Волжская государственная академия водного транспорта
Кафедра судовождения и безопасности судоходства
Практическая работа №6
По географии судоходства
«Перевозки нефтегрузов внутренним водным транспортом»
Выполнил студент группы С-11167
Мамедов Э.К.
Проверил: Кузин П.А.
Нижний Новгород 2013
Введение
Сегодня сложно, наверное, отыскать вид деятельности, в котором бы не были востребованы бы услуги по грузоперевозке. Импорт и экспорт самых разнообразных товаров, строительных материалов, еды, автомобилей - всё это требуется доставить по назначению и доставка должна происходить качественно и в срок.
Одним из самых широко применяемых способов перевозки является речная грузоперевозка. Это недорогой и экологически чистый вариант доставки грузов. Основными его плюсами являются феноменальная скорость доставки и большое количество тоннажа, которое речное транспортное судно может перевезти за один раз. Россия стоит на одном из первых мест в мире по протяжённости речных судоходных путей - более ста тысяч километров и 130 портов! Конечно, всё это крайне повышает эффективность речных грузоперевозок.
Рынок очень развитый, поэтому и конкуренция соответствующая: на данный момент главенствующее положение занимают несколько крупных компаний, в собственности у которых находятся земснаряды для добычи песчано-гравийных смесей и песка. Эти же компании арендуют у государства участки с месторождениями, ведь по закону в собственности они находиться не могут. Помимо крупных компаний, перевозками занимаются небольшие организации, обладающие своей устоявшейся клиентурой.
Главное достоинство теплохода - его экономичность: при большой загрузке он обладает очень маленьким расходом топлива, являясь просто незаменим для дальних транзитных перевозок. Маленькие толкачи для 2,5-3 тысячетонных барж более прожорливы, а большой состав способен перевозить за один рейс более 9 тысяч тонн груза.
Сравнивая речные перевозки с услугами железнодорожного транспорта, можно отметить: 8000 тонн, которые можно увезти за рейс на двух баржах соответствуют более 130 стандартным грузовым железнодорожным вагонам, причем себестоимость услуг по речным перевозкам намного меньше. Да, у железнодорожного транспорта есть одно неоспоримое преимущество: его использование возможно в течение всего года, тогда как речные перевозки ограничены временем судоходной навигации. Но говоря о строительстве, нужно помнить: его объемы в зимний период времени резко падают, и если заблаговременно запастись необходимым количеством стройматериалов, то потребность в подвозе новых зимой может и не возникнуть. Все-таки укладка дорог имеет сезонную специфику: если строить зимой, приходится использовать различные дополнительные добавки, что вызывает увеличение расходной части. Поэтому заказчики стараются перевезти как можно больше нерудных материалов (песок, щебень, гравий) в навигационный период, продолжительность которого целиком и полностью зависит от погодных условий.
Подводя итог, можно смело утверждать, что речные перевозки являются одним из наиболее удобных, а самое главное - экономичных способов транспортировки нерудных материалов на дальние расстояния.
Водные перевозки нефтепродуктов
Наличие большого количества судоходных рек, каналов и озер на территории России обусловило широкое развитие водных перевозок нефти и нефтепродуктов. Для некоторых экономических районов страны водный транспорт является основным средством перевозки нефти и нефтепродуктов. По своим экономическим показателям во многих случаях этот вид транспорта успешно конкурирует с трубопроводным.
Различают следующие типы нефтеналивных судов:
1) Танкеры речные;
2) Баржи речные.
Нефтеналивное судно состоит из жесткого стального каркаса, к которому крепится обшивка. Каркас судна выполнен из продольных и поперечных жестких связей (рис.1).
Продольные и поперечные переборки образуют наливные отсеки-танки, которые соединяются между собой через перекрываемые клинкетами отверстия, расположенные у днища. Открываются и закрываются клинкеты посредством маховика, выведенного на палубу.
Каждое нефтеналивное судно характеризуется следующими основными показателями:
1) Водоизмещение - вес воды, вытесненной груженым судном. Водоизмещение судна при полной осадке равно собственному весу судна и полного груза в нем;
2) Дедвейт - полный вес поднимаемого груза (транспортируемого и для собственных нужд);
3) Грузоподъемность - вес транспортного груза;
4) Осадка при полной загрузке;
5) Скорость хода при полной загрузке;
Отношение дедвейта к водоизмещению называется коэффициентом утилизации водоизмещения (для танкеров колеблется в пределах 0,65-0,75 и характеризует степень совершенства судна).
Существенное отличие конструкции нефтеналивных судов от других транспортных судов обусловлено особыми свойствами жидкого груза:
1) Жидкий груз, имеющий свободную поверхность, перетекает при крене на один борт, уменьшая устойчивость судна;
2) Удары жидкого груза при качке создают дополнительную нагрузку на переборки и борта;
3) Увеличение объема жидкого груза при повышении его температуры требует наличия свободного объема в танках при полной загрузке судна;
4) Повышенная пожарная опасность требует принятия некоторых противопожарных мер;
5) Необходимость применения специальных технологических трубопроводов и насосов для производства грузовых операций.
Для уменьшения вредного воздействия жидкого груза на устойчивость судна устанавливают продольные переборки. Поперечные переборки ставятся на расстоянии не более 12,5 м одна от другой. Это позволяет уменьшить удары жидкого груза в переборки при качке.
Рис. 1. Поперечный разрез корпуса танкера
Из всех типов нефтеналивных судов наибольшее распространение получил танкер - самоходное судно, корпус которого системой продольных и поперечных переборок разделен на отсеки. Различают носовой (форпик), кормовой (ахтерпик) и грузовые отсеки (танки). Для предотвращения попадания паров нефтепродуктов в хозяйственные и машинные отделения грузовые танки отделены от носового и кормового отсеков специальными глухими отсеками (коффердамами). Для сбора продуктов, испарения нефтепродуктов, регулирования давления в танках на палубе танкера устроена специальная газоотводная система с дыхательными клапанами.
