RU2158801C1

RU2158801C1 - Sorbing floating barrier

Info

Publication number: RU2158801C1
Application number: RU99113498/13A
Authority: RU
Inventors: Н.М. Веснин
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2000-11-10

Abstract

FIELD: oil pollution removal. SUBSTANCE: sorbing floating barrier consists of in series connected cylindrical sections, whose elastic gauze shells are filled with oil-sorbing material, and floats disposed in section-contact regions. Each section is provided with longitudinal cable with tails and corrugated tubular flexible member surrounding cable. Cable ends are fixed in tails, which are fastened in tubular flexible member on the cable fixation side and, on the opposite side, have facilities for fixation of the edge of tubular flexible member and threading for screwed connection of sections. Oil-sorbing material, in particular oleophilic fibrous sorbent, has layered structure. Sorbent layer adjacent to tubular flexible member is fixed from displacement along the latter by zigzag thread strapping this layer. Aforementioned floats are made in the form of flexible gauze bandage, which is filled with layer of sorbent having constant floatage and attached to one of the interconnected sections. EFFECT: increased degree of operational availability of floating barrier and oil film retention efficiency and also improved mechanical strength of structure and its floatage. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для оперативной локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на поверхности воды в природных и техногенных водоемах и болотных массивах. The invention relates to the field of environmental protection and is intended for the rapid localization of emergency oil and oil product spills on the surface of the water in natural and man-made bodies of water and swamp massifs.

Известно боновое ограждение, включающее проницаемую цилиндрическую оболочку, заполненную поглотителем нефти, и удерживающий трос, по продольной оси ограждения снабжено непроницаемой цилиндрической оболочкой из эластичного материала, заполненной газом, вокруг которой расположена проницаемая оболочка из двух соосных цилиндров, заполненная сорбентом с гидрофобными и олеофильными свойствами. Непроницаемая цилиндрическая оболочка снабжена дисковыми перегородками с пластинчатыми выступами, имеющими отверстия за пределами цилиндрической оболочки, штуцерами со съемными обратными клапанами и фиксирующими обратные клапаны устройствами. Проницаемая оболочка снабжена отверстиями, соосными со штуцерами, а удерживающий трос пропущен через отверстия в пластинчатых выступах дисковых перегородок (патент РФ N 2119007). A boom fence is known, including a permeable cylindrical shell filled with an oil absorber and a holding cable, along the longitudinal axis of the fence equipped with an impermeable cylindrical shell of elastic material filled with gas, around which there is a permeable shell of two coaxial cylinders filled with a sorbent with hydrophobic and oleophilic properties. The impermeable cylindrical shell is equipped with disk partitions with plate protrusions having openings outside the cylindrical shell, fittings with removable check valves and devices that fix the check valves. The permeable shell is provided with holes coaxial with the fittings, and the holding cable is passed through the holes in the plate protrusions of the disk partitions (RF patent N 2119007).

Недостатками такого заграждения являются:
низкий уровень оперативной готовности, длительность подготовки к использованию, связанной с накачкой внутренней непроницаемой оболочки;
потенциально невысокий уровень эксплуатационной надежности, обусловленный сложностью конструкции и необходимостью для ее разворачивания дополнительного оборудования в виде компрессора с автономным приводом или баллонов со сжатым воздухом;
низкий уровень технологичности и сложность в эксплуатации, обусловленная невозможностью оперативной герметичной стыковки и расстыковки ограждений при необходимости увеличения или уменьшения их длины при оперативном устранении дефектных участков и ремонте;
сравнительно невысокая механическая прочность ограждения на разрыв, определяемая только свойствами удерживающего троса;
возможность самопроизвольного перемещения сорбента внутри сетчатой оболочки при разворачивании, приводящая к резкому ухудшению гидродинамических характеристик ограждения и соответственно эффективности его применения.The disadvantages of this barrier are:
low level of operational readiness, the duration of preparation for use associated with pumping an internal impermeable shell;
potentially low level of operational reliability, due to the complexity of the design and the need for its deployment of additional equipment in the form of a compressor with an autonomous drive or cylinders with compressed air;
low level of manufacturability and difficulty in operation, due to the impossibility of operational tight docking and undocking of fences if it is necessary to increase or decrease their length while promptly eliminating defective areas and repair;
the relatively low mechanical tensile strength of the fence, determined only by the properties of the holding cable;
the possibility of spontaneous movement of the sorbent inside the mesh during deployment, leading to a sharp deterioration in the hydrodynamic characteristics of the fence and, accordingly, the effectiveness of its use.

