Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
4. ПОДВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ВИД ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
4.1. АКТУАЛЬНОСТЬ СОЗДАНИЯ ПОДВОДНОГО ТРАНСПОРТА
Проблема создания круглогодичного транспорта для эксплу атации в условиях арктических морей привлекала пристальное внимание разработчиков. Практическое воплощение исследований выразилось в создании мощного подводного военного флота, состоящего из атомных и дизельных подводных лодок (ШГ) и ледо кольного арктического флота, предназначенного для транспорти ровки грузов в короткий навигационный период.
Ресурсный потенциал Арктики играет для России все возрас тающую роль не только в обеспечении внутренних потребностей, но и в экспорте в страны ближнего и дальнего зарубежья. Перво степенное значение для народного хозяйства страны имеют нефть и газ. Северный нефтегазоносный пояс, охватывающий обширную территорию от Ненецкого автономного округа на западе до побе режья Охотского моря на востоке, сосредотачивает свыше 2/3 прог нозных запасов углеводородного сырья.
Производственный потенциал Севера на 3/4 представлен при-родоэксплуатирующими (добывающими) отраслями промышлен ности и производствами по первичной переработке (обогащению) природного сырья.
Народнохозяйственная деятельность в районах Крайнего Се вера (из-за их удаленности от современных транспортных артерий страны) чрезвычайно зависит от наличия надежных путей сооб щений и транспортных средств.
На территорию, составляющую 2/3 России, приходится 14% протяженности железных дорог страны. Из-за недостаточного раз вития в зоне Севера наземных путей сообщения круглогодичного действия большая часть территории в настоящее время обслужи-
Глава 4
вается сезонными видами транспорта, что приводит к "омер твлению" грузовой массы на складах отправителя, получателя, в пунктах перевалки в виде межнавигационных и страховых запасов, гипертрофированному развитию складского хозяйства. По расче там, объем товарной массы, "омертвленной" на складах в районах Севе-ра России, в 3-5 раз выше, чем в среднем по стране.
В последнее время все большее внимание привлекает пробле ма обеспечения районов Крайнего Севера России нефтепродук тами, без которых невозможна хозяйственная деятельность в этих районах.
Особая роль в доставке энергоносителей в эти районы при надлежит морскому и речному транспорту, включая суда типа "река-море". Однако, перевозки речным транспортом нефтепро дуктов, занимающих существенную долю общего объема поставок в эти регионы, ограничиваются природно-климатическими, эконо мическими и другими факторами. Большая продолжительность ледостава, обмеление рек Сибири в летнее время вызывают ярко выраженную сезонность этих перевозок, а также необходимость перегрузки нефтепродуктов с одних судов на другие. Это сопро вождается потерями нефтепродуктов и ухудшением экологической обстановки. Преодоление этих факторов требует существенного возрастания затрат
Основным традиционным направлением развития морского транспорта в Арктике, без которого невозможно освоение ресурсов Крайнего Севера, является строительство и эксплуатация надвод ных транспортных судов повышенной ледопроходимости, а также мощных ледоколов для их проводки. Вместе с тем тяжелые ле довые условия по трассе Северного морского пути (СМП) ограни чивают продолжительность навигации до трех месяцев в году, при чем и в этот период навигация остается сложной и неустойчивой.
Дорогостоящая ледокольная проводка судов характеризуется снижением скорости движения судов, многочисленными повреж дениями последних с выводом их из эксплуатации для ремонта.
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 167
Развитие материально-технической базы арктического судо ходства идет в направлении создания новых более совершенных мощных ледоколов как атомных, так и дизельных, грузовых судов усиленного ледового класса различных назначений и дедвейтов, совершенствования портового хозяйства, систем и средств обес печения судовождения и работы портов.
Вступающие в строй новые, предусмотренные программой возрождения, суда будут иметь более совершенные обводы и конструкцию корпуса, соответствующие своему ледовому классу, и современное оборудование. Однако эксплуатация этих судов прак тически не приведет к кардинальному продлению сроков арети-ческой навигации и повышению надежности доставки грузов, особенно потребителям в восточном районе Арктики.
Как показали предварительные научные и проектные иссле дования, одним из перспективных направлений интенсификации перевозки грузов в Арктике, могло бы стать использование подводных транспортных судов (ПТС).
4.2. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ПТС
Подводные суда в сочетании с обеспечивающей их эксплу атацию инфраструктурой могут стать средством, дополняющим существующую морскую арктическую транспортную систему заво за грузов, в том числе нефтепродуктов, и придающим этой системе принципиально новое качество - возможность регулярных и круг логодичных перевозок грузов в Арктике.
Реальные предпосылки создания ПТС определяются следую щими основными факторами:
• Россия располагает передовыми научно-техническими раз работками, современными технологиями и мощной производст венной базой;
• Военно-Морской Флот (ВМФ) России обладает большим опытом эксплуатации подводных лодок в арктических водах (вклю-
Глава 4
чая подледные условия); конверсия военного производства, мас штабное сокращение стратегических и обычных вооружений позво ляют оперативно и безболезненно переориентировать на это на правление значительные научные и производственные мощности судостроительной промышленности, занятые ранее созданием бое вых подводных лодок, их оборудования и электроники. В 1990-1995 гг. специалистами нефтяной компании "Роснефть", Института машиноведения РАН, Санкт-Петербургского морского бюро маши ностроения "Малахит", Научно-координационного центра иссле дований Арктики РАН и других организаций были выполнены проектные проработки и технико-экономические исследования подводных танкеров для использования в условиях Арктики. В ходе этих работ оценены особенности технического облика таких судов с учетом специфики района плавания, требований безопасности эксплуатации, экологической чистоты и других требований, предъявляемых к надводным транспортным судам аналогичного назначения.
