическую струю высокого давления, и подсоединяют сопло импеллера с возможностью соединения его трубкой с ресивером давления, размещенным на палубе буксира на пневмопотоке, и через трубку с краном соединяют с полостью бонового заграждения большего диаметра, причем последнее выполнено в виде пневмопровода с соплами, направленными внутрь в сторону ограждаемого основного бонового заграждения меньшего диаметра, связанного с сеткой с губкой - впитывающим материалом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сбор и удаление нефти или нефтепродукта осуществляют посредством по меньшей мере одного судна-нефтесборщика с подтягивающими приспособлениями основного бонового заграждения меньшего диаметра одновременно с впитывающей губкой.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до откачки загрязняющих веществ вблизи корпуса судна-нефтесборщика закрепляют емкость-контейнер, жестко закрепленную на стреле, установленной на борту судна-нефтесборщика с возможностью перемещения емкости-контейнера относительно рабочего положения снаружи борта судна.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после сжатия и локализации разлива нефти или нефтепродукта и отжима гибкой сетки с губкой, впитывающей в себя нефть, она вновь становится пригодной для работы в качестве повторного мобильного бонового заграждения, которое размещают внутри дополнительного бонового заграждения большего диаметра с помощью вертолета, осуществляют окончательно сбор разлива нефти и нефтепродуктов.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительно разрабатывают ситуационные модели разлива нефти или нефтепродукта на определенном участке поверхности воды, учитывающие характер движения на водной поверхности и метеорологические параметры, скорость вод по ширине разлива нефти в различные сезонные периоды и скорости перемещения, состав сил и средств для локализации и ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов, и выбирают для реализации наиболее близкую к реальной ситуации ситуационную модель.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что со стороны кормы буксира на пневмопотоке на выходе воздушного потока имеются рули с поворотными щитками, закрепленные к задней стенке кормы и расположенные на одном уровне пневмоканала, в котором создается давление воздуха за счет нагнетательного устройства в виде импеллера.