ТАНКЕРЫ И ОПЕРАЦИИ НА ТАНКЕРАХ.. Танкеры и операции на танкерах. Танкеры классификация и особенности
 Скачать 1.78 Mb.
|
|
ТАНКЕРЫ И ОПЕРАЦИИ НА ТАНКЕРАХ. ТАНКЕРЫ: КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ  Появление танкерного флота явление относительно новое. Первые танкеры появились в конце XIX в. До этого времени технические решения не позволяли перевозить в трюмах большие количества наливных жидкостей, таких как нефть. Да и рынки не требовали таких перевозок, спрос на нефть удовлетворяла местная переработка и перевозки наземным транспортом. В конце XIX в. возрос спрос на нефть в связи с развитием энергетики в целом ряде стран, и технологические инновации позволили строить суда нового класса – танкеры, предназначенные для перевозки в трюмах больших количеств сырой нефти и нефтепродуктов. Так начал развиваться этот отдельный специализированный класс судов. Низкие цены на постройку и фрахт танкеров способствовали развитию морской торговли нефтью и нефтепродуктами на дальние расстояния. Спрос на перевозку наливных грузов, таких как нефтепродукты и неочищенная нефть, вызвало рост размерений и грузовместимости танкеров.  Рис.1. Классификация танкеров в зависимости от перевозимого груза. Источник Рост размерений танкеров для дальних перевозок оказался ограничен размерами шлюзов двух каналов, через которые проходят основные маршруты – Суэцкого и Панамского, а также Малаккского пролива. Спрос вызвал необходимость расширения шлюзов Панамского канала, что привело к делению танкеров на уже существующие танкеры класса «старый Panamax» и строившиеся уже с учетом новых размеров шлюзов «новый Panamax» (см. рис. 2).  Рис. 2. Расположение основных каналов, ограничивающих рост размерений танкерного флота, и соответствующие предельные размерения для каждого класса танкеров Однокорпусные танкеры постройки 1970-80 гг. по всему миру были заменены двухкорпусными танкерами, конструкция которых предотвращает загрязнение окружающей среды.  Рис. 3. Развитие конструктивных технических решений, предотвращающих загрязнение окружающей среды при повреждениях корпуса танкера. Oil - нефть; Ocean - океан; Steel 1-1/2” (orlessthick) – сталь толщиной 1-1/2” (или меньше); Bulkheads - переборки; Protectivespace – защитное пространство; Cargotanks – грузовые танки; SingleBottom – одинарное дно; On a single-bottomtanker, onlyonelayerofsteelmeasuring 1-1/2” inchesthickseparatesoilfromtheocean – у танкера с одинарным дном только один слой стали толщиной 1-1/2” разделяет перевозимую нефть и океан; Doublebottom – двойное дно. Двойное дно не предотвращает разлив нефти, но даже в самом тяжелом случае, как например с танкером “ExxonValdez”, по заявлениям экспертов, оно может уменьшить количество нефти попавшее в океан.Mid-deck - танкер с промежуточной палубой. У танкера с промежуточной палубой нижние танки имеют одинарное дно и при посадке судна на мель некоторое количество нефти попадет в океан. Но суда данного проекта должны быть лучше защищены от столкновений, чем танкеры с двойным корпусом, хотя практических подтверждений этому нет. Doublehull – двойной корпус. Суда с двойным корпусом обеспечивают лучшую защиту груза за счет двойного дна и двойных бортов. У танкера с двойным корпусом расстояние между бортом и продольными переборками должно составлять 1/15 ширины танкера или от 2 до 2,9 м. Принципиальная схема конструкции танкера предельна проста. Как это показано на рис.4 и 5.  Рис. 4. Принципиальная схема конструкции танкера (поперечное сечение Oiltanker (Frontview) – танкер (вид спереди); Centercutview – поперечный разрез по центру судна; Doublehull – двойной корпус; Oiltanks – нефтяные танки; SegregateBallasttank – отдельные балластные цистерны.  Рис. 5. Принципиальная схема конструкции танкера (вид сбоку). Oiltanker (sideview) – танкер (вид сбоку); Bridge – мостик; FuelTank – топливная цистерна; Engineroom – машинное отделение (МО); PumpRoom – насосное помещение; DoubleHull – двойной корпус; Empty – пустые отсеки; OilTanks – нефтяные танки. При постройке танкера также предусматриваются максимально возможные меры для обеспечения безопасности. В основном, это повышенные требования к прочности корпуса и грузовых танков и отсутствию протечек груза при аварии.  