Все грузовые танки соединены между собой трубопроводами, проходящими от насосного отделения по днищу танков. Различают грузовой и зачистной трубопроводы (рис. 2). Грузовые и зачистные приемники размещаются в наиболее глубокой части танка, у кормовой переборки, так как танкеры обычно имеют дифферент на корму.
Кроме грузовой и зачистной систем, грузовые танки оборудуются и другими технологическими трубопроводами и устройствами: подогревателями, установками для орошения, мойки палубы, вентиляции и пропаривания танков, средствами пожаротушения и др.
Погрузка и выгрузка танкера производятся с соблюдением следующих условий.
1) Для разгрузки корпуса танкера от опасных концентраций напряжений нефтепродукт (а при порожнем рейсе балласт) следует размещать по отсекам с учетом возможного равномерного распределения веса по длине судна. Загрузку и выгрузку танков необходимо производить по строго определенной очередности. Например, кормовую и носовую группы танков надо загружать равномерно;
2) Для предотвращения нормального крена судна бортовые танки следует загружать равномерно.
Рис. 2. Схема размещения нефтепроводов на танкере
Рис. 3. Схема откачки нефтепродуктов через вакуумный танк
При снижении уровня нефти в танках в конце выгрузки может произойти подсасывание воздуха, что приведет к резкому падению производительности вплоть до прекращения откачки вследствие срыва работы насоса.
Для устранения попадания воздуха в насосы на танкерах широко применяют откачку с помощью вакуум танков. Сущность этого способа состоит в том, что насосы откачивают продукт не отдельно из каждого танка, а из одного герметически закрытого танка, в котором поддерживается разрежение; из остальных танков продукт поступает в этот вакуумтанк самотеком за счет перепада давлений. В качестве вакуумного (рис. 3) используется танк 1, смежный с насосным отделением. Танк оборудуется дополнительным приемником 3, соединяющим его с насосом 4, а также клинкетами на газоотводных и других трубопроводах, подведенных к танку с палубы.
Перед началом выкачки вакуум танк отключают от всех трубопроводов и проверяют надежность герметизации. Затем через дополнительный приемник 3 из танка откачивают нефтепродукт, примерно на 2/3 высоты заполнения при этом в танке создается разрежение, равное 0,035 МПа. После этого продолжают откачку, сообщают вакуум танк с очередным грузовым танком, для чего открывают соответствующий клинкет 2 на грузовом трубопроводе. Переход на следующий танк по мере откачки нефтепродукта выполняется обычным переключением приемных клинкетов. Воздух, попадающий в грузовую магистраль, теперь уже не проникнет в насос, а останется в вакуум танке. По этому же принципу производится зачистка танков.
Величина разряжения в вакуум танке должна быть назначена с учетом давления насыщенных паров нефтепродукта при температуре откачки.
Если Р у >Р вак1
начнется кипение нефтепродукта в танке. Применение вакуум танков позволило сократить время выкачки нефтепродуктов на 20%.
При откачке воды балластной и после зачисток танков необходимо принимать специальные меры по предотвращению загрязнения моря нефтепродуктами. Согласно требованиям Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря нефтью вдоль берегов установлена зона шириной 100- 150 миль, где запрещается выбрасывать воды с содержанием нефтепродуктов. Нежелателен слив нефтяных остатков и в открытое море, поскольку, плавая на поверхности воды, они могут быть занесены ветром или течением в запретные зоны.
Для приема с судов воды, загрязненной нефтепродуктами, на нефтебазах предусматриваются специальные береговые емкости с очистными установками. Кроме того, большинство танкеров оборудованы специальными сепараторами.
По своим техническим показателям и условию плавания различают речные и озерные танкеры.
Речные танкеры имеют меньшую осадку, а следовательно, и ограниченную грузоподъемность. Строительство речных танкеров в настоящее время ведется по типовым проектам. Некоторые основные данные этих танкеров приведены в табл. 1.
Рис. 4. Самоходная речная баржа
Наличие на малых реках перекатов и незначительных глубин, особенно в летний период навигации, требует применения танкеров с минимальной осадкой. Величина наименьшей осадки, исходя из условий обеспечения нормальной работы двигателей, может быть доведена до 1,25 м (в этом случае грузоподъемность составит около 600 т). В I960 г. введен в эксплуатацию речной танкер грузоподъемностью 150 т с осадкой при полном грузе 1,12 м. Вместо танков применены четыре вставные цистерны, что позволяет перевозить четыре сорта нефтепродукта. Кроме того, на танкере размещается 10 т масла в таре.
Нефтеналивные баржи (рис. 4) получили широкое применение при речных перевозках. Внедрение метода толкания каравана барж вместо буксировки способствовало повышению экономичности речных перевозок.
Таблица 1. Основные данные речных танкеров
При этом способе толкаемые баржи счаливаются жестко, что обеспечивает лучшее использование попутного потока и лучшую маневренность. Этот прогрессивный способ проводки несамоходных барж позволил резко увеличить скорость хода каравана и сократить расход топлива.
Основные показатели некоторых эксплуатируемых несамоходных барж приведены в табл. 2.
Нефтяные гавани и причальные сооружения служат для производства нефти грузовых операций при водных перевозках. При сооружении нефтяных гаваней необходимо соблюдать следующие требования.
Таблица 2. Основные данные несамоходных речных барж
Минимальная глубина воды h min (в м) в гавани у причалов
Где Н o - наибольшая осадка судна (наиболее глубоко сидящего) в м;
h в - наибольшая высота волны в м.
1) Нефтяная гавань должна иметь достаточную акваторию для размещения необходимого числа причалов и для свободного маневрирования судов.
2) Нефтяная гавань должна быть надежно укрыта от господствующих ветров.
3) Для защиты водоема от загрязнения нефтепродуктами в гавани должны быть предусмотрены специальные меры на случай аварийного разлива.
В речной гавани нефтяные причалы размещаются параллельно берегу на расстоянии не менее 300 м от сухогрузных причалов. Речные причалы нефтебаз, как правило, размещают ниже по течению от населенных пунктов, крупных рейдов и мест постоянной стоянки флота, на расстоянии не менее 1000 м. При невозможности соблюдения этого условия речные причалы нефтебаз могут быть сооружены и выше по течению, но в этом случае указанное расстояние должно быть не менее 5000 м.