В какой-то мере недостатки вышеуказанного известного устройства в области эксплуатационной надежности, ремонтоспособной технологичности не свойственны боновым заграждениям, например по а. с. N 1765291. To some extent, the disadvantages of the aforementioned known device in the field of operational reliability, repairable manufacturability are not peculiar to booms, for example, according to a. with. N 1765291.

Это известное боновое заграждение, принятое за прототип, состоит из последовательно соединенных между собой цилиндрических секций, сетчатые оболочки которых заполнены материалом, поглощающим нефть, гибкой связи и соединительных хомутов, выполненных в виде разъемного в вертикальной плоскости поплавка со сквозным отверстием. В теле поплавка перпендикулярно продольной оси цилиндрической секции выполнены сквозные отверстия, через которые пропущена гибкая связь. Боновое заграждение изготавливают на берегу перед разворачиванием для ликвидации аварийных разливов нефти. This well-known boom barrier, adopted as a prototype, consists of cylindrical sections connected in series with each other, the mesh shells of which are filled with oil-absorbing material, a flexible connection and connecting clamps made in the form of a float that is detachable in the vertical plane with a through hole. Through-holes are made in the body of the float perpendicular to the longitudinal axis of the cylindrical section, through which a flexible connection is passed. A boom is made ashore before being deployed to deal with emergency oil spills.

Недостатками известного заграждения являются:
длительность подготовки заграждений к применению, связанная со сборкой и заполнением их на берегу, и трудность доставки, что не позволяет использовать для оперативной локализации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов;
неравномерная и непостоянная плавучесть заграждений, которая может приводить к проскоку нефтяных загрязнений при локализации нефтяных разливов нефти и низкому уровню эффективности удержания нефтяных загрязнений;
недостаточная эффективность использования сорбента в связи с неполным использованием в центральной зоне;
малая механическая прочность заграждений, определяемая только прочностью эластичного сетчатого покрытия и соединений;
возможность самопроизвольного перемещения сорбента в сетчатой оболочке, приводящая к ухудшению гидродинамических характеристик заграждения и снижению эффективности.The disadvantages of the known barriers are:
the duration of the preparation of barriers for use, associated with the assembly and filling them onshore, and the difficulty of delivery, which does not allow for the rapid localization of emergency oil and oil products spills;
uneven and unstable buoyancy of the barriers, which can lead to the breakthrough of oil pollution during the localization of oil spills and a low level of effectiveness of the retention of oil pollution;
insufficient use of the sorbent due to incomplete use in the central zone;
low mechanical strength of the barriers, determined only by the strength of the elastic mesh coating and joints;
the possibility of spontaneous movement of the sorbent in the mesh shell, leading to a deterioration in the hydrodynamic characteristics of the boom and a decrease in efficiency.

Задачей настоящего изобретения является повышение уровня оперативной готовности бонового сорбционного заграждения к эксплуатации, эффективности удержания нефтяной пленки, увеличение механической прочности и обеспечение равномерной по всей длине постоянной плавучести. The objective of the present invention is to increase the operational readiness of the boom sorption boom for operation, the retention efficiency of the oil film, increase the mechanical strength and ensure uniform throughout the length of the constant buoyancy.