Рис. 5. Конструкция современного танкера. Данный танкер класса ULCC необычен, поскольку имеет двухвальную установку, приводящую его в движение, включающую два двигателя и два гребных винта, а также два руля. Mooringwinches – швартовные лебедки. Монтаж надстройки над МО экономит затраты при постройке. Трубопроводы горячей воды и электрокабели могут быть проложены прямо от МО; Radar - радар; Cabins - каюты; Cargopumproom – помещение погрузочных насосов; Navigationdeck – навигационная палуба; Helicopterlandingpad – вертолетная площадка; Thesepipescarrywaterforcleaningthetanksandfirefighting – эти трубопроводы могут подводить воду для очистки танков и противопожарной системы;Anchorwindlass – якорный брашпиль; Mooringwinch – швартовная лебедка; Tankhatches – люковые закрытия над танками; Dischargingandloadingpoints – пункты приема груза и выгрузки: Hydrauliccranesliftshorehoseswhichdischargeandloadcargo – гидравлические краны поднимают береговые шланги для разгрузки и приема груза; Oilcargotanks – нефтяные грузовые танки; Engineroom - МО; Steamturbines – паровые турбины; Twofive-bladedpropellersdrivetheshipforward – два пятилопастных гребных винта движут судно вперед. Каждый винт весит 53 тонны и размером с трехэтажное здание; Rudders - рули. Основные вопросы, возникающие при постройке танкера: Обводы корпуса Обводы корпуса любого судна являются одной из важнейших его характеристик. Конструкция танкера для перевозки нефтепродуктов является конструкцией, зависящей от веса груза – weight-based, то есть размерения судна связаны непосредственно с весом перевозимого груза. (Для других классов судов, например, для контейнеровозов, конструкция может быть зависящей от объема перевозимого груза - volume-based), где размерения определяются объемом грузового пространства, грузовых трюмов). Поскольку желательно, чтобы вес перевозимого за одно плавание груза, в данном случае – нефти, был максимально возможным, необходимо предусмотреть максимально возможные размеры пространства под грузовые танки. Обычно танкеры движутся с относительно малой скоростью хода, поскольку груз не является скоропортящимся, как в случае перевозки пищевых продуктов, Все эти упомянутые факторы и учитываются при проектировании обводов корпуса танкера. Говоря другими словами, танкер обладает более высоким запасом плавучести (CoefficientofBuoyancy) по сравнению с судами других классов. Общее расположение Наиболее важным чертежом в процессе проектирования танкера, который, собственно, и определяет конструкцию танкера, является чертеж общего расположения (GeneralArrangementDrawing). На рис. 6 показан этот чертеж общего расположения отсеков, помещений, систем и оборудования, вид сбоку. На нем показано расположение всех внутренних отсеков судна, шпангоут за шпангоутом, переборок и других основных конструкций набора судна.  Рис. 6. Чертеж общего расположения отсеков и помещений танкера для перевозки нефтепродуктов Некоторые из конструктивных деталей судна понятны из данного чертежа. Грузовые танки (oiltanks - C.O.Ts) обычно имеют одинаковые размерения, определяемые проектировщиком на начальной стадии проектирования, в зависимости от общего веса груза, перевозимого судном. Доступ к каждому танку обеспечивается отдельно посредством трапов или лифтов. Машинное отделение (МО) и надстройки обычно расположены в кормовой части судна. Но особое помещение, отсутствующее на судах других классов, - насосная станция, обычно расположена перед МО. В ней размещаются все насосы, требующиеся для погрузочно-разгрузочных операций. Бульбообразный нос На сегодняшний день практически все танкеры имеют бульбообразный нос, что повышает эффективность при движении судна. Хотя танкеры являются тихоходными судами, бульбообразная носовая часть значительно снижает волновое сопротивление при движении судна. При этом геометрия носового бульба у танкеров значительно отличается от аналогичной геометрии бульба высокоскоростных судов.  