Количество причалов на нефтебазах определяется в зависимости от грузооборота нефтепродуктов различных сортов, с учетом грузоподъемности прибывающих судов, частоты прибытия и времени их обработки.
Причалы речных нефтебаз бывают стационарные и временные в виде плавучих понтонов или разборных деревянных эстакад, устанавливаемых на период навигации. Наиболее распространенным типом стационарного причала являются железобетонные «бычковые» причалы с насосной установкой внутри «бычка». На рис. 5 приведена схема стационарного «бычкового» причала. Причал состоит из следующих основных сооружений: причальные «бычки» для швартовки судов, центральный «бычок» для установки насосов и устройств для шланговки судов, отбойно швартовые палы, предназначенные для швартовки судов, подводящие эстакады для укладки технологических трубопроводов, соединяющие коммуникации нефтебазы с причалом, ледозащитные устройства, предохраняющие эстакаду от возможного разрушения во время ледохода.
Рис. 5. Речной «бычковый» причал на свайном основании
1 - швартово-отбойные палы из металлического шпунта; 2- переходные мостки; 3 - надстройка для размещения аппаратуры дистанционного управления и служебных помещений; 4 - железобетонный «бычок» с насосной станцией; 5 - железобетонные сваи «бычки»; 6 - помещение насосной; 7 - подводящая эстакада .
В настоящее время за рубежом широкое распространение получили рейдовые причальные буи для швартовки танкеров и перекачки нефтегруза. Это позволяет обходиться без сооружения дорогостоящих пирсов обычного типа для приема крупнотоннажных танкеров с большой осадкой. Причальные буи представляют собой плавучую конструкцию, установленную в определенной точке рейда при помощи якорей. Посредством гибких шлангов буи соединены с подводными нефтепроводами, проложенными к нефтебазе.
Примеры нефтеналивных теплоходов
«Волгонефть» проектов 550А и 1577
|
Параметр |
Величина |
|
М-ПР 2,5 ЭКО1 |
|
|
Место постройки проект 550А: |
«Иван Димитров» (Болгария, Русе) |
|
Место постройки проект 1577: |
Волгоградский судостроительный завод (Волгоград, СССР) |
|
Название судна / Год постройки: |
«Волгонефть-132» 1977 «Волгонефть-138» 1978 «Волгонефть-142» 1978 «Волгонефть-143» 1979 «Волгонефть-144» 1979 «Волгонефть-155» 1981 «Волгонефть-158» 1981 «Волгонефть-160» 1982 «Волгонефть-163» 1982 «Волгонефть-255» 1976 «Волгонефть-260» 1977 «Волгонефть-269» 1979 |
|
Главные размерения |
|
|
Длина максимальная, м |
|
|
Ширина габаритная, м |
|
|
Высота борта, м |
|
|
Скорость, узлы |
|
|
Водоизмещение |
|
|
Осадка, м (в море/в реке) |
|
|
Дедвейт, т (в море/в реке) |
|
|
Количество и мощность ГД, кВт |
|
|
Марка двигателя: |
|
|
Количество палуб |
|
|
Количество переборок |
|
|
Количество грузовых танков |
|
|
Кол-во манифольдов |
|
|
Объем грузовых танков, м³ |
|
|
Экипаж, чел. |
Нефтеналивные суда типа «Волгонефть» олицетворяют собой целую эпоху в истории отечественного судостроения и судоходства, как одни из первых в мире танкеров с двойным дном и двойными бортами. Если учесть, что проект 558 начал разрабатываться советскими конструкторами еще в конце 50-х годов прошлого столетия, то легко понять, насколько революционным было такое решение на то время.
Танкера типа «Великий» (проект 558 на Волгоградском заводе и проект 550 в Болгарии) строились с 1962 по 1971 год. Базовый проект был утвержден 26.06.1959. Всего построили около 80 судов исходного проекта. Позднее с учетом опыта эксплуатации в морских условиях были внесены изменения в устройства и системы, дельные вещи, снабжение, жилую надстройку. По откорректированному проекту стали строить танкера типа «Волгонефть 44» (с 1967 по 1979 год по проекту 1577 в СССР – около 70 единиц и с 1969 по 1982 год по проекту 550А в Болгарии – около 65 единиц).
Представляют собой однопалубные, двухвинтовые наливные суда смешанного река-море плавания с 8 грузовыми танками, двойным дном, двойными бортами, с баком и ютом, с кормовым расположением жилой надстройки, машинного отделения, переходным мостиком в ДП судна, наклонным форштевнем и крейсерской кормой. Предназначались для перевозки нефтепродуктов I, II, III, IV классов, в том числе требующих подогрева, без ограничений по температуре вспышке.
Нарушение порядка погрузки/выгрузки в порту, «Инструкции по загрузке», «Наставления по креплению грузов», «Информации об остойчивости»
Опасности, связанные с действиями судовладельца, береговых операторов и экипажа
Балластировка, не соответствующая указаниями «Инструкции по загрузке и балластировке»
Сознательное нарушение установленных ограничений по району, сезону плавания
Сознательные и кратковременные посадки на мель, выморозка
Навигационные ошибки
Контакт с льдом, контакт со стенками причалов и шлюзов, столкновение с другим судном
Халатное отношение служб порта, бассейнового управления, СРЗ
Ошибка прогноза
Перегруз судна
Смена судовладельца
Сознательная эксплуатация при негодном т/с
Нарушение условий перегона, буксировки
Нарушение безопасного режима отстоя судов
Халатность экипажа, несоблюдение им ЭТД, ПТЭ
Обращает на себя внимание тот факт, что ряд опасностей имеет F КАТ > F АВ, что свидетельствует об их значительной роли в увеличении степени тяжести последствий событий.
Среди них водотечность непроницаемых конструкций (опасность 1.2) и близкие к ней по сути опасность 1.8 – невыполнение условий МК-66 (т. е. потенциальная водотечность), опасность 2.2 – перевозка взрывоопасных грузов и опасность 2.4 – нарушение Инструкции по погрузке-выгрузке (ИПВ).