Для транспортировки нефтепродуктов в районы Крайнего Севера России предлагается использовать оснащенные атомными энергетическими установками (АЭУ) подводные танкеры, которые могли бы обеспечить регулярную круглогодичную навигацию не зависимо от погодных и ледовых условий без ледокольного обес печения. Были рассмотрены два направления создания подводных танкеров:
• переоборудование выводимых из состава ВМФ подводных лодок (ПЛ) в подводные танкеры за счет пристыковки побортно двух грузоналивных блоков или врезкой в корпус грузоналивных отсеков;
• создание специально спроектированных для арктических условий подводных танкеров.
Технико-экономические исследования показали предпочти тельность второго направления - создания специальных подводных
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 169
танкеров, которые обеспечат более низкие удельные затраты на перевозку одной тонны нефтепродуктов (почти в 2-3 раза).
Кроме того, для реализации переоборудования ПЛ в подвод ные танкеры необходимо создание специальной подводной техно логии их разгрузки, основой которой являются очень дорогие подводные терминалы, устанавливаемые на глубинах 50-100 м.
В основных пунктах разгрузки (о. Диксон, Хатангский залив, Зеленый Мыс, Тикси, Певек) изобаты 50-100 м удалены от бере говой черты на несколько сот километров, что практически исклю чает возможность создания коммуникаций между терминалом и берегом, устойчиво работающих в арктических условиях.
Поэтому для более полной реализации всех преимуществ, которые имеют ПТС в Арктике, необходимо создание специализи рованных подводных танкеров, которые могли бы плавать не толь ко подо льдом, но и во льдах, имея возможность подходить к берегу до глубин 10-20 м и осуществлять разгрузочные работы с помощью прибрежных перегрузочных комплексов.
Технико-экономические исследования свидетельствуют о до статочно высокой эффективности применения подводных танке ров-ледоколов по сравнению с надводными судами и необходи мости внедрения новой подводной арктической транспортно-технологической системы завоза наливных нефтепродуктов в пункты Крайнего Севера и Арктики.
Предлагаемые технические решения требуют проведения комплекса дальнейших организационных, научно-исследователь ских, опытно-конструкторских и проектно-изыскательских работ.
4.3. ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА ПТС
Кардинально решить проблему продления арктической нави гации (в перспективе вплоть до крутлогодичной) и обеспечения надежности (гарантированнооти) доставки грузов по назначению можно лишь путем введения в эксплуатацию судов, в минимальной
Глава 4
степени зависящих от ледовых условий. Такими судами являются подводные, основной режим плавания которых - подводный (под ледный), исключающий их непосредственный контакт со льдом. Использование подводных судов качественно изменяет морскую транспортную систему, превращая ее в комплексную, способную эффективно решить задачу морских арктических перевозок, хотя в качестве компонентов подводной транспортной системы были рассмотрены также контейнеровозы для транзитных перевозок по маршруту Европа-Азия и многоцелевые суда-снабженцы.
В связи с этим необходимы существенные изменения аркти ческой транспортной системы с учетом применения в Арктике нетрадиционных транспортных средств, в частности подводных транспортных судов.
Одним из основных направлений таких изменений следует считать переориентацию оптимального объема завоза нефтепро дуктов с восточных нефтехранилищ на западные. Предлагаемые объемы завоза ежегодно могут возрастать до 0,7-0,8 млн. т (в 1,5-2 раза). Вероятные порты отправки грузов - Архангельск, Мурманск, Кандалакша, а в перспективе Иоконьга, Печенга, при условии постройки там нефтеперерабатывающих предприятий.
В связи с маловодьем на верхней Лене и строящейся желез ной дорогой на Якутск возможно переключение на морской тран спорт части грузов нефти, доставляемых Ленским пароходством. По данным АО Сибречпроект, завоз нефтепродуктов по Ленскому бассейну на 2000-2005 гг. может составить около 0,3 млн. т. Поэтому целесообразно рассмотреть вопрос организации доставки нефтепродуктов подводными танкерами для потребителей бассей нов рек Яны, Индигирки, Анабара через проектируемую к строи тельству новую перевалочную нефтебазу на м. Косистый в районе бухты Буор-Хая вблизи Тикси, куда могут подходить надводные и подводные танкеры в летнюю навигацию и подводные танкеры в зимнюю.
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 171
В настоящее время основной поток нефтегрузов в пункты бассейнов рек Яны, Индигирки поступает через Осетровскую нефтебазу по р. Лене. По срокам для плавания речных судов с р. Лены на эти реки навигация начинается на один месяц раньше прихода морских надводных танкеров ( 10 июля с реки и 15 августа с моря). Кроме того, по условиям судоходства из-за частых мало водных навигаций нормальное плавание речных судов из Осетрово нарушается, что приводит к большим срывам и трудностям дос тавки топлива к местам потребления. В этих случаях для перевозки нефтепродуктов привлекается даже авиация.
Предлагаемая схема предусматривает переключение завоза 200-250 тыс. т грузов нефти с речного направления (через р. Лену) на ПАТС; подводные суда после окончания речной навигации и в зимний период смогут доставлять топливо на новую крупную перевалочную нефтебазу в районе порта Тикси.
На следующую навигацию созданный запас топлива с этой нефтебазы может быть доставлен по прибрежной полынье, прохо дящей до изобаты 5 м, речными судами, причем по высокой воде в пункты рек Яны, Индигирки, Анабара на месяц раньше действу ющих ныне сроков доставки.