Поставленная задача достигается тем, что боновое сорбционное заграждение включает последовательно соединенные между собой цилиндрические секции, эластичные гидрофобные сетчатые оболочки которых заполнены материалом, поглощающим нефть, и поплавки, размещенные в местах соединений секций, при этом каждая секция по продольной оси снабжена тросом с хвостовиками и гофрированным трубчатым упругим элементом, причем трос размещен внутри гофрированного трубчатого упругого элемента, концы троса закреплены в хвостовиках, которые со стороны крепления троса герметично закреплены в гофрированном трубчатом упругом элементе, а с другой стороны имеют приспособление для фиксации концов эластичной гидрофобной сетчатой оболочки и резьбу для винтового соединения секций, при этом материал, поглощающий нефть, в качестве которого использован гидрофобный олеофильный волокнистый сорбент, имеет многослойную структуру, причем слой сорбента, прилегающий к гофрированному трубчатому упругому элементу, зафиксирован от перемещения относительно последнего обвязкой этого слоя зигзагообразной нитью, а размещенные в местах соединений секций поплавки выполнены в виде эластичного сетчатого бандажа, заполненного слоем сорбента с постоянной плавучестью, и прикреплены к одной из соединяемых секций. This object is achieved in that the boom sorption barrier includes cylindrical sections connected in series with each other, elastic hydrophobic mesh shells of which are filled with oil-absorbing material, and floats placed at the junction of the sections, each section along the longitudinal axis of which is equipped with a cable with shanks and corrugated a tubular elastic element, and the cable is placed inside the corrugated tubular elastic element, the ends of the cable are fixed in the shanks, which are The cable insulation is hermetically fixed in a corrugated tubular elastic element, and on the other hand have a device for fixing the ends of an elastic hydrophobic mesh shell and a thread for screw connection of sections, while the oil-absorbing material, which is used as a hydrophobic oleophilic fibrous sorbent, has a multilayer structure, moreover, the sorbent layer adjacent to the corrugated tubular elastic element is fixed from movement relative to the last strapping of this layer in a zigzag pattern second thread and placed in locations floats compounds sections are designed as elastic web shroud filled with the sorbent bed with a constant buoyancy, and are attached to one of the sections joined.

Кроме того, объем гофрированного трубчатого упругого элемента, герметизированного хвостовиками, заполнен легким газом или имеет вакуум до 0,1 атм, при этом длина троса соответствует растяжению гофры до пределов ее прочности, не допускающих ее разрыв, а слои сорбента выполнены с разной плотностью. Слои сорбента, прилегающие к гофрированному элементу, выполнены с плотностью в 1,5-2 раза выше, чем другие. In addition, the volume of the corrugated tubular elastic element sealed with shanks is filled with light gas or has a vacuum of up to 0.1 atm, while the length of the cable corresponds to stretching the corrugation to its strength limits that do not allow its breaking, and the sorbent layers are made with different densities. The sorbent layers adjacent to the corrugated element are made with a density of 1.5-2 times higher than others.

Применение расположенного по секциям троса внутри гофрированного элемента при заполнении его объема легкими газами или наличии вакуума и длине троса, позволяющей без передачи на него первичной тяговой нагрузки растягивать гофру упругого на растяжение трубчатого элемента, в сочетании с использованием эластичной сетчатой оболочки секций и фиксированного от перемещения сорбента дает возможность достигнуть за счет совокупности данных признаков повышенной механической прочности боновых заграждений, особенно при разрывных нагрузках, вместе с тем обеспечить равномерную по всей длине заграждения постоянную плавучесть и повышенную способность его к упругим деформациям в вертикальном направлении при воздействии волновых нагрузок, что позволяет достичь оптимизации гидродинамических параметров удержания нефти, а соответственно, повышенной эффективности ее улавливания. Это в значительной степени расширяет возможности боновых сорбционных заграждений и допускает их применение для оперативной локализации разливов нефти в условиях скоростных рек или при разворачивании их в единой нитке длиной свыше 1 км, где требования к тяговым нагрузкам и особенно нагрузке на разрыв очень высоки. The use of a sectioned cable inside the corrugated element when filling its volume with light gases or the presence of vacuum and the length of the cable, which allows without stretching the primary traction load to stretch the corrugation of elastic tensile tubular element, in combination with the use of elastic mesh shell sections and fixed from movement of the sorbent makes it possible to achieve due to the combination of these signs of increased mechanical strength of booms, especially at breaking loads, in Este in order to ensure uniform throughout the length of boom permanent buoyancy and increased its ability to elastic deformation in the vertical direction when subjected to wave loads, that allows to achieve optimization of the hydrodynamic parameters of oil retention, and accordingly, improved efficiency of its capture. This greatly expands the possibilities of boom sorption barriers and allows their use for the operative localization of oil spills in high-speed rivers or when deploying them in a single string over 1 km long, where the requirements for traction loads and especially tensile loads are very high.