Отмечается существенная доля в событиях, имеющих последствия С = 4 и С = 5, человеческого фактора в виде ошибок при проведении ремонта (опасности 1.3, 1.6, 3.6) и дефектации (опасность 1.4), при эксплуатации судна (опасности 3.4, 3.6, 3.13).
Особую роль играет смена судовладельца (опасность 3.9), которая сопутствует значительному числу катастроф. Можно сказать, что именно переход «Волгонефтей» из классических структур пароходств в небольшие частные компании инициирует значительную часть других опасностей (см., например, опасность 3.13).
«Волгонефти» в связи с их пониженным стандартом прочности, имеют меньшие запасы прочности, чем аналогичные суда неограниченного района плавания. Поэтому все факторы, приводящие к запроектному росту усилий на тихой воде и на волнении – опасности 1.1, 3.2, 3.4, 3.7 – отражаются на тяжести последствий воздействия на корпус «Волгонефтей» этих опасностей.
«Волгонефти» работают в тяжелых условиях мелководья и частых шлюзований (до 30 в одном рейсе) летом и в ледовой обстановке зимой, что повышает весомость опасности 3.5, т. к. она в силу накопления деформационных повреждений и истирания наружной обшивки снижает несущую способность корпусов судов.
Все из рассмотренных 169 случаев были проанализированы на основе тех данных, которые имелись в распоряжении, а также с помощью математического моделирования разных сценариев развития событий путем построения деревьев отказов (причин) и деревьев событий (последствий).
Для каждой опасности был определен обобщенный уровень риска «Волгонефтей» R , который определялся как произведение вероятности возникновения опасности F на последствия воздействия указанной опасности на объект C . Условная вероятность F определялась по 5-балльной шкале («1» – частота возникновения в 0-20% аварийных случаях, «2» – 21-40%, «3» – 41-60%, «4» – 61-80%, «5» – 81-100%).
Учитывая, что общее количество находившихся ежегодно в эксплуатации танкеров исследуемого проекта, составляло около 150 судов, частота кораблекрушений с «Волгонефтями» за годы достигло примерно 2-3 на 1000 судов в год. Данная оценка может быть признана достаточна достоверной, т. к. случаи с уровнем последствий С = 4 и С = 5 скрыть крайне сложно. При этом эта же величина для периода с 2001 по 2012 год составила уже 4-5 катастроф на 1000 судов в год.
Ежегодная вероятность аварий и аварийных происшествий с «Волгонефтями» за годы составляет грубо 53 случая на 1000 судов в год. Однако имеющиеся в распоряжении автора данные по случаям с уровнями последствия С = 1, С = 2 и С = 3 нельзя признать полными. Фактически данная величина должна быть существенно выше, возможно, в пределах 100-150 случаев на 1000 судов в год.
На рисунке 1 построена матрица риска «Волгонефтей».
https://pandia.ru/text/78/273/images/image003_24.jpg" width="643" height="312 src=">
Рисунок 2. Зависимости количества аварий и катастроф от возраста судна
При уровнях последствий C = 4 и 5 (катастрофы) на повреждения корпуса приходится 87,5% из всех катастроф, на пожары и взрывы – 12,5%.
Главной экологической проблемой судов типа «Волгонефть» является наличие высоты второго дна, не удовлетворяющей требованиям МК МАРПОЛ. Согласно Правилу 19 МАРПОЛ 73/78 фактическая высота двойного дна такого танкера должна быть не менее минимального значения, определяемого по формуле h = B/15 ≥ 0,76 м. Результаты проверки выполнения приведены в таблице 3.
Теоретически возможны следующие варианты «долговременных» действий по обеспечению безопасной эксплуатации танкеров «Волгонефтей»:
Перевозка только светлых нефтепродуктов, т. е. грузов с плотностью 0,900 т/куб. м и менее;
Модернизация в сухогрузы;
Подъем второго дна без изменения года постройки (модернизация);
Замена грузовой зоны с изменением года постройки (конверсия).
Подобные подходы позволяют продлить срок службы существующих танкеров на срок 5 -15 лет и обеспечить заданный международным сообществом уровень экологической безопасности .
Однако практически исполнить такие работы одновременно на десятках отечественных танкеров не представляется возможным.
Например, на переоборудование т/х «Виктор Астафьев» было затрачено около двух лет, более простые варианты, такие как подъем второго дна на т/х «Механик Хачепуридзе» выполняются 90-120 суток. Даже если на это будут изысканы соответствующие значительные средства, то не хватит судостроительных и судоремонтных площадок.
К началу 2013 года второе дно было поднято на 23 танкерах типа «Волго-Нефть» проектов 1577/550А и 3 танкерах проекта 630.
Более того, подъем второго дна (см. таблицу 4) не является единственным мероприятием по доведению до требований МАРПОЛ, так вот остальные мероприятия на 20 из 23 танкеров типа «Волгонефть» из выше упомянутых, выполнены не были. Поэтому эти суда все равно не соответствуют международным конвенциям.
Только три судна проектов 1577/550А были полностью приведены к международным требованиям по экологической безопасности.
Это сыграло однозначно положительную роль в аварии 13 октября 2011 года, когда один из трех полностью переоборудованных судов - танкер «Григорий Бугров» с грузом 6138 тонн мазута столкнулся с подводным объектом в Северном Каспии. После столкновения в течение короткого времени было затоплено машинного отделение, судно потеряло ход, обесточилось, получило крен около 30 градусов на ЛБ и дифферент 4,5 м на корму. В результате танкер сел кормой на грунт.
В 2005 году корпус этого судна в пределах грузовой зоны был изготовлен заново, с измененной в соответствии с требованиями МАРПОЛ геометрией (высота двойного дна в ДП 1100 мм, у второго борта – 1300 мм). При этом образован тронк высотой 1500 мм, момент сопротивления корпуса в средней части нового корпуса имел 16% запас по отношению к требованиям класса IIСП. В отличие от обычных «Волгонефтей», в средней части корпуса во время переоборудования были выполнены не две, а четыре группы балластных танков, что существенно облегчило положение танкера в аварийной ситуации.
