Курсовая работа По дисциплине Обустройство континентального шельфа

• Название: Курсовая работа По дисциплине Обустройство континентального шельфа
• Дата: 01.06.2022
• Размер: 1.5 Mb.
• Имя файла: Sueta_OKSh.docx
• Тип: Курсовая; #563315

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ФГБОУ ВО

«ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет НГиП

Кафедра ЭиООТиХНГиПП

Курсовая работа

По дисциплине: «Обустройство континентального шельфа»

Выполнил: студент 3 курса Г-932

Алидаев Рашид Алибейкович.

Проверил: ст. преп. каф.

ЭиООТиХНГиПП Давудов И.А.

Махачкала 2022г.

Содержание

Содержание 2

Введение 3

1.Искусственный ледовой остров и Восточно-Сибирское море 5

1.1 ИЛО 5

1.1 Актуальность строительства ИЛО 9

1.3 Восточно-Сибирское море 13

1.4 Рельеф и геологическое строение дна 13

1.4 Климат 14

1.5 Гидрологический режим 14

2.Технологический расчёт ледового искусственного острова в условиях Восточно-Сибирского моря 16

2.1 Методика устройства ледового острова 16

В предлагаемом методе мы используем ледогенераторы, которыми набрызгиваем лед. После чего для уплотнения льда мы используем насосы для заливки воды, повышая плотность льда с 400 кг/м3 до порядка 900-950 кг/м3. 16

В результате заливки водой поверхности нам необходимо ждать, чтобы вода набрала достаточную прочность, если же мы используем снег как заполнитель для воды, то процесс замерзания воды происходит быстрее, что ускоряет сроки возведения ледового острова. 16

Чтобы сооружение село на дно и смогла нести нагрузку, следует так же учитывать поверхность дна. Уклон дна не должен превышать 0,001. 16

2.2. Расчет времени строительства, потребляемой энергии и стоимости 16

Исходные данные: 17

Диаметр острова - 100 метров 17

Высота острова - 9 метров 17

Плотность набрызганного льда - 400 кг/м3 17

Продолжительность строительства - 40 дней 17

Объём намороженного льда одной пушкой (табл.2) - 30 м3 17

Объём воды производимый одним насосом (табл.3) - 30 м3 17

Потребляемая энергия одного ледогенератора - 6 кВт 17

Потребляемая энергия одного насоса - 3,9 кВт 17

Стоимость одного ледогенератора - 428 800 рублей 17

Стоимость одного насоса - 230 005 рублей 17

Заключение 22

Список использованной литературы 23

1.Макеенко В.И., Мясковский Е.Г., Мирзоев Д.А. Искусственный намораживаемый остров // Патент, номер патента: 1165741, 1981 г. 23

2. Шарапов Д.А., Шхинек К.Н., Большев А.С. Горизонтальные ледовые нагрузки на вмерзшие сооружения // Научно-технический сборник российского морского регистра судоходства, 2012 23

Введение

Искусственные ледовые острова для проведения буровых работ впервые начали использоваться в 70-х годах прошлого столетия. В сравнении с искусственными грунтовыми островами, которые на тот момент уже имели опыт практического применения, имеют ряд серьёзных преимуществ, таких как стоимость, безопасность, скорость возведения и экологичность. Для создания ИЛО требуются 2 компонента: вода и низкие температуры, что существенно влияет на стоимость строительства.

За период с 1980-ых по 2000-ых годов было возведено более 20 посажанных на морское дно сооружений.

В настоящее время ледовые острова — зачастую единственный способ провести разведочное бурение в мелководных районах Арктики, куда из-за суровой ледовой обстановки невозможно доставить обычную платформу. Известны способы возведения островов способами заливки и напыления воды, но их главная проблема — долгое строительство. Методом напыления за сутки можно вырастить лишь 10 сантиметров льда.

И так целью данной работы является изучения технологических расчетов ледового искусственного острова в условиях Восточно-Сибирского моря.