Применение гофрированного трубчатого упругого элемента по продольной оси секции с сорбентом, имеющим многослойную структуру с разной плотностью, и обвязкой слоя сорбента, который прилегает к вышеуказанному элементу, зигзагообразной нитью для фиксации от перемещения, обеспечивает достижение равномерного уровня сорбции по всей длине заграждения. Кроме того, данная совокупность признаков повышает уровень оперативной готовности заграждений к разворачиванию без потерь времени на их надувание, сборку или заполнение сорбентом. The use of a corrugated tubular elastic element along the longitudinal axis of the section with a sorbent having a multilayer structure with different densities and strapping the sorbent layer, which is adjacent to the above element, with a zigzag thread for fixing against movement, ensures a uniform level of sorption along the entire length of the fence. In addition, this set of features increases the level of operational readiness of barriers for deployment without loss of time for inflation, assembly or filling with sorbent.

Вышеуказанные конструктивные особенности заграждения, в сочетании с использованием в них винтовых соединений и специальной укладкой в транспортный контейнер, позволяют оперативно развернуть боновые заграждения длиной от 160 до 5000 м без дополнительной подготовки их к использованию и осуществить быструю корректировку длины заграждения в зависимости от условий применения. The above design features of the boom, in combination with the use of screw connections and special laying in a transport container, allow you to quickly deploy booms with a length of 160 to 5000 m without additional preparation for use and make quick adjustments to the length of the boom depending on the conditions of use.

На фиг. 1 изображен общий вид бонового сорбционного заграждения, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of a boom sorption barrier, in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1, in FIG. 3 - section BB in FIG. 1.

Боновое сорбционное заграждение состоит из цилиндрических секций 1, соединенных между собой винтовыми соединениями 2 с дополнительной герметизацией мест соединения поплавками 3. Концевые секции 1 заграждения соединены посредством винтового соединения с хвостовиками 4, имеющими тяговые тросы 5. Каждая секция бонового заграждения по продольной оси имеет трос 6, проходящий внутри гофрированного трубчатого элемента 7. Концы троса 6 закреплены в хвостовиках 8, которые со стороны крепления троса герметично закреплены в трубчатом элементе 7, а с другой - имеют резьбу 9 для соединения секций, опорный выступ 10 и приспособление 11 для фиксации концов эластичной сетчатой оболочки 12 секций 1. Между гофрированным трубчатым элементом 7 и сетчатой оболочкой 12 расположены слои 13, 14 волокнистого гидрофобного олеофильного сорбента, при этом прилегающий к гофрированному элементу 7 слой сорбента 13 зафиксирован от перемещения обвязкой зигзагообразной нитью 15. Поплавок 3 выполнен в виде эластичного сетчатого бандажа 16, прикрепленного к одной из соединяемых секций постоянно посредством элемента 17 и заполненного слоем сорбента 18 с постоянной плавучестью. The boom sorption boom consists of cylindrical sections 1 interconnected by screw connections 2 with additional sealing of the joints of the floats 3. The end sections 1 of the boom are connected by screw connection to shanks 4 having traction cables 5. Each boom section along the longitudinal axis has a cable 6 passing inside the corrugated tubular element 7. The ends of the cable 6 are fixed in the shanks 8, which are sealed on the cable attachment side in the tubular element 7, and with other - have a thread 9 for connecting the sections, a support protrusion 10 and a device 11 for fixing the ends of the elastic mesh shell 12 of the section 1. Between the corrugated tubular element 7 and the mesh shell 12 are layers 13, 14 of a fibrous hydrophobic oleophilic sorbent, while adjacent to the corrugated element 7, the sorbent layer 13 is fixed from being moved by the strapping with a zigzag thread 15. The float 3 is made in the form of an elastic mesh bandage 16 attached to one of the connected sections permanently by means of an element 17 and filled with a layer of sorbent 18 with constant buoyancy.