Рис. 7. Три типа носового бульба при взгляде в корму. Существует три разновидности носового бульба, они представлены на рис. 7 (при взгляде с носа к корме судна Бульб типа "Дельта" имеет больший объем в нижней части. Эта особенность делает такие обводы носовой части судна более выгодными на судах с частым изменением уровня ватерлинии, так как больший объем в нижней части бульба обеспечивает ее погружение в воду при разном диапазоне уровней ватерлинии и условий нагрузки. Бульб типа "О" имеет максимальный объем в средней части. Такой тип бульба используется на судах с цилиндрическими обводами носовой части, например, для балкеров. Бульб типа "Nabla" имеет каплеобразную форму с большим объемом в верхней части. Бульб данного типа используется на судах, на которых особое внимание обращено на обеспечение мореходности, например на кораблях ВМФ. Большинство танкеров перевозят груз по маршруту, а возвращаются порожнем под балластом. Уровень ватерлинии при движении порожнем отличается от уровня ватерлинии в полном грузу. Но это частое изменение уровня ватерлинии требует, чтобы носовой бульб при любых условиях плавания был погружен в воду. Поэтому танкеры, как правило, имеют носовой бульб типа "Дельта". Проектирование набора танкера Конструктивный набор танкера зависит от класса и размерений танкера. Пока что многие из существующих малых танкеров для перевозки нефтепродуктов по внутренним водным путям и танкеров каботажного плавания имеют однокорпусной набор. Хотя правила MARPOL (MarinePollution) требуют двухкорпусной набор судна для всех судов длиной свыше 120 м, независимо от типа груза. Такие танкеры будут заменяются двухкорпусными. Переходной мостик является конструкцией, поднятой над палубой, и идущей вдоль всего танкера, этот мостик обеспечивает доступ ко всем грузовым танкам. Днищевая обшивка, листы палубы, и листы переходного мостика представляют собой детали продольного набора корпуса танкера и повышают прочность его корпуса в продольном направлении Бортовая обшивка на однокорпусных танкерах крепилась к шпангоутам поперечного набора. Причина использования конструкций поперечного набора для крепления бортовой обшивка заключалась в скоплениях остатков нефти на ребрах жесткости продольного набора. И тогда после откачки груза, некоторое количество нефтепродуктов оставалось в этих труднодоступных местах. Это имело два следствия: 1) это вело к загрязнению груза, 2) продолжительное накопление остатков груза вело к коррозии ребер жесткости набора. Набор двухкорпусных танкеров Как упоминалось ранее, все танкеры длиной более 120 м в настоящее время имеют двухкорпусной набор, предотвращающий загрязнение моря в случае аварий, в соответствии с правилами MARPOL. Танкеры классов "Panamax", "Aframax", "Suezmax", VLCC и ULCC имеют двухкорпусной набор. Основная причина использования двухкорпусного набора – предотвращение загрязнения среды при разливе нефти в случае аварии и повреждения корпуса.  Рис. 8. Набор двухкорпусного танкера в миделевой секции (поперечное сечение Stringer – стрингер; Floor – флор; Platebracket – кница; Innerbottom – внутренне дно; Intermediatestringer – промежуточный стрингер; Wingtank – бортовой танк; Longitudinalbulkhead – продольная переборка; Innerhull – внутренний корпус; Deck-transverseweb – подпалубный рамный шпангоут; Centretank – центральный танк; Transverse web – рамный шпангоут. На рис. 8. показано поперечное сечение продольного набора двухкорпусного танкера. В правой половине рис. 8. показан обычный шпангоут, к стрингерам крепятся листы внутренней и внешней обшивки. Центральный танк является грузовым танком, а бортовые цистерны являются цистернами балластной воды (segregatedballasttanks – SBT). Цистерны балластной воды для предотвращения коррозии покрывают эпоксидной смолой. Поперечный набор, представленный в левой части рис. 8, устанавливается через каждые три - четыре шпации, чтобы повысить прочность судна в поперечном сечении. Продольные ребра жесткости привариваются к шпангоутам. Стрингеры, крепящиеся к шпангоутам, дополнительно повышают прочность корпуса танкера. В настоящее время безотносительно к тому, какое классификационное общество одобряет конструкцию двухкорпусного