1. 
   Искусственный ледовой остров и Восточно-Сибирское море
   

1.1 ИЛО

Искусственный ледовый остров: Стационарное морское нефтегазопромысловое сооружение, возводимое на мелководье с использованием естественных и/или искусственных льдов и предназначенное для ведения поисково-разведочного бурения.

В настоящее время происходит интенсивное освоение Арктики. Одной из важнейших задач при этом является строительство различных шельфовых сооружений с целью проведения разведочного бурения для поиска полезных ископаемых, таких как нефть и газ, а также с целью геологоразведки, сейсморазведки, метеорологических исследований. Примером таких сооружений являются искусственные ледовые острова, процесс строительства которых включает в себя множество операций, требующих расчетного обоснования.

В России в настоящее время затруднена добыча полезных ископаемых мелководной части арктического шельфа о как климатическими факторами, так и слаборазвитой инфраструктурой регионов. Поэтому на мелководных акваториях в связи с ограниченным сроком летней навигации имеет смысл в качестве опорного основания для поисково-разведочного бурения использовать ледовые острова, образуемые путем послойного утолщения естественного ледового покрова до толщины, достаточной, чтобы выдержать вес технологического оборудования. По способу удержания ледовые острова подразделяются на:  плавучие;  опирающиеся на грунт. Использование льда в качестве вспомогательного материала для нужд морской разведки нефти и газа началось в 1973 году на разведочной скважине Hecla в канадском секторе Арктики.

Плавучий ледовый остров был создан на основе припайного льда путем послойного налива морской воды. В период с 1973 по 1986 год в канадском секторе Арктики было успешно пробурено 38 скважин с плавучих ледовых островов на глубинах до 500 м.

Брызговой лед начал использоваться для строительства плавучих ледовых островов в 1984-85 г. на острове Cape Alison и в 1985-86 г. на острове North Cornwall (рис. 1.) [1].

Рис. 1. Схема плавучего ледового острова Cape Alison.

В российской практике можно отметить использование схожих технологий:

 полярные станции «Северный полюс»;

 ледовые дамбы для отстоя судов в зимний период;

 ледовые дороги и выгрузки на припай;

 ледовые мосты через сибирские реки (к примеру – переправа через р. Амур в 1930-40 гг.);

 ледовые причалы (м. Шмидта).

Однако при наличии многочисленных результатов исследований ледовые острова не нашли применения в нефтегазовой отрасли. Последний эксперимент по строительству ледового острова для целей поисковоразведочного бурения проводился в районе мыса Харасавэй вначале 1981-83 гг. Ледовые острова обладают рядом преимуществ по сравнению с искусственными гравийными островами, особенно в отношении экологических и экономических аспектов. Главным преимуществом является использование морской воды как основного конструкционного материала, её доступность в неограниченном количестве.

Ликвидация гравийного острова зачастую обходится дороже, чем его строительство. В свою очередь ликвидация ледового острова происходит естественным путем и оказывает меньшее негативное влияние на окружающую среду при учете попадания в акваторию регламентированного предельного количества механических добавок, использованных при строительстве. Несмотря на значительные преимущества, использование ледовых островов ограничивается малыми глубинами и зимним периодом работ, скорости намораживания ограничиваются условиями окружающей среды. В основном, продолжительность жизненного цикла ледового острова ограничивается одним сезоном.

Целью данного исследования является выявление групп факторов, влияющих на продолжительность жизненного цикла ледового острова, выявление их взаимосвязей. Жизненный цикл ледового острова можно разделить на следующие этапы:

 Строительство ледяного массива на припайном льду;

 Эксплуатация;

 Ликвидация острова.

На протяжении всего жизненного цикла на ледовый остров влияют такие климатические факторы, как термическое и радиационное разрушение, волновая, ветровая эрозия, воздействие дрейфующих полей, колебания уровня воды,

вызванные приливно-отливными и сгонно-нагонными явлениями, придонные течения. На этапе строительства наиболее важным является выбор технологии намораживания, от которой зависит продолжительность строительства, физико-механические свойства искусственного льда. Необходимы расчет поперечной устойчивости сдвигу, сопротивления всплытию, поперечным нагрузкам от дрейфующих полей, расчет несущей способности ядра острова, расчет физико-механических свойств искусственного льда выше и ниже ватерлинии.