Цифровая модель ситуации с точки зрения посадки, остойчивости и прочности была выполнена Морским Инженерным Бюро к 19, далее уточнялась по мере получения новых фактических данных с выдачей оперативных рекомендаций штабу по ликвидации последствий аварии. В наиболее опасной зоне в районе насосного отделения (перед надстройкой) изгибающий момент на тихой воде имел экстремум. Момент перегибающий, при этом днище – сжато, когда перегиб в этой зоне стал возрастать из-за откатки груза в кормовых танках, возникла опасность перелома, так как это "больное" место судов типа "Волгонефть". Кроме того, расчеты аварийной остойчивости показали вполне реальные проблемы с динамической остойчивостью.
В итоге, были сформулированы первоочередные задачи операции – уменьшение осадки кормой (постановка судна на плав), борьба с креном при контроле прочности в районе насосного отделения и даны рекомендации по порядку проведения работ: выгрузить максимально возможно из грузового танка 7; обеспечить выгрузку из грузового танка 5 (при этом обращалось внимание, что при завершении этого этапа возникал крен на ПБ, соответственно, выгрузку дальше осуществлять одновременно с танка 5 и танка 8 – до получения необходимых осадок и выравнивая крен); выдавливание воды из балластных цистерн (11 и 13, затем 25 и 9), а также 12 (так как в последствие была обнаружена вода в цистерне 12 ПБ, которая вероятно была затоплена водой позже, в результате повреждения вентиляционных головок во время шторма 19-21 октября); герметизация и откатка воды из помещений юта, румпельного, машинного отделения. Для устранения крена груз также выгружался из танков 6 и 8 (симметричных танкам 5 и 7). При всплытии кормы и при дальнейшей откатке воды из машинного отделения с целью недопущения дифферента на нос осуществлялся перепуск груза с танков 3 и 4 в танки 5 и 6 с последующей выгрузкой груза на другой танкер. Основная цель - получить состояние судна с наибольшей осадкой не более 4,20-4,30 м (для обеспечения возможности буксировки танкера в Астрахань.
23 октября к 19.45 основные мероприятия по борьбе за живучесть, включая выгрузку мазута (всего было выгружено 4405 тонн) завершились. Был разработан проект буксировки танкера и с 03по 17такой перегон был благополучно осуществлен.
Фактические размеры повреждений были выявлены позже, когда судно стало всплывать, так как до этого танкер «лежал» на этих пробоинах. Танкер получил пять последовательных пробоин днища с ЛБ на длине около 96 м (72% от габаритной длины судна – от форпика до МО) и принял около 3000 тонн забортной воды (28% от водоизмещения по ЛГВЛ). Учитывая, что на борту было еще и 6138 тонн груза и около 80 тонн запасов, следует признать, что состояние судно было крайне опасным и сама операция с таким объектом крайне тяжелой (как говорится, «на грани возможного»).
Результат аварийно-спасательной операции: экипаж не пострадал, разлива груза не допустили, модернизированное судно "Григорий Бугров" спасено . Понятно, что если бы такая же ситуация была бы с танкером в исходном состоянии, то последствия скорее всего были бы совершенно иные и избежать экологической катастрофы в российской части Каспия не удалось бы.
Именно это и произошло в ноябре 2007 года в Керченском проливе. 10 ноября к концу дня погода в этом районе начала резко ухудшаться, усилился ветер, скорость ветра достигла 30-35 м/с, начался шторм с волнением, высота которого на мелководье достигла 6 - 7 м.
Часть судов и барже-буксирных составов остались на якорных стоянках со стороны Черного моря, причем практически все из них ближе к косе Тузла, на глубинах около 8-9 м.
Штормовой ветер и волнение не позволили командам пройти на бак, для того чтобы сняться с якоря, так как нельзя было просто добраться до якорных механизмов. Суда и баржи развернуло вразрез к волне и начало сносить на Тузлинскую косу.
Ночью в условиях семибального шторма корпус танкера «Волго-Нефть 139» переломился в районе 96 шпангоута, практически перед поперечной переборкой шп. 97 (носовая переборка грузовых танков 5 и 6).
Танкер проекта 550А «Волгонефть 139» был построен в 1978 году в Болгарии и имел на борту груз около 4130 тонн мазута. Класс РРР – М-ПР 2,0 с допускаемой высотой волны 3% обеспеченности для эксплуатации в морских условиях не более 2,0 м. При переломе около тонн мазута вылилось в море. Кормовая часть вместе с экипажем осталась на плаву с работающими главными и вспомогательными двигателями. Благодаря квалифицированным действиям экипажа был предотвращен взрыв, так как своевременно были обесточены все поврежденные электротрассы. Носовая часть была заякорена и некоторое время осталась на плаву. Кормовую часть сносило к косе Тузла, экипаж, подрабатывая двигателями, удержал судно от постановке лагом к волне.
14 ноября была осуществлена частичная выгрузка груза из кормовой части танкера «Волго-Нефть 139», с последующей буксировкой ее в порт Кавказ. Ранее поврежденная часть была ограждена бонами с целью предотвращения дальнейшего разлива мазута. 16 ноября из кормовой части (танки № 7,8) танкера «Волгонефть-139», уже находившегося в порту Кавказ, была произведена выкачка 913 тонн мазута на танкер «Волгонефть-119».
Кроме «Волгонефти 139», на грани разрушения в этом же районе находилась «Волгонефть 123». Танкер проекта 550А «Волгонефть 123» был построен в 1975 году в Болгарии и имел на борту груз около 4077 тонн мазута. Класс РРР – М-ПР 2,5. В штормовых условиях возникли признаки перелома корпуса в двух сечениях (по шп. 97 и по шп. 147-148). Настил верхней палубы получил деформации в виде вмятин и выпучин плавного характера, прогрессивно развивающихся поперек судна. Стрелка деформаций достигла 30-100 мм. В зоне потери устойчивости палубы были обнаружены трещины. В силу того, что судно находилось в состоянии прогиба, раскрытия трещин были незначительны – утечки груза не произошло. Команде удалось снять судно с якоря и перейти сначала в более спокойное место, а затем в порт Кавказ.