танкера, корпусной набор танкера выполняется в соответствии с Правилами HarmonisedCommonStructuralRules – CSR для танкеров, разработанными международной ассоциацией классификационных обществ (InternationalAssociationofClassificationSocieties – IACS). Энергетическая судовая установка (СЭУ) танкера Поскольку танкеры являются относительно тихоходными судами (средняя макс. скорость хода составляет 15,5 узл) и не имеют пространственных ограничений для размещения двигателя, на них в качестве главных двигателей (ГД) могут использоваться крупные низкооборотные судовые дизельные двигатели. Двигатели данного типа занимают больше места, чем высокооборотные судовые двигатели, но обеспечивают более эффективную передачу мощности на гребной вал, и потери в редукторе отсутствуют, поскольку число оборотов в минуту вала двигателя соответствует числу оборотов в минуту гребного винта. Обычно на танкерах используют гребные винты большого диаметра с малым числом оборотов в минуту для повышения эффективности при движении судна. Бортовые системы танкера Танкеры имеют ряд бортовых систем, уникальных по своему назначению. Система подогрева груза:Танкеры, перевозящие неочищенную нефть, оснащаются такой системой, поскольку неочищенная нефть является вязкой и плотной жидкостью, особенно при низких температурах. Это может помешать работе насосов и движению жидкости по трубопроводам при погрузочно-разгрузочных операциях. Поэтому для поддержания приемлемой температуры и вязкости груза в трюмах используется специальная система подогрева. Система вентиляции грузовых танков: Грузовые танки практически никогда не бывают заполнены полностью, однако скопление воспламеняющихся и взрывоопасных газов в танках недопустимо. Соответствующая вентиляционная система позволяет избежать скопления опасных паров и газов в закрытых пространствах грузовых танков. Система контроля переполнения (OverflowControlSystem): Эта система использует датчики уровня и датчики давления для контроля уровня нефти в грузовых танках, чтобы уровень нефти при погрузочно–разгрузочных операциях не превышал предусмотренные пределы. Датчики, подающие сигналы тревоги, и сливные клапана входят в состав системы, чтобы предотвратить экстремальную ситуацию. Система подачи инертного газа: Пространство между свободной поверхностью груза в танке и верхними листами танка должно быть заполнено инертным газом для предотвращения доступа кислорода, чтобы избежать пожароопасной ситуации в случае скопления легко воспламеняющихся паров и газов. Это достигается постоянной подачей инертного газа и контролем за его уровнем в танках. Наиболее часто для этих целей используют аргон и двуокись углерода. Противопожарная система: Противопожарная система на борту танкера является одной из важнейших систем, необходима для обеспечения безопасности и должна быть спроектирована в соответствии с требованиями Правил MARPOL. Пожарные шланги, огнетушители, спринклерная система пожаротушения распределены по всему судну для тушения пожара в любой точке судна. Помещение с системой газового огнетушения, использующей двуокись углерода CO2, располагают над МО для заполнения помещения двуокисью углерода в случае пожара в МО.  Рис. 9. Внешний вид танкера в море Грузовые и балластные операции на танкере  В грузовом плане танкеров при производстве грузовых и балластных операций следует выполнять требования к остойчивости применительно непосредственно к самому судну и необходимость предотвращения образования опасных свободных поверхностей с возможной последующей потерей остойчивости судна по этой причине.