В качестве перевалочной может быть построена специальная нефтебаза в районе порта Диксон, где имеются хорошие глубины (10ми более). Завоз нефтепродуктов на эту базу может осущест вляться летом по Енисею танкерами типа "река-море", а разво зиться по пунктам потребления в Арктике подводными танкерами в межнавигационный период, при наличии сложной ледовой обста новки.
В перспективе с началом освоения нефтяного месторождения Приразломное на полуострове Ямал возможно создание одного-двух нефтеперегонных заводов с мощностью, достаточной для снабжения нефтепродуктами районов Крайнего Севера России Эти заводы могут быть расположены на Кольском полуострове (в пунктах Иоконьга, Териберка, Печенга). С них нефтепродукты
172
Глава 4
могли бы вывозиться относительно регулярно и почти круглого дично подводными танкерами. При этом резко снизится напря женность на северных коммуникациях и сократится плечо транс портировки сырья с месторождений на нефтеперерабатывающие заводы.
В процессе организации движения подводных судов система их маршрутов претерпит существенные изменения по сравнению с традиционными маршрутами трассы СМП, тяготеющими к при брежной зоне.
Маршруты подводных судов будут проходить в основном по глубоководным районам, исключение составят лишь их отдельные участки, расположенные в зонах с небольшими глубинами, вблизи портов и терминалов. Высокоширотные маршруты до пунктов на берегах морей Карского, Лаптевых, Восточно-Сибирского, Чукот ского и Берингова пролива пройдут вокруг островов Новая Земля, Центральной Карской возвышенности и островов Северная Земля по глубоководным районам или через пролив Вилькицкого (при благоприятных ледовых условиях). В Баренцевом море и в Аркти ческом бассейне подводные суда будут использовать объединенный маршрут, оборудованный навигационными средствами. Частные маршруты отходят к Диксону, Хатанге, Тикси, Леваку, Мысу Шмидта. В порт Амдерма подводным судам целесообразно осу ществлять плавание через пролив Карские Ворота, который они могут проходить в подводном и надводном положениях.
Подход подводного судна к береговому перегрузочному комплексу (причалу или вообще к берегу) в ледовых условиях будет происходить следующим образом. Подводное судно при подходе к берегу всплывает в надводное положение на расстоянии, ближе которого глубины и ледовая обстановка не позволяют пла вание в подводном положении. Оно при всплытии само проламы вает лед или всплывает в естественной полынье и далее к берегу следует в надводном положении самостоятельно без ледокола благодаря собственным высоким ледокольным качествам.
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 173
Подход к причалу, швартовка, разгрузка и (или) погрузка подводных судов будут осуществляться так же, как и надводных судов аналогичного назначения. При этом помощь портового ледо кола для подводного танкера не потребуется.
Таблица 4.1.
Протяженность маршрутов плавания подводных транспортных судов в бассейне Северного Ледовитого океана с разбивкой на
отдельные участки по глубинам акватории
|
Направление перевозок |
Общая протя жен ность, мили |
Протяженность отдельных участкоа с различными глубинами акватории, мили |
|||
|
менее 30 м |
30-50 м |
50-100 м |
более 100м |
||
|
Архангельск-Амдерма-Архангельск |
2х580 |
2х3 |
2х3.5 |
2х143,5 |
2х430 |
|
Архангельск/ Мурманск -Диксон -Архангельск/ Мурманск |
2х1060 |
2х115 |
2х110 |
2х35 |
2х800 |
|
Архаигельск-Тикси-Архангельск |
2х1750 |
2х180 |
2х120 |
2х180 |
2х1270 |
|
Архангельск-Певек-Архангельск |
2х2110 |
2х85 |
2х135 |
2х240 |
2х1650 |
|
Архангельск-м.Шмидта-Архангельск |
2х2350 |
2х10 |
2х10 |
2х170 |
2х2160 |
174
Глава 4
Примечания.
1. Плавание подводных судов до Диксона и восточнее предусматривается по высокоширотным маршрутам, мимо Новой Земли, Северной Земли, Новосибирских островов, острова Врангеля.
2. Плавание подводных судов до Диксона в летнюю навигацию может осуществляться по традиционной трассе Северного морского пути через пролив Карские Ворота. В этом случае протяженность маршрута "оставит 970 миль.
Рис. 4.1. Схема предполагаемых маршрутов плавания подвод-ных транспортных судов в бассейне Северного Ледовитого
океана:
каботажные 2
высокоширотные трансарктические
маршруты ПТС, 3 - трасса Северного морского пути
По завершении разгрузки и (или) погрузки подводное судно отходит от причала и следует в надводном положении до глубин, позволяющих плавание в подводном положении, погружается и следует к пункту назначения.
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 175
Между портами (пунктами) назначения подводные суда будут плавать кратчайшими маршрутами, выбранными с учетом глубин акватории и ледовых условий. Маршруты плавания подводных судов при доставке нефтепродуктов в арктические порты РФ показаны на рис. 4.1, а их протяженности с разбивкой на участки с раз-личными глубинами приведены в табл. 4.1.
На глубоководных участках подводные суда будут плавать на своей эксплуатационной (рабочей) глубине погружения с экономи чески обоснованной скоростью. Глубоководным участком в настоя щей работе считают участок глубиной не менее 150мс тем, чтобы между дном и нижней поверхностью льда и его образований имел ся необходимый зазор для маневрирования подводного танкера по вертикали.