В районе деформации на шп. 147-148 на листе палубы в ДП были обнаружены две трещины – одна крестообразная с размерами 300 х 300 мм и раскрытием до 8 мм, вторая – длиной 60 мм и раскрытием 0,5 мм. На поясе IIПБ по шп. 148 выявлены еще две трещины длиной 300 мм и 60 мм. На участке от 146 до 152 шпангоута была деформирована продольная гофрированная переборка и потерял устойчивости подпалубный набор с отклонением от плоскости до 25 мм. Поперечная гофра на шп. 147-148 остановилась на двух продольных накладных листах, установленных на корпус при ремонте судна. Накладные листы были установлены по палубному стрингеру от кормовой надстройки практически до миделя. В районе деформации на шп. 97 на поясе IIIПБ были обнаружены две трещины длиной 150 мм и раскрытием до 1 мм, длиной 60 мм и раскрытием 0,5 мм.
13 ноября , находясь в защищенных условиях порта Кавказ, судно благополучно перегрузило по заранее рассчитанной с целью недопущения значительного перегиба программе выгрузки мазут на «Волго-Нефть 249».
Таблица 3
Выполнение требований МАРПОЛ к высоте двойного дна для судов типа «Волгонефть»
Высота второго дна, мм | Заключение |
|||
У второго борта | Требуемая по МАРПОЛ |
|||
Не выполнено, но возможна модернизация, проекты и примеры есть |
||||
1577/550А с заменой средней части | Не выполнено, но возможна модернизация, проекты и примеры есть |
|||
1577К, Укороченная | Не выполнено, но возможна модернизация, проекты и примеры есть |
|||
Не выполнено, но возможна модернизация, проекты и примеры есть |
22.08.2013 13:20
Перспективы танкеров типа «Волгонефть»
Нефтеналивные суда типа «Волгонефть» олицетворяют собой целую эпоху в истории отечественного судостроения и судоходства, как одни из первых в мире танкеров с двойным дном и двойными бортами. Если учесть, что проект 558 начал разрабатываться советскими конструкторами еще в конце 50-х годов прошлого столетия, то легко понять, насколько революционным было такое решение на то время.
Танкера типа «Великий» (проект 558 на Волгоградском заводе и проект 550 в Болгарии) строились с 1962 по 1971 год. Базовый проект был утвержден 26.06.1959. Всего построили около 80 судов исходного проекта. Позднее с учетом опыта эксплуатации в морских условиях были внесены изменения в устройства и системы, дельные вещи, снабжение, жилую надстройку. По откорректированному проекту стали строить танкера типа «Волгонефть 44» (с 1967 по 1979 год по проекту 1577 в СССР - около 70 единиц и с 1969 по 1982 год по проекту 550А в Болгарии - около 65 единиц).
Представляют собой однопалубные, двухвинтовые наливные суда смешанного река-море плавания с 8 грузовыми танками, двойным дном, двойными бортами, с баком и ютом, с кормовым расположением жилой надстройки, машинного отделения, переходным мостиком в ДП судна, наклонным форштевнем и крейсерской кормой. Предназначались для перевозки нефтепродуктов I, II, III, IV классов, в том числе требующих подогрева, без ограничений по температуре вспышке.
На 1 января 2013 года средний возраст сохранивших класс Российского Речного Регистра (РРР) 131 танкеров типа «Волгонефть» составил по первоначальному проекту 558/550 - 45,2 года (21 единица), по проекту 1577/550А - 38,5 лет (110 единиц). Из них 23 танкера имеют оценку «негодное».
Танкеры проекта 1577/550А, строившиеся с классом РРР «М», практически все имеют более высокие классы: R2-RSN РС (10 единиц), R3-RSN РС (5 единиц), «М-СП» РРР (31 единица). 14 судов перешли в силу плохого технического состояния в более слабый класс РРР «О-ПР», остальные имеют класс РРР «М-ПР».
Целью статьи является исследование перспектив дальнейшей эксплуатации танкеров типа «Волгонефть», которые до сих пор составляют большинство отечественного нефтеналивного флота судов смешанного река-море плавания, на основе анализа происшедших с 1991 года по 2012 год аварий с корпусами судов проектов 550, 550А, 558, 1577.
В ноябре 1963 года в Черном море были проведены специальные мореходные испытания головного судна танкера «Великий» в условиях штормовой погоды при волнении высотой 3,0 м. Испытания показали принципиальную возможность эксплуатации судов этого типа с ограничениями по высоте волны 3% обеспеченности h3% <= 2,5 м в прибрежных морских районах, разрешенных для плавания «полноклассных» судов классса «М-СП».
При этом при проектировании прочность обеспечивалась согласно «Норм для расчета прочности корпусов стальных судов внутреннего плавания» 1956 года для плавания на расчетном волнении высотой 3 м и длиной 40 м - т.е. по классу «М» (без выхода в море).
За счет широчайшего применения изготовленных из стали повышенной прочности элементов с толщинами 5-7 мм удалось достичь минимизации массы корпуса танкера и, соответственно, увеличить его грузоподъемность в реке, однако обратной стороной медали было заметное снижение эксплуатационного ресурса судна, т.е. длительности безопасной эксплуатации танкера без ремонта.
Первые перевозки нефтепродуктов на танкере проекта 558 типа «Волгонефть» на Черном море были выполнены в 1963 году. В 1964 году танкеры «Важный» и «Волгонефть-9» выполнили по три рейса из Поволжья на Махачкалу с грузом сырой нефти туда и мазута обратно. В 1965 году уже 4 танкера проекта 558 стали работать на порт Махачкала, они за год совершили 26 круговых рейсов и перевезли 241 тыс. тонн нефти и нефтепродуктов. В 1965 году танкер «Волгонефть-14» впервые выполнил экспортные перевозки нефтепродуктов на линии Ярославль - Хельсинки. В 1971 году танкер «Волгонефть-55» начал бесперевалочные перевозки сырой нефти из Актау в Волгоград.