Боновое сорбционное заграждение работает следующим образом. Boom sorption barrier works as follows.

Боновое сорбционное заграждение доставляют к месту разворачивания для ликвидации аварийного разлива нефти в специальном транспортном контейнере или барабане и устанавливают в береговой зоне. A boom sorption barrier is delivered to the deployment site to eliminate the emergency oil spill in a special transport container or drum and installed in the coastal zone.

Разворачивание осуществляется путем вытягивания крайней секции 1 заграждения из контейнера плавсредством за трос 5. При этом в случае возникновении повышенных тяговых нагрузок на заграждение первоначально растягивается гофра трубчатого элемента 7 с возникновением внутреннего разрежения, препятствующего растяжению заграждения в горизонтальном направлении, при этом степень растяжки гофры 7 определяется длиной троса 6, а затем тяговые нагрузки накладываются на трос 6 с последующим его растяжением, чем достигается повышенная стойкость заграждения к тяговым и разрывным нагрузкам. The deployment is carried out by pulling the end section 1 of the boom from the container by a boat for cable 5. In this case, in case of increased traction loads on the boom, the corrugation of the tubular element 7 is initially stretched with the occurrence of internal rarefaction, which prevents the stretching of the boom in the horizontal direction, while the degree of stretching of the corrugation 7 is determined the length of the cable 6, and then the traction loads are superimposed on the cable 6 with its subsequent stretching, thereby achieving increased resistance grazhdeniya to pulling and breaking load.

Учитывая высокую прочность боновых заграждений, они посредством специальных буев и лебедок устанавливаются в соответствии с заданной геометрической формой. При этом постоянный уровень плавучести заграждения обеспечивает его стабильное заглубление относительно уровня воды. Вследствие чего данное заграждение выступает эффективным средством улавливания нефтяного загрязнения. Given the high strength of booms, they are installed using special buoys and winches in accordance with a given geometric shape. At the same time, a constant buoyancy level of the barrier ensures its stable deepening relative to the water level. As a result, this barrier acts as an effective means of catching oil pollution.

При разворачивании заграждения длиной свыше 160 м предварительно осуществляют стыковку посредством винтовых соединений всех комплектов заграждений для обеспечения необходимой длины. When a boom is deployed with a length of more than 160 m, they are pre-docked by screw connections of all sets of booms to ensure the required length.

Фиксацию конечных секций боновых заграждений 1 в береговой зоне при постановке их на нешироких водоемах осуществляют посредством фиксирующих штырей, вбиваемых в дно, за которые крепят тяговые тросы 5 хвостовиков 4. The fixation of the final sections of the boom 1 in the coastal zone when setting them on narrow water bodies is carried out by means of fixing pins driven into the bottom, behind which the traction cables 5 of the shanks 4 are fixed.

Для разворачивания и создания необходимой степени натяжения боновых заграждений, а также для фиксации конечных секций заграждений при постановке их на крупных водоемах используют натяжные лебедки, устанавливаемые в береговой зоне водоема. To deploy and create the necessary degree of tension of the boom barriers, as well as to fix the final sections of the barriers when setting them up in large bodies of water, tensioning winches are installed in the coastal zone of the reservoir.

При постановке боновых заграждений на открытой акватории используют фиксирующие буи, например типа БФБ, которые обеспечивают надежную фиксацию заграждения в узловых точках на глубинах до 15 м. When setting up booms in open water areas, fixing buoys are used, for example, the BSE type, which provide reliable fixation of the barrier at nodal points at depths of up to 15 m.

При воздействии волны на данное заграждение, благодаря гофрированности поплавкового трубчатого элемента 7, эластичности сорбционных слоев 13, 14 и сетчатой оболочки 12, заграждение легко деформируется в вертикальной плоскости и хорошо отслеживает волну, все время оставаясь на ее поверхности. When the wave acts on this barrier, due to the corrugation of the float tubular element 7, the elasticity of the sorption layers 13, 14 and the mesh shell 12, the barrier is easily deformed in the vertical plane and monitors the wave well, all the while remaining on its surface.