Технологии создания ледяного массива:

 метод послойного намораживания;

 метод распыления;

 блочный метод;

 метод объемного намораживания;

 комбинированный метод.

В процессе эксплуатации бурового оборудования следует учитывать тепловое влияние и вибрацию буровой шахты на ядро острова. На этапе демонтажа технологического оборудования следует учитывать снижение прочности, трещинообразование, усталость. К дополнительным способам увеличения срока службы ледового острова следует отнести армирование, гидро- и теплоизоляцию, создание ледозащитных сооружений, защиту основания острова от размыва грунта. Армирование ледяного массива позволяет повысить его прочностные характеристики путем добавления механических добавок в процессе намораживания. Таким образом, создается искусственный ледяной композитный материал. В качестве добавок используются песок, древесные опилки и стружки, бумага, синтетические волокна и другие материалы. Армирование также выполняется путем вмораживания секций стальных, капроновых или пеньковых канатов.
Гидро- и теплоизоляция по верхней и боковым поверхностям ледяного массива снижает воздействие термического разрушения и волновой эрозии . Для бурения скважины необходимо тщательно проанализировать перенос тепла на лед во время бурения.

Невнимание к этому вопросу раньше приводило к значительному таянию льда под буровой установкой и почти к полной потере устойчивости. Изолирование (пассивное или активное) должно применяться в случае, если длительность буровой программы больше недели. Пассивные системы используют изоляцию, а активные системы используют раствор соли, постоянно нагнетающийся через отверстие между обсадной трубой и технической колонной. На акваториях с тяжелой ледовой обстановкой для предотвращения навалов льда на вспомогательную площадку острова, а также для сохранения целостности кромки применяется создание ледозащитных сооружений по периметру острова. Также производится защита основания острова от размыва грунта. Снижение продолжительности строительства возможно достичь при вмораживании блоков полиуретановой пены, обладающей низкой плотностью. Такая мера позволяет существенно снизить объем намороженного льда.

1.1 Актуальность строительства ИЛО

На сегодняшний день активно развивается нефте, газодобывающая промышленность нашей страны: осваиваются различные месторождения в Арктике (район пос. Сабетта, Утреннее месторождение и т.д.), требующие развития портовой инфраструктуры. В результате ретроспективного анализа правительственных программ по развитию российской экономики и промышленности было выявлено, что в настоящее время одной из приоритетных задач является улучшение социально-экономической сферы деятельности в арктических регионах.

О необходимости активизации геологоразведочных работ нефтегазовых компаний на шельфе Арктики для осуществления индустриального, экономического и инфраструктурного развития северных регионов заявляли как глава РФ В. В. Путин, так и министр природных ресурсов и экологии РФ С. Е. Донской на форуме «Арктика — территория диалога» в 2016–2017 годах.

Существующие в настоящее время методы и техно - логии добычи полезных ископаемых приводят к формированию техногенных ландшафтов. Разработка и добыча полезных ископаемых в Арктике наносит существенный урон экосистеме в целом — помимо деформаций подводной поверхности Земли наносит - ся существенный ущерб водным биоресурсам. Для решения этих проблем необходимо осуществить поиск биопозитивного исполнения сооружений, предназначенных для осуществления геологоразведки и добычи природных ресурсов. Строительство таких сооружений подразумевает собой также возможность рекультивации зоны застройки после завершения эксплуатации. Анализ и выбор решения этой задачи требует определенных условий, среди которых: наличие залежей нефти, геология территории, климатические параметры. Для выявления перспективной локации были проанализированы лицензионные участки крупнейших компаний по добыче природных ресурсов на шельфе России. При этом было обнаружено, что большое скопление таких участков находится на шельфе Карского и Баренцева морей, основная масса которых принадлежит ПАО «НК «РОСНЕФТЬ» (рис. 2)



Рис. 2. Лицензионные участки добычи нефти и газа ПАО «НК «РОСНЕФТЬ» в западной части Арктики
Обозначенная местность имеет следующие климатические и геологические параметры:

• Центральное Карское плато имеет глубины до 50 м;

• дно мелководья покрыто песчанистым илом и песками с различными размерами фракций; • льдообразование начинается в осенний период;

• соленость в мелководных районах составляет ≈ 34 о/оо;

• to воды зимой ≈ –1,8 о С;

• to воды летом ≈ 6 о С (в северной области ≈ 2 о С).