4.4. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОДВОДНОГО ТАНКЕРА
Для решения задачи повышения надежности и гарантирован-ности завоза нефтепродуктов на Арктическое побережье России подводный транспорт должен обладать следующими свойствами:
• плавать под водой и подо льдами на безопасной глубине в течение кругового рейса;
• двигаться в узком вертикальном коридоре между ледовой поверхностью и дном при высоте коридора от 30м и более со скоростью хода 4-15 узлов;
• всплывать во льдах толщиной до 3 ми двигаться во льдах толщиной 1,5-2 м со скоростью не менее, чем 2 узла без ледоколь ного сопровождения
Таким образом, исходя из приведенных свойств, этот вид спе циального транспорта, по существу, является подводным судном-ледоколом. А так как это судно перевозит нефтепродукты, то его следует называть подводный танкер-ледокол (ПТЛ).
В настоящее время исследуются возможности следующих архитектурно-компоновочных схем (рис.4.2):
Глава 4
- однокорпусная с размещением цистерн главного балласта в оконечностях;
II - многокорпусная с двумя параллельными цилиндричес кими корпусами;
III - многокорпусная с тремя параллельными цилиндричес кими корпусами, причем внизу два корпуса с грузовыми танками, вверху - обитаемый.
С целью повышения экологической безопасности для всех рассматриваемых вариантов архитектурно-компоновочных схем было признано целесообразным обеспечить 100%-ное замещение груза водой в балластно-заместительные цистерны и разместить эти цистерны по периметру вокруг грузовых танков. Это позволит обеспечить выполнение требований Международной конвенции по предотвращению загрязнения судов МАРПОЛ 73/78. Ледопрохо-димость судна связана с главными размерениями и прежде всего с его шириной. Ледовое сопротивление при движении в сплошных льдах зависит от ширины корпуса. Поэтому чем меньше ширина судна, тем большую скорость во льдах оно может развивать при прочих равных условиях. В этом смысле варианты 1 и III предпочтительнее варианта II.
Основным ограничением при всплытии во льдах является потеря поперечной и продольной остойчивости, поэтому ПТЛ должен иметь остойчивость, достаточную для пролома льда требуемой толщины. Если для варианта II из-за широкой палубы такой проблемы не существует, то для вариантов 1 и III требуется оценка необходимой величины остойчивости.
Например, для пролома льда толщиной 1,5-1,7 м требуется создание разрушающего усилия около 4 тыс. т. При этом, исходя из возможной величины водоизмещения (для вариантов 1 и III, соот ветственно, 15 и 34 тыс. т) необходимая величина поперечной остойчивости для вариантов 1 и III составит 1,7 и 0,8м. У ПТЛ по схеме варианта 1 центр тяжести будет находиться на продольной оси судна, поэтому поперечная и продольная остойчивость ПТЛ в
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 177
подводном положении будет обеспечиваться только за счет твердого балласта.
Оценки показывают, что количество твердого балласта для варианта 1 составит 25-30 % от водоизмещения. У варианта III по перечная остойчивость обеспечивается не только твердым баллас том, но и благодаря плавучести прочного корпуса с обитаемыми помещениями, который расположен над грузовыми танками. Поэ тому для получения заданной величины метацентрической высоты достаточно на ПТЛ иметь 2 - 2,5 тыс. т твердого балласта, что составляет 5-7% от водоизмещения.
Таким образом, для определения основных проектных решений ПТЛ целесообразно максимизировать грузоподъемность ПТЛ при принятых ограничениях на его кораблестроительные эле менты и технические характеристики. Выполненный анализ пока зал, что предпочтение следует отдать архитектурно-компоновочной схеме по варианту III (обладающей большей грузоподъемностью), так как обитаемые помещения, размещенные в цилиндрическом корпусе над грузовыми танками (вариант III), в варианте II могут быть размещены только за счет грузовых танков. При этом грузо подъемность при прочих равных условиях уменьшается по срав нению с вариантом III приблизительно на 20%.
Максимальная грузоподъемность, которая достигается в ва рианте III при принятых ограничениях, составляет около 12 тыс.т.
Исследования, проведенные по обоснованию основных требо ваний к ПТЛ исходя из условий эксплуатации, возможности пост ройки на существующих судостроительных заводах России без их реконструкции, обеспечения уровня экологической безопасности в соответствии с требованиями Международной конвенции 1973 г. по предотвращению загрязнения судов и Протокола 1978 г. к ней (МАРПОЛ-73/78) позволили сформировать архитектурно-компоно вочный облик ПТЛ и определить его основные кораблестроитель ные элементы.
Рис. 4.2. Архитектурно-компоновочные схемы ПТЛ: 1 - энер гетическая установка, 2 - обитаемые помещения, 3 - грузовые тан ки, 4 - балластно-заместительные цистерны, 5,6 - носовые и кормо вые цистерны главного балласта.
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 179
ПТЛ должен иметь многокорпусную конструкцию, состоя щую из четырех прочных корпусов, конструктивно связанных между собой и имеющих переходы (рис.4.3).
В поперечном сечении ПТЛ должен иметь клиновидную форму, образуемую тремя прочными корпусами и конструкциями легкого корпуса. В двух нижних прочных корпусах диаметром 12,5 м размещаются грузовые танки, окруженные по всему периметру балластно-заместительными цистернами.
В кормовой части этих корпусов расположены насосные отделения (длиной 4 м), где располагаются грузовые и зачистные насосы, аппаратура автоматики и оборудование грузовых систем, оборудование противопожарных систем, цистерны сбора остатков нефтепродуктов и отстойные танки. В носовой части этих корпусов размещены дифферентные цистерны.
Над грузовыми танками размещен третий прочный корпус с обитаемыми помещениями: жилые и общественно^зытовые поме щения, центральный пост управления, радиоэлектронная аппарату ра, вспомогательные механизмы и оборудование.