Нефть, впитываясь через сетчатую оболочку 12 в верхний слой сорбента 14, имеющий поглотительную плотность, легко проникает в глубокие слои сорбента 13 за счет эффекта капиллярного насоса. Oil, absorbed through the mesh shell 12 into the upper layer of the sorbent 14, having an absorption density, easily penetrates into the deep layers of the sorbent 13 due to the effect of a capillary pump.

По завершении локализации нефтяного загрязнения заграждения вытягивают с акватории водоема посредством лебедок с частичным их освобождением от уловленной нефти методом отжима, укладывают в контейнер и перевозят на регенерацию, например термореагентным способом. Upon completion of the localization of oil pollution, the barriers are pulled from the water body of the reservoir by means of winches with their partial release from the caught oil by the extraction method, placed in a container and transported for regeneration, for example by a thermo-reagent method.

Промышленная применимость заявленного изобретения обеспечивается возможностью изготовления на предприятии любой отрасли промышленности без каких-либо дополнительных капитальных вложений и использования доступных отечественных комплектующих изделий, при этом вышеуказанные конструктивные особенности заграждения позволяют оперативно развернуть боновые сорбционные заграждения длиной от 160 до 5000 м без дополнительной подготовки их к использованию и осуществить быструю корректировку длины заграждения в зависимости от условий применения, а также включить их в комплекс технических средств по ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов. The industrial applicability of the claimed invention is ensured by the possibility of manufacturing at an enterprise of any industry without any additional capital investments and the use of available domestic components, while the above structural features of the barrier allow you to quickly deploy boom sorption barriers with a length of 160 to 5000 m without additional preparation for their use and quickly adjust the length of the fence depending on the conditions of use and to include them in the complex of technical means for the liquidation of an emergency oil spill.

Таким образом, предлагаемое боновое сорбционное заграждение позволяет оперативно в кратчайшие сроки без дополнительной подготовки развернуть его для ликвидации аварийных разливов нефти на водной поверхности, обеспечить высокий уровень механической прочности, особенно по показателю на разрыв, что в значительной степени расширяет возможности боновых сорбционных заграждений и применение их в условиях скоростных рек или при разворачивании в единой нитке длиной свыше 1 км, где требования к тяговым нагрузкам и особенно нагрузке на разрыв повышены, и позволяет стабилизировать эффективность сорбционной прочности. Использование предлагаемого заграждения позволит значительно сократить экологический ущерб, наносимый при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов. Thus, the proposed boom sorption barrier allows you to quickly deploy it in the shortest possible time without additional training to eliminate emergency oil spills on the water surface, to provide a high level of mechanical strength, especially in terms of tensile strength, which greatly expands the capabilities of boom sorption barriers and their application in conditions of high-speed rivers or when deployed in a single string with a length of more than 1 km, where the requirements for traction loads and especially tensile load increased, and allows to stabilize the effectiveness of sorption strength. The use of the proposed barriers will significantly reduce the environmental damage caused by emergency oil and oil product spills.

Claims

1. A boom sorption barrier comprising cylindrical sections connected in series, the elastic hydrophobic mesh shells of which are filled with oil-absorbing material, and floats located at the junction of the sections, characterized in that each section along the longitudinal axis is equipped with a cable with shanks and a corrugated tubular elastic element, and the cable is placed inside the corrugated tubular elastic element, the ends of the cable are fixed in the shanks, which are tight on the cable attachment side o are fixed in a corrugated tubular elastic element, and on the other hand have a device for fixing the ends of an elastic hydrophobic mesh shell and a thread for screw connection of sections, while the oil-absorbing material, which is used as a hydrophobic oleophilic fibrous sorbent, has a multilayer structure, and the layer the sorbent adjacent to the corrugated tubular elastic element is fixed from moving relative to the last strapping of this layer with a zigzag thread, and placed in at the joints of the sections, the floats are made in the form of an elastic mesh band, filled with a layer of sorbent with constant buoyancy, and attached to one of the connected sections.

2. The fence according to claim 1, characterized in that the volume of the corrugated tubular elastic element sealed by the shanks is filled with light gas or has a vacuum, the cable length corresponding to stretching the corrugation to its tensile strength.

3. The fence according to claim 1 or 2, characterized in that the sorbent layers are made with different densities.