По результатам исследований опыта проектирования прошлых лет, анализа существующих программ по развитию шельфа, мониторинга современных проектов строительства шельфовых сооружений, оценки геологических и климатических параметров арктических зон было определено возможное решение по - ставленной проблемы — использование искусствен-ных ледовых островов гравитационного типа (далее — ИЛО) (рис. 3)



Рис. 3 Остров фирмы Esso Canada’s в Канадской части моря Бофорта
Как было изложено выше, одним из важнейших критериев при выборе типа сооружения является экологичность и возможность рекультивации.

Из таблицы видно, что ИЛО (гравитационного типа) обладает такими достоинствами в отличие от стационарных буровых платформ и искусственных грунтовых островов.

Такие качества, как низкая материалоемкость, технологичность и безопасность строительства, дают преимущество ИЛО перед подвижными буровыми платформами.

Хотя последние могут эксплуатироваться в течение длительного срока и возводиться в любое время года, при этом возможны остановки работ в условиях сильных динамических воздействий. Бесперебойность работы ИЛО обеспечивает высокую конкуренцию плавучим буровым платформам, а низкая стоимость строительства и быстровозводимость делают такие сооружения наиболее перспективными с точки зрения экономической эффективности.

1.3 Восточно-Сибирское море

ВОСТО́ЧНО-СИБИ́РСКОЕ МО́РЕ, ок­ра­ин­ное мо­ре Сев. Ле­до­ви­то­го ок. у сев.-вост. бе­ре­гов Азии, ме­ж­ду Но­во­си­бир­ски­ми о-ва­ми и о. Вран­ге­ля. На за­па­де гра­ничит с м. Лап­те­вых, со­еди­ня­ясь с ним про­ли­ва­ми: Дмит­рия Лап­те­ва, Эте­ри­кан и Сан­ни­ко­ва, на вос­то­ке – с Чу­кот­ским м., с ко­то­рым со­еди­ня­ет­ся прол. Лон­га. Сев. гра­ни­ца про­хо­дит по краю ма­те­ри­ко­вой от­ме­ли, при­мер­но по изо­ба­те 200 м (79° с. ш.). Пл. 913 тыс. км2, объ­ём 49 тыс. км3. Наи­боль­шая глу­би­на 915 м.

Бе­ре­го­вая ли­ния из­ре­за­на от­но­си­тель­но сла­бо. За­ли­вы: Ча­ун­ская гу­ба, Ко­лым­ский зал., Ому­лях­ская и Хром­ская гу­бы. Ост­ро­ва: Но­во­си­бир­ские, Мед­ве­жьи, Ай­он и Ша­лау­ро­ва. Не­ко­то­рые ост­ро­ва це­ли­ком сло­же­ны из ис­ко­пае­мо­го льда и пес­ка, и под­вер­га­ют­ся ин­тен­сив­но­му раз­ру­ше­нию. В мо­ре впа­да­ют круп­ные ре­ки: Ко­лы­ма, Ала­зея, Ин­ди­гир­ка, Хро­ма.

По­бе­ре­жье зап. час­ти мо­ря (до р. Ко­лы­ма) – низ­мен­ное и сло­же­но веч­но­мёрз­лы­ми ал­лю­ви­аль­но-мор­ски­ми от­ло­же­ния­ми чет­вер­тич­но­го воз­рас­та, вклю­чаю­щи­ми лин­зы ис­ко­пае­мо­го льда. Вост. по­бе­ре­жье (от р. Ко­лы­ма до прол. Лон­га) го­ри­стое, мес­та­ми об­ры­ви­стое, сло­же­но ко­рен­ны­ми по­ро­да­ми; здесь раз­вит де­ну­да­ци­он­ный тип бе­ре­гов.