В кормовой части судна к торцевой части двух прочных кор пусов с грузовыми танками пристыкован прочный корпус, в кото ром размещена атомная турбоэлектрическая установка (АТЭУ), включающая:
• паропроизводящую установку (ППУ) с защитной оболоч кой и биологической защитой, электрооборудование и приборы автоматики, насосы, арматуру и трубопроводы систем ППУ;
« две турбоэлектрические установки с оборудованием и арматурой;
• электростанцию и оборудование электроэнергетической системы;
• гребной электродвигатель с системой управления и элек трооборудованием .
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 181
В носовой оконечности размещаются антенны гидроакусти ческой станции и другие приборы, обеспечивающие навигацион ную безопасность плавания, вспомогательные средства движения, носовые рули, цистерны главного балласта. В кормовой оконеч ности - подруливающие устройства и винто-рулевой комплекс.
В межкорпусном пространстве размещены цистерны главно го балласта, воздушные ящики, трубопроводы грузовых систем ре зервные средства движения. Между грузовыми прочными корпуса ми - дополнительные прочные балластно-заместительные цистер ны.
В надстройке расположены ходовой мостик выдвижного типа, элементы швартовного и буксирного устройств, баллоны ВВД. В кормовой части надстройки размещен прочный контейнер с вспомогательными дизель-генераторными установками.
На основании сформулированного архитектурно-компо новочного облика, принятых исходных данных по глубине по гружения, мощности атомной турбоэлектрической установки, за данных ограничениях на главные размерения и осадку определена грузоподъемность ПТЛ, равная 12 тыс. т при плотности груза 0.83т/м^ (в дальнейшем этому танкеру присвоили шифр ПТЛ-12). Для проведения технико-экономического анализа в табл. 4.2. приведены и элементы подводного танкера грузоподъемностью 6,5 тыс. т (ПТЛ-6,5).
4.5. ПЕРЕГРУЗОЧНЫЙ КОМПЛЕКС
В условиях Арктики между морской и материковой транспортными системами возникает значительный разрыв, обус ловленный недостаточным количеством портов и порто-пунктов, сложными рельефно-гидрологическими особенностями прибреж ной зоны (протяженное мелководье, слабый грунт берега, вечная мерзлота, ледовый припай и др.), не позволяющими использовать в
182
Глава 4
Таблица 4.2. Основные кораблестроительные и тактико-технические элементы
подводного танкера
|
'V<^n*l•ш^^w^r\^lr"p^г^e•'l ЛараНХСрИ^ 1 Нка |
ПТЛ-12 |
ПТЛ-6,5 |
|
|
Гт^Х7^Г1Г1Г1 TrtJ*\IUfV^rL TIAf" Т 1 pJ'.лliHJДOCM11UL'll>у «•)•^'• Л |
12 |
6,5 |
|
|
Водоизмещение нормальное, тыс. м |
36,5 |
20,3 |
|
|
51,8 |
30,5 |
||
|
Размеры корпуса, м длина наибольшая ширина высота |
170 26,5 19,4 |
131 23,5 15,0 |
|
|
Запас плавучести, тыс. м^ |
14 |
10,5 |
|
|
Мощность атомной энергетической установки, тыс. л. с. |
35 |
20 |
|
|
Эксплуатационная скорость (при 85% мощности АТЭУ), уз. подводного хода |
15,5 12,0 |
15,5 12,0 |
|
|
Ледопроходимость (при скорости 2 уз.), м |
1,7-1,8 |
1,4-1,6 |
|
|
^^^^тттт^/от^ггы^чттоо ттгх/йтгий гтг1ГТ1\7^агрыт10 Lf ^/fti^JLJiyalaJ^JrtUiUuJJl IJlyUlUUI IILfJpJrJT^CIUUI, М |
iw) 11Л^ |
100 |
|
|
ХЛ^ату^т^дга тт if^f^nTJ^Q lvialCIJHaJI лирпу^а |
09Г2С |
09Г7Г V JI Л1\^ |
|
|
Гк^О TTVQ f^t^ft ТТиЯСТ Ъ1 ^A^UlJuX ^рС/^ЛМЛ, М |
9,5 |
1,'^ |
|
|
A r^^JT' rvBlUflUMHL^Ib, ^'^l• |
50 |
50 |
|
|
Численность экипажа, чел. |
35 |
35 |
|
|
Стоимость постройки на ПО *Севмашпредприятие", млрд. руб.* |
400 |
230 |
|
|
н Стоимость эксплуатации в сутки, млн. руб. на ходу iiq ^тучаттг^ па ^ivxjlkc |
80 77 |
48 46 |
|
|
^^^vrl\ ^мJ^JЛ^\/lм^ Jl^i ^\f ^u Срок службы, лет |
30 |
30 |
|
|
* Стоимость постройки и эксплуатации в ценах 1994 г. этих районах обычные технические средства при обеспечении круг логодичной навигации. Основные задачи прибрежного перегру- |
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 183
зочного комплекса - круглогодичный прием танкеров в море на не котором, удалении от берега, их разгрузка и передача достав ленных танкерами нефтепродуктов в береговые хранилища (рис. 4.4).
Главные факторы, влияющие на технический облик при брежного перегрузочного комплекса - это обширное мелководье (изобата 30 м удалена от берега в основных пунктах разгрузки на 100-150 миль) и воздействие льда.