До начала погрузки, выгрузки груза или балласта грузовой помощник капитана и представитель терминала обязаны официально подтвердить в соответствующем документе (чек-листе) факт готовности как танкера, так и терминала к безопасному выполнению этих операций, обязательно включающего в себя согласованный порядок взаимных действий по экстренному прекращению работ. Дебалластировка Слив балласта в береговые цистерны начинают с согласия терминала и после подтверждения того, что береговая система подготовлена к его приему. Балласт сливается таким образом, чтобы корпус судна не подвергался чрезмерному напряжению. На танкерах оборудованных системой инертного газа, взамен балласта откачиваемого из грузовых танков, должен закачиваться инертный газ так, чтобы содержание кислорода в атмосфере танка не превышало 8% по объему. Слив изолированного балласта за борт производится по типовой схеме дебалластировки при погрузке для каждого конкретного типа танкеров. Изолированный балласт (полностью или частично) может быть оставлен на борту судна при условии приема всего планируемого к погрузке груза полностью, при этом не превысив установленной грузовой марки из-за ограничения высоты надводного борта,погодных условий или каких-то других целей. Однако при этом не должна быть превышена максимальная осадка у данного причала и весовые нагрузки балласта учтены в расчете напряжений корпуса судна. Погрузка груза Погрузка у берегового причала начинается, когда все необходимые для работы клапаны терминала и танкера в грузовой системе открыты, а готовность судна подтверждена. Начальный поток, если это возможно, всегда должен быть пущен самотеком, при этом береговые насосы не запускаются до тех пор, пока система не будет проверена грузовым помощником капитана и донкерманом и с танкера не поступит сообщение, что груз поступает в предназначенные для него танки. Когда насосы запущены, постоянно контролируется непроницаемость соединения судна с берегом, пока не будут достигнуты согласованные интенсивность потока или давление. Центральный манифольд нефтеналивного танкера  Погрузку у рейдового причала (причальных бочек) начинают с подтверждения судном полного понимания системы связи, которая будет применяться для контроля над операцией. Дублирующая система связи должна находиться в постоянной готовности для немедленного использования при необходимости. После завершения погрузки с начальной минимально возможной скоростью потока груза,необходимой для проверки грузовой системы, скорость потока увеличивается до согласованной максимальной величины. Выставляют постоянную вахту для визуального наблюдения за морем поблизости от донного манифольда в целях обнаружения возможных протечек. В темное время суток, при условии безопасности и целесообразности, устанавливают яркий свет для освещения водной поверхности в направлении грузовых шлангов. Датчик радарного типа на палубе танкера  Для обеспечения качественного контроля за погрузкой/выгрузкой используются три стационарные дистанционные системы замеров груза с соответствующими сигнализациями: датчики радарного типа (принцип действия: подача сигнала – отражение – прием эхосигнала) с указателями пустот или взливов, температуры, интенсивности погрузки/выгрузки груза для каждого танка; датчик заполнения грузового танка на 95% (HighLevelAlarm); датчик заполнения грузового танка на 98% (HigherHighLevelAlarm). Датчики заполнения грузовых танков  Для ручного контроля уровня груза в танках и его качества применяются футштоки, пробники. Приборы для определения уровня и качества нефтегруза: футшток и электронный пробник HERMeticUTImeter  О намерении изменить интенсивность погрузки терминал обязан уведомить танкер. Перед завершением погрузки судну необходимо иметь заблаговременную информацию и учесть это во избежание разлива груза, что многим терминалам требуется «резервное» время для остановки насосов. Танкер обязан проинформировать терминал о времени окончания налива последней группы танков, и в положенный срок потребовать снизить интенсивность погрузки для эффективного контроля потока груза на борту. После завершения погрузки в отдельные танки, главные клапаны по возможности должны быть перекрыты с целью разделения загруженных танков двумя клапанами. Величина незаполненного объема время от времени контролируется для того, чтобы избежать перелива в результате возможной протечки клапанов или принятия неправильных действий. Количество клапанов,которые предстоит закрыть по окончанию налива, сводят к минимуму, а в свою очередь, все судовые клапаны не должны закрываться в направлении, противоположном потоку нефтепродуктов. До начала завершающего этапа погрузки у рейдового причала необходимо