Для изготовления танкеров типа «Волгонефть» применялись легированная сталь повышенной прочности марки 09Г2 (с пределом текучести 295 МПа), а также для некоторых конструкций обычная углеродистая сталь марки Вст3сп (с пределом текучести 235 МПа). Система набора корпуса смешанная: двойное дно в грузовых танках, вторые борта и диаметральная переборка в районе 34-169 шп., палуба в районе 18-169 шп., палуба юта имела продольную систему, борта и остальные части оконечности - поперечную. Протяженность шпации в районе грузовых танков была выбрана равной 660 мм, в корме - 600 мм, в носовой оконечности - 400 мм. Высота двойного дна - 800-1000 мм (имелся уклон от борта к ДП). Расстояние между наружным и внутренним бортами - 1580 мм.
Построечные толщины танкеров типа «Волгонефть» обеспечивали 20-ти летнюю эксплуатацию судна без ремонта только в классе «М» (т.е. без выхода в море). В классе «М-ПР» значительная часть связей имела ресурс 10-20 лет, а в классе «М-СП» суда могли без ремонта работать не более 5-10 лет.
С позиций общей прочности «Волгонефти» без подкреплений накладными полосами по палубе и днищу не отвечают требованиям класса «М-СП 2,5» и с трудом проходят по классу «М-ПР 2,5».
Длительная эксплуатация позволила выявить существенные конструктивные недостатки танкеров этого типа, во многом связанные с отсутствием на тот момент опыта проектирования корпусов судов из стали повышенной прочности:
- резкий переход в носовой и кормовой оконечностях от стали повышенной прочности 09Г2 к обычной стали Вст3сп (сталь повышенной прочности использовалась в крайних поясках эквивалентного бруса - шп. 61-160) и существенное уменьшение здесь же толщин палубы и обшивки корпуса (толщины палубы 8 мм в средней части сохранялись только на участке шп. 61-142, далее переходят в 7 мм и даже после шп. 167 - в 6 мм);
- изменение системы набора в корме с продольной на поперечную, что приводит к существенному уменьшению момента сопротивления эквивалентного бруса и предельного момента в этом районе (район шп. 170) - фактически к созданию опасного с точки зрения перелома сечения перед жилой надстройкой;
- малая для танкера толщина верхней палубы 8 мм, что даже для класса «М» не обеспечивает без ремонта срок служб более 10 лет;
- низкая устойчивость продольных ребер жесткости днища и второго дна (полособульб 10 с пролетом 1980 мм при толщине стенки 6 мм), что приводит к их деформированию даже в обычных эксплуатационных условиях с накоплением повреждений корпуса в целом в виде известной для этого класса судов «горбатости» - значительного пластического перегиба со стрелками, достигающими 400-800 мм;
- холостые шпангоуты также выполнены из такого полособульба 10, что привело к появлению гофрировок по борту - известный визуальный эффект под названием «худая лошадь»;
- крайне малые толщины переборок второго борта (серединные поясья) - 5,0 мм и настила второго дна - 6,0 мм и связанные с ними высокая вероятность образования свищей, что в свою очередь приводит к загрязнению грузом балластных танков, при этом ресурс этих связей не превышает 10 лет;
- крайне малые толщины поперечных воднонепроницаемых и грузонепроницаемых переборок второго борта - серединные поясья 5,0 мм, прочие - 6,0 мм;
- толщина стенок поперечного и продольного рамного набора 6 мм не обеспечивает надлежащего ресурса по износу конструкции в целом;
- толщина карлингсов верхней палубы 7 мм, учитывая, что в отличие от современных танкеров этот продольный набор находится не над, а под палубой, в самом грузовом танке, понятно, что его ресурс не превышает без ремонта 10 лет, так как находится в зоне коррозионного влияния паров нефти.
В итоге, по всей группе танкеров отмечается интенсивный коррозионный износ корпусных конструкций, в связи с чем ежегодно возрастают объемы ремонтно-восстановительных работ. Но и эти возрастающие из года в год объемы ремонта не покрывают фактические потребности - суда вводятся в эксплуатацию с минимальными запасами прочности, которых не хватает на пятилетний цикл между классификационными освидетельствованиями. Объемы ежегодных ремонтов резко выросли и составляют для судов типа «Волгонефть» 100-200 тонн замен.
Результатом эксплуатации этих танкеров с выходом в море явились грандиозные объемы восстановления изношенных элементов корпуса, включаю полную замену грузовой зоны (от форпиковой переборки до носовой переборки насосного отделения).
С полным текстом статьи можно ознакомиться по ссылке
Нефтеналивные суда типа «Волгонефть» олицетворяют собой целую эпоху в истории отечественного судостроения и судоходства, как одни из первых в мире танкеров с двойным дном и двойными бортами. Если учесть, что проект 558 начал разрабатываться советскими конструкторами еще в конце 50-х годов прошлого столетия, то легко понять, насколько революционным было такое решение на то время.
Танкера типа «Великий» (проект 558 на Волгоградском заводе и проект 550 в Болгарии) строились с 1962 по 1971 год. Базовый проект был утвержден 26.06.1959. Всего построили около 80 судов исходного проекта. Позднее с учетом опыта эксплуатации в морских условиях были внесены изменения в устройства и системы, дельные вещи, снабжение, жилую надстройку. По откорректированному проекту стали строить танкера типа «Волгонефть 44» (с 1967 по 1979 год по проекту 1577 в СССР - около 70 единиц и с 1969 по 1982 год по проекту 550А в Болгарии - около 65 единиц).
Представляют собой однопалубные, двухвинтовые наливные суда смешанного река-море плавания с 8 грузовыми танками, двойным дном, двойными бортами, с баком и ютом, с кормовым расположением жилой надстройки, машинного отделения, переходным мостиком в ДП судна, наклонным форштевнем и крейсерской кормой. Предназначались для перевозки нефтепродуктов I, II, III, IV классов, в том числе требующих подогрева, без ограничений по температуре вспышке.
На 1 января 2013 года средний возраст сохранивших класс Российского Речного Регистра (РРР) 131 танкеров типа «Волгонефть» составил по первоначальному проекту 558/550 - 45,2 года (21 единица), по проекту 1577/550А - 38,5 лет (110 единиц). Из них 23 танкера имеют оценку «негодное».