В зоне мелководья исключается создание подводного терми нала. Главная проблема - строительство надежной протяженной коммуникации, связывающей терминал с берегом, в арктических условиях. Поэтому создание прибрежных перегрузочных комп лексов должно идти в направлении использования надводных мор ских ледоустойчивых терминалов, размещаемых на акватории с глубинами 10-20 м (определяется осадкой швартующихся судов).
Форма и структурное построение морского терминала опре делялась исходя из:
• особенностей условий его установки на "точке";
• принципов функционирования;
• стремления максимально использовать при строительстве хорошо освоенные судостроительными заводами конструкции, тех нологии и имеющиеся производственные мощности;
• возможности изготовления в заводских условиях до пол ной готовности к постановке на "точку".
Исходную модель морского терминала конструктивно можно предположить в виде трех схем. А именно:
• монолитный блок в форме усеченного конуса;
• строение, состоящее из основания в форме цилиндра и тех нологического блока, установленного на основании;
• строение, включающее основание в форме цилиндра и два технологических блока, один из которых установлен на основании, а другой охватывает основание по периметру в виде конусного по форме образования.
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 185
Монолитный блок в форме усеченного конуса предполага ется как решение, позволяющее рационально построить конструк тивную защиту терминала от воздействия льда при ограниченных прочностных возможностях используемого материала. Строение из основания и технологического блока рассматривается как способ увеличения объема производственных помещений при возможно меньшей площади основания, воспринимающего ледовую нагрузку.
Геометрические параметры терминала будут определяться запасами принимаемых на хранение нефтепродуктов, видом и ко личеством размещаемого на них оборудования. Форма терминала будет регламентироваться принятым способом решения вопроса о его защите от воздействия льда и принципами функционирования.
Транспортная коммуникация в прибрежном перегрузочном комплексе может быть представлена в разнообразном конструк тивном исполнении, определяемом широким спектром технических и экономических факторов, их различной значимостью и весо мостью в каждом конкретном случае. А именно:
1) воздушное или амфибийное средство, работающее чел ночно и регулярно только на линии морской терминал - береговая база и являющееся составной частью морского терминала; основная задача - перевалка грузов с морского терминала на береговую базу;
2) специализированное транспортное средство для районов Арктики, способное передвигаться по суше и по морю без сущест венных ограничений, принадлежащее потребителю; основная зада ча - доставка нефтепродуктов с морского терминала средствами потребителя по мере необходимости;
3) воздушный трубопровод - стационарная трубопроводная магистраль на опорах, связывающая морской терминал с береговой базой;
4) надводный трубопровод - временная (сезонная) трубопро водная магистраль, укладываемая на воду или на лед в опреде-
Глава 4
ленные периоды и в промежутках между этими периодами убира емая, но при некоторых технических решениях (возможен и такой вариант) - постоянная;
5) подводный стационарно уложенный и заглубленный в грунт трубопровод;
6) туннельный трубопровод - постоянная трубопроводная магистраль, прокладываемая в предварительно сформированном под дном акватории и берега туннеле
Из всех видов нагрузок, действующих на терминал (воздей ствие льда, волн, течений, ветра, колебаний уровня воды и изме нение количества груза в хранилищах), наибольшую представляют силы от воздействия льда. Выполненные в бассейне ААНИИ мо дельные испытания позволили определить ледовые нагрузки на терминал, которые находятся в пределах от 2,11 до 235,1 MH.
Исследования показали, что наиболее предпочтительной является коническая форма терминала, при которой ледовые нагрузки наименьшие.
Закрепление терминала на грунте возможно тремя способами: 1) гравитационным, обеспечивающим устойчивость сооруже ния на грунте за счет массы конструкции, оборудования и балласта;
2) при помощи фундамента из свай, количество и глубина погружения которых определяются расчетной нагрузкой;
3) при помощи "юбки", выполняемой по периметру основа ния корпуса терминала, опирающегося на грунт, и заглубляемой на глубину, определяемую расчетной нагрузкой.
Оценочные расчеты устойчивости сооружения на грунте по казали, что при гравитационном способе обеспечения устойчивости терминала необходимо создание величины пригруза не менее 100 тыс.т, т.е. значительного увеличения размеров опорной части тер минала.
Использование свайного фундамента требует заглубления свай диаметром 1,2-1,5 м на глубину порядка 80-90 м. В пред-
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 187
полагаемых районах постановки терминалов на 10-15 м ниже уров-ня морского дна начинаются вечномерзлые грунты, входящие на глубину 100-200 м, что представляет значительные трудности при проведении свайных работ.
Оценка закрепления терминала при помощи "юбки" показы вает, что устойчивость его на грунте обеспечивается при заглуб лении "юбки" в грунт на глубину около 10 м.
В связи с изложенным, для дальнейших проработок принят способ закрепления терминала на грунте при помощи "юбки"
Для увеличения способности терминала удерживаться на грунте при воздействии сдвигающих сил (от льда, волн, течений) можно будет применить якорное устройство Якорное устройство предполагается разместить на внешней стороне конуса, а также выполнить в виде ряда балок (8-12 и более), шарнирно закреп ленных на нижней части корпуса и сбрасываемых на грунт, путем поворота вокруг оси шарнира, после постановки конуса на дно моря. Балка-якорь может иметь длину до 20 м (практически равную образующей конуса), поперечное сечение в виде клина или тавра и большое количество зацепов, позволяющих создавать держащую силу балки-якоря в широком диапазоне величин. Балки могут быть изготовлены из листовой стали методом сварки и установлены на корпусе конуса в момент его постройки.
Корпус терминала предлагается формировать в виде восьми гранного усеченного конуса-основания, устанавливаемого на грунт дна моря, и верхнего строения, укрепляемого на верхней части конуса (рис. 4.5.).