проверить средства связи судна с берегом. Там, где возможно, рекомендуется завершить погрузку самотеком. Если до полного окончания погрузки необходимо использование насосов, то их производительность в течение «резервного» периода времени должна быть отрегулирована так, чтобы береговые клапаны можно было перекрыть сразу же по требованию судна. Береговые регулирующие клапаны должны быть закрыты прежде, чем будут закрыты судовые клапаны. Содержимое судовых грузовых палубных линий, грузовых шлангов, частей системы трубопровода между береговым клапаном и судовым манифольдом сливается в грузовые танки. После окончания погрузки грузовой помощник капитана совместно с донкерманом должны проверить закрытие всех клапанов в грузовой системе и всех соответствующих отверстий танков, а также правильность настройки клапанов давления/вакуума. Выгрузка груза Выгрузка танкера при стоянке лагом у берегового причала начинается, когда береговые клапаны полностью открыты для приема груза в цистерны, причем прежде, чем открывают клапаны манифольда судна. Если существует вероятность того, что из-за расположения береговых цистерн выше уровня судового манифольда береговой трубопровод будет находиться под давлением, а в береговом трубопроводе не установлены регулирующие клапаны, то об этом танкер должен получить информацию; при этом клапаны манифольда судна не открывают до тех пор, пока в помповом отделении судна грузовые насосы не создадут требуемое давление. Выгрузку начинают с низкой интенсивностью и увеличивают ее до согласованной между обеими сторонами величины после того, как обеспечены условия перетекания груза из выгружаемых танков в предназначенные для него береговые цистерны. Перед началом выгрузки у рейдового причала должны быть проверены в действии все средства связи между судном и берегом. Танкер не должен открывать клапаны манифольда или запускать насосы пока не примет с терминала четкий сигнал о его готовности к приему груза. Выгрузка начинается с низкой интенсивностью и поддерживается до опробования системы, затем интенсивность выгрузки постепенно доводится до максимальной согласованной скорости потока или давления. Устанавливается постоянное наблюдение за морем в районе прокладки шлангов для обнаружения возможных утечек. Если целесообразно и безопасно, в темное время суток обеспечивают яркое освещение поверхности воды в районе грузовых шлангов. В течение выгрузки грузовой поток контролируется судном, при необходимости изменение его интенсивности, обязательно согласовывается с терминалом. По завершении выгрузки содержимое судовых грузовых палубных линий сливается в соответствующий танк и откачивается на берег, а затем грузовые шланги продуваются сжатым воздухом. После выполнения всех завершающих процедур грузовые танки инспектируются грузовым помощником капитана и представителями грузополучателя (терминала) на предмет обнаружения возможных остатков груза с составлением соответствующего акта. Балластировка Балластные операции согласовываются в письменной форме между представителями судна и терминала. Чтобы убедиться в том, что напряжения корпуса под воздействием веса балласта будут удовлетворительными,грузовой помощник капитана рассчитывает их допустимые пределы. Если производится балластировка грузовых танков с присутствующими в них углеводородными парами, то необходимо учитывать, что концентрация выделяемого при этом газа при смешивании с воздухом может находиться в диапазоне воспламенения;поэтому он выпускается через специальные газоотводные трубы одобренного типа. Танкер INGRID в порту Йосу  Запрещается прием балласта в грузовые танки с углеводородными парами через их палубные горловины или смотровые люки. Эксплуатация грузовых насосов при приеме балласта должна обеспечивать непопадание остатков нефтепродуктов за борт при открытом клапане забортной воды. Руководство терминала должно дать согласие заранее, если планируются одновременно перекачка груза и балласта,за исключением изолированного балласта. Прием изолированного балласта из-за борта производится по типовой схеме балластировки при выгрузке для каждого конкретного типа танкеров. |