Система стационарных всесезонных боновых заграждений c переменной плавучестью - «Стабонза» и «Стабонза-Шельф»

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью поддержания и соблюдения высоких экологических норм, природоохранных требований в области магистрального трубопроводного транспорта, в частности на объектах водного хозяйства. Применяемые в настоящее время устройства для локализации и сбора продуктов разлива в акваториях рек при авариях на подводных переходах имеют ряд недостатков: начиная со сбоев в работе боновых заграждений, вызванных во многих ситуациях несовершенством самой конструкции (засасывание, протекание, глиссирование продукта), и заканчивая ограниченностью их применения, связанной с сезонными изменениями (не только состояния поверхности водоемов, но и физических свойств, характеристик нефти и нефтепродуктов). Ввиду этого является крайне важным улучшение используемых устройств и разработка новых систем боновых заграждений. Кроме того, для достижения большего эффекта необходимо непрерывно совершенствовать методики расчета параметров установки и работы подобных устройств на воде. Цель работы: представить широкой публике новую конструкцию стационарных всесезонных боновых заграждений с переменной плавучестью - «Стабонза» и «Стабонза-Шельф», предназначенных для оперативной ликвидации последствий разлива нефти и нефтепродуктов на подводных переходах, добывающих платформах и отгружающих морских терминалах. Кроме того, произвести корректировку параметров расчета установки системы боновых заграждений в рабочее положение. Методы. В исследовании применяются методы строительной механики (сопротивления материалов): метод интегрирования дифференциального уравнения изогнутой оси балки для определения прогибов и углов поворота. Результаты. Описаны конструкции и принцип действия разработанных стационарных всесезонных боновых заграждений с переменной плавучестью - «Стабонза» и «Стабонза-Шельф», принципиально отличающихся от ныне существующих высокой надежностью и долговечностью за счёт цельности основных элементов, невысокой стоимостью комплектующих и материалов и, прежде всего, оперативностью развёртывания и приведения системы в исходное плановое состояние. Уточнены параметры расчета установки боновых заграждений в рабочее положение. В существующих методиках предполагается, что в местах крепления боновых заграждений промежуточными оттяжками (в случаях их необходимости) угол поворота силового элемента конструкции заграждения - жесткого полиэтиленового трубопровода - отличен от нуля, что не соответствует действительности. В результате корректировки схемы и уточнения параметров расчета установлено, что максимальный прогиб полиэтиленового трубопровода приходится не на середину пролета l, а на сечении x=1,58l, при этом значение самого прогиба на 17 % меньше ранее полученных другими авторами величин.

The reverance of the study is conditioned by the need of maintaining and upholding environmental standards and requirements in the field of trunk line transport, particularly at water services facilities. Currently used devices for containment and collection of spill products in water surfaces of rivers in case of accidents on underwater lines have a number of drawbacks: beginning with failures in the operation of booms, often caused by imperfections in the design (leakage, gliding of the product), and ending with the application limit due to seasonal changes (not only the state of surface water bodies, but also physical properties, characteristics of oil and petroleum products). In light of this, it is extremely important to improve the devices used and develop new boom systems. Furthermore, to achieve a greater effect, it is necessary to constantly improve the methods of calculating the parameters of the installation and the operation of such devices in the waters. The aim of research is:to present to broad public a new design of stationary all-weather booms with variable floatability - «Stabonza» and «Stabonza-Shelf», intended for prompt liquidation of the consequences of oil and petroleum products spills in underwater lines, production platforms and offload sea terminals. Additionally, to adjust the calculation parameters for setting the boom system to the set position. Methods. Methods of building mechanics (material resistance): integration technique of the differential equation of the curved beam axis in order to determine deflections and angles of rotation is used in the research. Results. The design and operation principle of the developed stationary all-weather booms with variable floatability - «Stabonza» and «Stabonza-Shelf», which are fundamentally different from those that exist today with high reliability and durability due to the integrity of the main elements, low cost of components and materials, and, first of all, deploying and bringing the system to its original planned state. The parameters of calculating the installation of boom barriers in the set position are modified. In existing techniques, it is assu med that in the places where the booms are fastened with intermediate drafts (in cases of necessity), the rotation angle of the force element of the barrier construction - a rigid polyethylene pipeline - is different from zero, which is not true to the fact. As a result of adjusting the circuit and refining the calculation parameters, it was found that the maximum deflection of the polyethylene pipeline falls not at the middle of the span l, but at the cross section x = 1,58l, while the deflection value is 17 % smaller than previously obtained by other authors.