1.4 Рельеф и геологическое строение дна

В.-С. м. рас­по­ло­же­но в осн. в пре­де­лах шель­фа, 72% пло­ща­ди его дна име­ют глу­би­ны до 50 м. Шельф рас­по­ло­жен в пре­де­лах Сев.-Аме­ри­кан­ской ли­то­сфер­ной пли­ты. Под­вод­ный рель­еф шель­фа, об­ра­зую­ще­го ло­же мо­ря, пред­став­ля­ет со­бой рав­ни­ну, сла­бо на­кло­нён­ную с юго-за­па­да на се­ве­ро-вос­ток. Дно зап. час­ти мо­ря – пло­ская мел­ко­вод­ная рав­ни­на, здесь рас­по­ло­же­на Но­во­си­бир­ская от­мель. В юж. час­ти от­ме­че­ны не­глу­бо­кие же­ло­ба – сле­ды древ­них реч­ных до­лин до­лед­ни­ко­во­го и лед­ни­ко­во­го вре­ме­ни. Наи­боль­шие глу­би­ны на­хо­дят­ся в сев.-вост. час­ти.
Дно мо­ря сло­же­но склад­ча­ты­ми ком­плек­са­ми (ме­зо­зой­ски­ми на юге и, воз­мож­но, бо­лее древ­ни­ми на се­ве­ре), рас­се­чён­ны­ми позд­не­ме­зо­зой­ски­ми риф­то­ген­ны­ми струк­ту­ра­ми и пе­ре­кры­ты­ми ма­ло­мощ­ным чех­лом кай­но­зой­ских осад­ков. Совр. дон­ные осад­ки со­сто­ят в осн. из пес­ча­ни­сто­го ила, со­дер­жа­ще­го раз­дроб­лен­ные ва­лу­ны и галь­ку, при­не­сён­ные льдом.

1.4 Климат

Восточно-Сибирское море.

Кли­мат В.-С. м. арк­ти­че­ский. Зи­мой под влия­ни­ем Си­бир­ско­го мак­си­му­ма над мо­рем пре­об­ла­да­ют хо­лод­ные юго-зап. и юж. вет­ры. Ср. темп-ры воз­ду­ха в фев­ра­ле от –28 до –30 °С (ми­ним. –50 °С); в ию­ле в юж. час­ти от 3 до 7 °С, в се­вер­ной – от 0 до 2 °С. В лет­нее вре­мя по­го­да над В.-С. м. пре­им. пас­мур­ная с мел­ким мо­ро­ся­щим до­ж­дём, ино­гда мок­рым сне­гом; пре­обла­да­ют вет­ры сев. на­прав­ле­ний. Осе­нью на по­бе­ре­жье ско­рость сев.-зап. и сев.-вост. вет­ров уве­ли­чи­ва­ет­ся до 20–25 м/c; в уда­ле­нии от бе­ре­га си­ла штор­мо­вых вет­ров дос­ти­га­ет 40–45 м/с, уси­ле­нию вет­ра спо­соб­ст­ву­ют фё­ны. В год вы­па­да­ет 100–200 мм осад­ков.

1.5 Гидрологический режим

Ма­те­ри­ко­вый сток в В.-С. м. срав­ни­тель­но не­ве­лик и со­став­ля­ет ок. 250 км³/год, из них сток Ко­лы­мы 123 км³/год, Ин­ди­гир­ки 58,3 км³/год. Весь реч­ной сток по­сту­пает в юж. часть мо­ря, 90% – в лет­нее вре­мя.

Осн. часть В.-С. м. за­ня­та по­верх­но­ст­ны­ми арк­тич. во­да­ми. В при­ус­ть­е­вых рай­онах рас­про­стра­не­ны во­ды, об­ра­зо­ван­ные в ре­зуль­та­те сме­ше­ния реч­ной и мор­ской вод. Зи­мой вбли­зи усть­ев рек темп-ра по­верх­но­ст­ных вод из­ме­ня­ет­ся от –0,2 до –0,6 °С, а у сев. гра­ни­цы мо­ря от –1,7 до –1,8 °С. Ле­том рас­пре­де­ле­ние темп-ры по­верх­но­ст­ных вод обу­слов­ле­но ле­до­вой об­ста­нов­кой.