Конус представляет собой сварную конструкцию из листов толщиной 30-50 мм, подкрепленную перекрестным набором из бракет и сварных балок таврового профиля.
Внутренний объем конуса разбит на отдельные отсеки при помощи переборок, что повышает безопасность сооружения в слу чае аварийного повреждения корпуса, а также позволяет выравни-
^____________ Глава 4 ^TL^^ ^"" ^ ^ ^"-°Р™РОВке и
Рис. 4.5. Общий вид морского терминала.
Верхнее строение представляет собой несущую платформу в^щую палуб., пла^ормы и переборки^ечи^ ^мещение в верхнем строении необходимых помещений "^
^^Г^ "^"^ ^^^ и ме-низмов (в^^
Емкости для нефтепродуктов организованы в нижней (конус ной) часл, уминала п^м деления объема внуфеннего пр^-"ва конуса радиальными и кольцевыми переборками на^.
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 189
димые по объему и количеству цистерны. Общий объем цистерн терминала 30 тыс.м^. При необходимости этот объем может быть увеличен за счет изменения формы и геометрических параметров конусной части.
Над цистернами для нефтепродуктов образован бокс для при ема наземных транспортных средств. Бокс занимает среднюю часть объема над цистернами, по торцам имеет ворота-аппарели и служит для приема со льда колесной или гусеничной техники, судов на воздушной подушке (СВП) и платформ на воздушной подушке (ПВП), а с воды - плавающей техники, СВП и ПВП. В боксе осуществляется загрузка транспортной техники нефте продуктами, мелкий ремонт, стоянка для отдыха экипажа.
В случае если транспортная техника базируется на морском терминале ниже бокса, может быть организован гараж для стоянки, обслуживания и ремонта машин в межрейсовые и межледовые периоды.
Ворота-аппарели состоят из двух секций, одна из которых, ведущая, шарнирно закреплена на рычагах, а другая, откидная, прикреплена к ведущей с возможностью поворота. Рычаги шар нирно установлены на палубе грузового проезда и служат подвиж ной опорой для ведущей секции. Открытие ворот, поворот, опус кание и установка ведущей и откидной секций аппарели произво дятся при помощи силовых гидроцилиндров. Общая длина аппаре ли 14 м, ширина проезжей части 6,5 м, высота проема ворот 5 м.
Принятая схема установки ворот-аппарели позволяет возврат но-поступательным движением ведущей секции (при ее открыва-нии) под воздействием гидроцилиндров разрушать лед в случаях, когда закрытые ворота будут заблокированы нагромождениями торосов.
Уплотнение проема при закрытых воротах производится с помощью уплотнительной резиновой прокладки и гидравлических прижимов, установленных по периметру проема ворот. При закры-
Глава 4
тых воротах в транспортном боксе устанавливается и постоянно удерживается положительная температура воздуха.
Таблица 4.3 Технические показатели морского терминала
Объем резервуаров терминала для приема и хранения нефтепродуктов наливом, тыс. м^___________ Номинальный объем нефтепродуктов в таре, м^
____________________. ^-^-..—--^^, ^ Размеры площади для хранения нефтепродуктов в таре, м_____________________________________ Количество контейнеров международного стандарта утиной 6,1 м, принимаемых на терминал Масса терминала, тыс. т
Максимальная осадка терминала при постройке, м Глубина моря на месте постановки терминала, м
24х27
Высота терминала над уровнем моря, м Количество вертолетов Ка32С на терминале Период работы терминала
Обслуживающий персонал терминала, чел
Терминал (табл. 4.3) может принимать, хранить и передавать на береговые базы горюче-смазочные материалы (ГСМ) нефтепро дукты в различной таре - в бочках на поддонах, в контейнерах стандарта ИСО для генеральных грузов, контейнерах-цистернах для жидкостей и т.п.
С этой целью на закрытой платформе терминала образуется площадка для складирования контейнеров. Для приема контейне ров на площадку, перемещения их по ее пространству и подачи на раздаточный вертолетный подъемник над площадкой будет уста новлено грузотранспортное устройство. Размеры площадки 24х27 м. Общая площадь 650 м^ Объем 4тыс. м^ Контейнеры предпо лагается устанавливать в два яруса. При двухъярусной установке
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 191
на площадке можно разместить 64 стандартных контейнера длиной 61 м. При необходимости площадка может быть увеличена до любых требуемых размеров.
Геометрические размеры морского терминала определены исходя из условий полной разгрузки наибольшего танкера класса УЛ для Арктики типа НО-17А (грузоподъемность около 20 тыс. т).
Для приема нефтепродуктов с танкера-снабженца наливом и в таре на терминале предполагается установить грузовое устрой ство, содержащее две выдвижные стрелы, несущие грузовые стрелы и грузовой захват.
Геометрические параметры стрел и зоны их работы показаны на рис. 4.6.
При разгрузке танкер к терминалу не швартуется, а останав ливается (двигаясь параллельным курсом) примерно в 30-40 мот него, становясь на якорь или удерживаясь на месте при помощи подруливающих устройств.
Грузовая стрела, выдвигаясь из корпуса терминала, зависает над танкером и опускает на его палубу грузовые шланги. Грузовые шланги при помощи стыковочных узлов подсоединяются к разда точной системе танкера и насосы танкера перегоняют нефтепро дукты на терминал.
По такой же схеме может осуществляться бункеровка судов, плавающих в Арктике. В этом случае топливо перегоняется насосами терминала на судно.
Для приема груза в таре на палубу танкера со стрелы опус кается грузовой захват и груз доставляется на платформу терми нала, где и складируется.