В за­ли­вах и бух­тах 7–8 °С, в сво­бод­ных ото льда райо­нах 2–3 °С, а у кром­ки льда ок. 0 °С. Со­лё­ность по­верх­но­ст­ных вод воз­рас­та­ет с юго-за­па­да на се­ве­ро-вос­ток от 10–15‰ вбли­зи усть­ев рек до 30–32‰ у кром­ки льда. Б. ч. го­да В.-С. м. по­кры­то льдом. В вост. час­ти пла­ву­чие льды ос­та­ют­ся у бе­ре­гов да­же ле­том. Ха­рак­тер­ная осо­бен­ность льдов – раз­ви­тие при­пая, ко­то­рый наи­бо­лее ши­ро­ко рас­про­стра­ня­ет­ся в зап. мел­ко­вод­ной час­ти мо­ря, где его ши­ри­на дос­ти­га­ет 600–700 км; в центр. райо­нах – 250–300 км, к вос­то­ку от мы­са Ше­лаг­ский он за­нима­ет уз­кую при­бреж­ную по­ло­су 30–40 км. К кон­цу ле­та тол­щи­на при­пая 2 м. За при­па­ем рас­по­ла­га­ют­ся дрей­фую­щие льды – од­но­лет­ние и дву­лет­ние, тол­щи­ной 2–3 м; дрейф льдов за­ви­сит от цир­ку­ля­ции возд. масс. На севе­ре встре­ча­ет­ся мно­го­лет­ний арк­тич. лёд.

В зап. час­ти мо­ря ме­ж­ду при­па­ем и дрей­фую­щи­ми льда­ми су­ще­ст­ву­ет мно­го­лет­няя по­лы­нья, по ко­то­рой про­хо­дит Сев. мор. путь. Су­ще­ст­во­ва­ние по­лы­ньи зи­мой свя­за­но с от­жим­ны­ми вет­ра­ми и при­лив­ны­ми те­че­ния­ми. В вост. час­ти при­пай смы­ка­ет­ся с дрей­фую­щи­ми льда­ми и по­лы­нья за­кры­ва­ет­ся. Те­че­ния об­ра­зу­ют циклоны. кру­го­во­рот; в сев. час­ти те­че­ние на­прав­ле­но на за­пад, в юж­ной – на вос­ток. При­ли­вы пра­виль­ные по­лу­су­точ­ные, ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний уров­ня до 25 см.

2.Технологический расчёт ледового искусственного острова в условиях Восточно-Сибирского моря

2.1 Методика устройства ледового острова

В предлагаемом методе мы используем ледогенераторы, которыми набрызгиваем лед. После чего для уплотнения льда мы используем насосы для заливки воды, повышая плотность льда с 400 кг/м3 до порядка 900-950 кг/м3. В результате заливки водой поверхности нам необходимо ждать, чтобы вода набрала достаточную прочность, если же мы используем снег как заполнитель для воды, то процесс замерзания воды происходит быстрее, что ускоряет сроки возведения ледового острова.

Чтобы сооружение село на дно и смогла нести нагрузку, следует так же учитывать поверхность дна. Уклон дна не должен превышать 0,001.

2.2. Расчет времени строительства, потребляемой энергии и стоимости

Исходные данные:

Диаметр острова - 100 метров

Высота острова - 9 метров

Плотность набрызганного льда - 400 кг/м3

Продолжительность строительства - 40 дней

Объём намороженного льда одной пушкой (табл.2) - 30 м3

Объём воды производимый одним насосом (табл.3) - 30 м3

Потребляемая энергия одного ледогенератора - 6 кВт

Потребляемая энергия одного насоса - 3,9 кВт

Стоимость одного ледогенератора - 428 800 рублей

Стоимость одного насоса - 230 005 рублей

Таблица 2 - Характеристики ледогенератора ESG-430

Таблица 3 - Основные данные насоса SP-30-1

Расчет объёма острова:

	Ледовый остров
Площадь основания	7850
Обьем искуственного острова	70650

Расчет количества требуемого льда и воды:

Объём льда:

Vльда = Vострова * p;

где Vострова - объём острова, p - плотность

Vльда = 0.4*70650 = 28260 м3

Объем воды:

Vводы = Vострова - Vльда;

где Vострова - объём острова, Vльда - объем льда.