4.6 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТА ПА ТС
Проект ПАТС предусматривает обеспечение экологических требований к подводным танкерам, подводном терминалам и тех-
Глава 4
нологии проведения погрузочно-разгрузочных работ. Обеспечение экологических требований основывается на определении возмож ных разрушений включенных в проект объектов с риском значи тельного ухудшения экологической ситуации. Источниками эколо гической опасности проекта являются:
• транспортные средства, которые должны удовлетворять, требованиям экологии, безопасности, санитарно-медицинским нор мам, предъявляемым к морским судам со стороны наблюдающих ведомств (Морской регистр судоходства и др.) и международных соглашений (в том числе. МАРПОЛ-73/78, ЭРГТ-АС-81, "Кодекс по безопасности ядерных судов". Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов, принятая в 1973г.. Протокол 1978 г. и другие документы);
• терминалы с инженерно-техническими коммуникациями, которые создаются в особых условиях эксплуатации. Особые условия северных арктических морей (низкая температура воды и воздуха, ледяной покров) порождают низкий уровень испарения, растворения и биологического разложения попавших в море нефте продуктов. Арктические воды бедны кислородом, так как его по-ступению в воду препятствует ледяной покров. Кроме того, при температуре воды ниже +5 °С окисление нефтепродуктов падает до нуля. Поэтому нефтепродукты, разлитые в воды северных морей, долгое время остаются на поверхности. Применение в условиях Арктики механических и химических средств борьбы с разлитыми нефтепродуктами малоэффективны По своим океанографическим и экологическим условиям арктический район может быть прирав нен к особым районам, и единственный реальный путь борьбы с загрязнением северных морей нефтепродуктами - не допускать их разлива. Факторы, влияющие на экологическую безопасность про екта:
• особенности тектонического строения региона в целом и районов создания подводных терминалов и трубопроводов,
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 195
• сейсмическая активность в районах создания подводных терминалов и трубопроводов;
« развитие вечной мерзлоты и особенности термобаричес ких условий региона; ледовая обстановка.
С экологической точки зрения указанные геологические фак торы должны определять выбор места строительства и технические параметры терминалов, трубопроводов и нефтебаз.
При создании подводных терминалов, прокладке трубопрово дов на шельфе и строительстве баз перевалки нефтепродуктов на островах и побережье арктических морей России должны учиты ваться особенности сейсмической активности и неотектонические движения блоков земной коры в пределах региона.
Особого внимания требуют геологически активные районы морей Лаптевых и Чукотского. Землетрясения в пределах этих мо рей приводят к возникновению оползневых явлений, наиболее ши роко развитых на Лаптевско-Чукотском континентальном склоне. Создание здесь терминалов потребует сейсмического строитель ства.
На шельфе арктических морей широкое распространение имеет реликтовая мерзлотная зона, имеющая или сплошное, или островное развитие. Кровля зоны в большинстве случаев залегает вблизи донной поверхности.
Для арктического шельфа России характерно также развитие газогидратов, обусловленное тем, что его своеобразные термоба рические условия выражаются в наличии природного газа в форме кристаллогидратов. Гидрат-газ представляет собой твердое льдо-образное вещество плотностью до 1 г/см , цементирующее донные отложения. Характерной особенностью подобного агрегатного со стояния донных осадков является то, что они еще менее устойчивы, чем льдосодержашие породы. При повышении температуры (что неизбежно под терминалами, учитывая температуру закачиваемых в него нефтепродуктов) или снижения давления газогидраты разла гаются с выделением большого количества газа, что приводит к
Глава 4
снижению прочностных характеристик пород и развитию ополз невых явлений.
Намеченные проектные решения будут обеспечивать предот вращение ухудшения состояния окружающей природной среды Арктики, снижения его до уровня, регламентированного соответ ствующими нормами, правилами и стандартами.
Принятие экологически обоснованных решений базируется на детальном анализе информации об особых условиях аркти ческих морей. Источниками исходной информации будут мате риалы территориальных органов контроля и надзора за состоянием природной среды северных арктических морей (САМ), данные научных организаций и специально организованного мониторинга.
При разработке материалов предварительного согласования места размещения объектов САМ учитываются природные осо бенности территории, хозяйственное использование, ценность (природоохранная, национальная, культурная). Проводится анализ прогнозируемых изменений окружающей природной среды (анализ по компонентам среды), социальных условий и последствия этих изменений, т.е. проводится оценка воздействия на окружающую природную среду (ОВОС).
В результате ОВОС оценивается степень экологическою риска реализации проекта и устойчивости природной среды к воздействию (по отдельным компонентам и экосистеме в целом) в периоды нормального режима эксплуатации объекта и аварийных ситуаций. Проект предусматривает возможное воздействие всех видов производственной деятельности на компоненты природной среды (воду, флору и фауну).
На стадии технико-экономического обоснования будет произ водится более детальная проработка проектных решений, прохода ГТТЛ, размещения объектов (терминалов) - анализ положительных и отрицательных последствий намечаемой хозяйственной деятель ности экологического, социального и экономического характера,
Подводный транспорт как перспективный вид транспортировки 197
обоснование мероприятий, необходимых для обеспечения экологи ческой безопасности в периоды:
• строительства;
• эксплуатации;
• ликвидации объекта.
При этом качественные и количественные показатели и ха рактеристики воздействия на окружающую среду будут учиты ваться в соответствии с утвержденными нормативными и методи ческими документами. По каждому компоненту природной среды, на который оказывается воздействие, будут разработаны меропри ятия по исключению, предотвращению и уменьшению объема (степени) воздействия.