V = 70650-28260 = 42390 м3

Остров необходимо заморозить в максимально возможные короткие сроки, чтобы для разведочного бурения было достаточно времени.

Продолжительность намораживания острова принят 40 дней.

Количество льда, которое может наморозить ледогенератор за сутки:

Vнам.льда = N * t;

где N — это производительность ледогенератора, t - время работы

Vнам.льда=24*30 = 720 м3

Продолжительность работы, чтобы набрызгать лед:

n = Vльда/Vнам.льда

где Vльда - общий объем льда, Vнам.льда - объем льда который может наморозить один ледогенератор.

n = 28260/720 = 40 дней

Необходимо добавить еще несколько ледогенераторов чтобы успеть в поставленные сроки, так как необходимо учесть время на замерзание воды, а также технологические процессы.

Примем 4 снегогенератора расположенных как показано на рисунке 4. Дальность набрызга ледогенератора составляет 50 метров (табл. 2). Таким образом мы сможем перекрыть все части острова.

Рассчитаем продолжительность необходимую для набрызгивания льда.

Vв.нам.льда. = Vнам.льда * n

где Vнам.льда - объем намораживаемого льда одной пушкой, n - количество пушек

Vв.нам.снега=720*4 = 2880 м3

N = Vльда/Vв.нам.снега

где Vв.нам.льда - объем намораживаемого льда всеми пушками, Vльда - общий объем льда

N = 28260/2880 = 10 дней

Количество воды, которое может разлить 1 насос в сутки:

Vводы = N * t;

где N — это производительность насоса, t - время работы

Vводы=30*24 = 720 м3 в сутки

Продолжительность работы насоса:

N = Vльда/Vводы

где Vводы - объем воды, разливаемый один насосом, Vльда - общий объем льда

N = 42390/720 = 59 дней

Добавим количество насосов, чтобы уложиться в сроки.

Vв.воды. = Vводы * n

где Vводы - объем разлитой воды одним насосом, n - количество насосов

Vв.воды. = 720*4 = 2880 м3

N = Vльда/Vв.воды

где Vводы - объем воды, разливаемый всеми насосам, Vльда - общий объем льда

N = 42390/2880 = 15 дней

Необходимо также учесть время на установку арматуры и перестановку оборудования.

Примем коэффициент на прочие работы 1.2.

Итого:

N = 30* 1.2 = 36 дней.

Время необходимое для заливки острова 100 метров в диаметре и 9 метров высотой - 36 дней.

Необходимо учесть количество необходимой энергии.

Определим количество энергии, которое потребят все ледогенераторы в сутки:

Pсут = n*t*Pчас

где n - количество ледогенераторов, t - время работы ледогенератора, Pчас - количество потребляемой энергии в час ледогенератором.

Pсут = 6 * 24 * 4 = 576 кВт

Требуемая энергия на все время работы:

Pall1 = Pсут*N

где Pсут = количество энергии, которое потребляют все ледогенераторы в сутки, N - продолжительность работы ледогенератора

Pall = 576 * 10 = 5760 кВт

Рассчитаем количество энергии необходимое для насосов.

Определим количество, которое потребляет все насосы за сутки:

Pсут = n*t*Pчас

где n - количество насосов, t - время работы насоса, Pчас - количество потребляемой энергии в час насосом.
Pсут = 3,6* 24 * 4 = 345,6 кВт

Требуемая энергия на все время работы:

Pall = Pсут*N

где Pсут = количество энергии, которое потребляют все насосы в сутки, N - продолжительность работы ледогенератора

Pall2 = 345,6 * 15 = 5184 кВт

Общее количество энергии необходимое для намораживания острова:

P = Pall1+ Pall2

Pall = 5184+5760 = 10 944 кВт.

Рассматривать потребление воды снегогенератором и насосами не имеет смысла, так как оба они берут воду при помощи шлангов из океана. Шланги требуется утеплить во избежание замерзания в периоды, когда снегогенератор или насос, не используется. Для утепления шлангов можно воспользоваться минеральной ватой с фольгированной стороной или любым другим видом утепления.

Также необходимо рассчитать экономическую составляющую проекта и рассчитать примерную стоимость оборудования с учетом всех затрат.

Стоимость одного снегогенератора 661 700 рублей. Данная стоимость указана в максимальной комплектации, стоимость более дешевой версии - 428 800 рублей, что указано на их сайте[7].

Общая стоимость всех снегогенераторов:

Свсех ген. = Содн. ген.*n

где Содн. ген. - стоимость одного ледогенератора, n - количество ледогенераторов

С = 428 800 * 4 = 1 715 200 рублей

Стоимость одного насоса 230 005 рублей [8].

Общая стоимость всех насосов:

Свсех нас. = Содн. нас.*n

где Содн. нас. - стоимость одного насоса, n - количество насосов
С = 230 005 * 4 = 920 020 рублей

Общая стоимость оборудования:

Собщ = Свсех. ген.+ Свсех нас.

Собщ. = 920 020 + 1 715 200 = 2 635 020 рублей.

Необходимо заложить также деньги на прочие затраты (шланги, комплектующие), примем это как коэффициент от общей суммы. Кз = 1,15

С = 2 635 020 * 1,15 = 3 030 273 рублей.

Заключение

В курсовой работе я рассмотрел один из возможных способов создания искусственного ледяного острова. Сделал расчет времени строительства острова с учетом времени на замерзание каждого намораживаемого участка. Провел расчет потребления энергии, а также рассчитал примерную стоимость оборудования и комплектующих для наморажимания острова. Использованные данные требуют уточнения под конкретный год производства.

Предложенный в ходе работы метод имеет ряд преимуществ и ряд недостатков. Преимуществом является скорость возведения острова и простота оборудования. Недостатками является обледенение оборудования, а также при более низких температурах не полное проникновения воды в толщу набрызганного льда. Предложенная комбинация двух методов является неплохой альтернативой, другим существующим методам.

Список использованной литературы

1.Макеенко В.И., Мясковский Е.Г., Мирзоев Д.А. Искусственный намораживаемый остров // Патент, номер патента: 1165741, 1981 г.

2. Шарапов Д.А., Шхинек К.Н., Большев А.С. Горизонтальные ледовые нагрузки на вмерзшие сооружения // Научно-технический сборник российского морского регистра судоходства, 2012

3. Горгуца Р. Ю., Окунев С. Н., Соколов А. В. Обеспечение устойчивости и прочности ГТС в условиях Крайнего Севера с применением сезонно действующих систем замораживания грунтов // ГТС водного транспорта. Проектирование, строительство, 2014 г

4. Официальный сайт ПАО «НК «РОСНЕФТЬ» URL: https://www.rosneft.ru/business/Upstream/offshore

5. Курило Е. Ю., Павлов А. М., Иванов М. О., Шарапов Д. А. Целесообразность использования искусственных ледовых островов в арктических условиях для разведочного бурения // СИНЕРГИЯ НАУК, 2016 г

6. Симаков Г. В., Шхинек К. Н., Смелов В. А., Марченко Д. В., Храпатый Н. Г. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе // 1989 г. С. 328.

7. Шхинек К. Н., Погорелова А. Ю. Влияние управления ледовой обстановкой на нагрузки на четырехопорное сооружение // XLII Неделя науки СПБГПУ. Материалы Научно-практической конференции c международным участием. Научно-образовательный центр «Возобновляемые виды энергии и установки на их основе», 2014 г. С.

8. Шарапов Д. А., Шхинек К. Н., Большев А. С. Горизонтальные ледовые нагрузки на вмерзшие сооружения // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства, 2012 г.