Танкеры проекта 1577/550А, строившиеся с классом РРР «М», практически все имеют более высокие классы: R2-RSN РС (10 единиц), R3-RSN РС (5 единиц), «М-СП» РРР (31 единица). 14 судов перешли в силу плохого технического состояния в более слабый класс РРР «О-ПР», остальные имеют класс РРР «М-ПР».
Целью статьи является исследование перспектив дальнейшей эксплуатации танкеров типа «Волгонефть», которые до сих пор составляют большинство отечественного нефтеналивного флота судов смешанного река-море плавания, на основе анализа происшедших с 1991 года по 2012 год аварий с корпусами судов проектов 550, 550А, 558, 1577.
В ноябре 1963 года в Черном море были проведены специальные мореходные испытания головного судна танкера «Великий» в условиях штормовой погоды при волнении высотой 3,0 м. Испытания показали принципиальную возможность эксплуатации судов этого типа с ограничениями по высоте волны 3% обеспеченности h3% <= 2,5 м в прибрежных морских районах, разрешенных для плавания «полноклассных» судов классса «М-СП».
При этом при проектировании прочность обеспечивалась согласно «Норм для расчета прочности корпусов стальных судов внутреннего плавания» 1956 года для плавания на расчетном волнении высотой 3 м и длиной 40 м - т.е. по классу «М» (без выхода в море).
За счет широчайшего применения изготовленных из стали повышенной прочности элементов с толщинами 5-7 мм удалось достичь минимизации массы корпуса танкера и, соответственно, увеличить его грузоподъемность в реке, однако обратной стороной медали было заметное снижение эксплуатационного ресурса судна, т.е. длительности безопасной эксплуатации танкера без ремонта.
Первые перевозки нефтепродуктов на танкере проекта 558 типа «Волгонефть» на Черном море были выполнены в 1963 году. В 1964 году танкеры «Важный» и «Волгонефть-9» выполнили по три рейса из Поволжья на Махачкалу с грузом сырой нефти туда и мазута обратно. В 1965 году уже 4 танкера проекта 558 стали работать на порт Махачкала, они за год совершили 26 круговых рейсов и перевезли 241 тыс. тонн нефти и нефтепродуктов. В 1965 году танкер «Волгонефть-14» впервые выполнил экспортные перевозки нефтепродуктов на линии Ярославль - Хельсинки. В 1971 году танкер «Волгонефть-55» начал бесперевалочные перевозки сырой нефти из Актау в Волгоград.
Для изготовления танкеров типа «Волгонефть» применялись легированная сталь повышенной прочности марки 09Г2 (с пределом текучести 295 МПа), а также для некоторых конструкций обычная углеродистая сталь марки Вст3сп (с пределом текучести 235 МПа). Система набора корпуса смешанная: двойное дно в грузовых танках, вторые борта и диаметральная переборка в районе 34-169 шп., палуба в районе 18-169 шп., палуба юта имела продольную систему, борта и остальные части оконечности - поперечную. Протяженность шпации в районе грузовых танков была выбрана равной 660 мм, в корме - 600 мм, в носовой оконечности - 400 мм. Высота двойного дна - 800-1000 мм (имелся уклон от борта к ДП). Расстояние между наружным и внутренним бортами - 1580 мм.
Построечные толщины танкеров типа «Волгонефть» обеспечивали 20-ти летнюю эксплуатацию судна без ремонта только в классе «М» (т.е. без выхода в море). В классе «М-ПР» значительная часть связей имела ресурс 10-20 лет, а в классе «М-СП» суда могли без ремонта работать не более 5-10 лет.
С позиций общей прочности «Волгонефти» без подкреплений накладными полосами по палубе и днищу не отвечают требованиям класса «М-СП 2,5» и с трудом проходят по классу «М-ПР 2,5».
Длительная эксплуатация позволила выявить существенные конструктивные недостатки танкеров этого типа, во многом связанные с отсутствием на тот момент опыта проектирования корпусов судов из стали повышенной прочности:
- резкий переход в носовой и кормовой оконечностях от стали повышенной прочности 09Г2 к обычной стали Вст3сп (сталь повышенной прочности использовалась в крайних поясках эквивалентного бруса - шп. 61-160) и существенное уменьшение здесь же толщин палубы и обшивки корпуса (толщины палубы 8 мм в средней части сохранялись только на участке шп. 61-142, далее переходят в 7 мм и даже после шп. 167 - в 6 мм);
- изменение системы набора в корме с продольной на поперечную, что приводит к существенному уменьшению момента сопротивления эквивалентного бруса и предельного момента в этом районе (район шп. 170) - фактически к созданию опасного с точки зрения перелома сечения перед жилой надстройкой;
- малая для танкера толщина верхней палубы 8 мм, что даже для класса «М» не обеспечивает без ремонта срок служб более 10 лет;
- низкая устойчивость продольных ребер жесткости днища и второго дна (полособульб 10 с пролетом 1980 мм при толщине стенки 6 мм), что приводит к их деформированию даже в обычных эксплуатационных условиях с накоплением повреждений корпуса в целом в виде известной для этого класса судов «горбатости» - значительного пластического перегиба со стрелками, достигающими 400-800 мм;
- холостые шпангоуты также выполнены из такого полособульба 10, что привело к появлению гофрировок по борту - известный визуальный эффект под названием «худая лошадь»;
- крайне малые толщины переборок второго борта (серединные поясья) - 5,0 мм и настила второго дна - 6,0 мм и связанные с ними высокая вероятность образования свищей, что в свою очередь приводит к загрязнению грузом балластных танков, при этом ресурс этих связей не превышает 10 лет;
- крайне малые толщины поперечных воднонепроницаемых и грузонепроницаемых переборок второго борта - серединные поясья 5,0 мм, прочие - 6,0 мм;
- толщина стенок поперечного и продольного рамного набора 6 мм не обеспечивает надлежащего ресурса по износу конструкции в целом;
- толщина карлингсов верхней палубы 7 мм, учитывая, что в отличие от современных танкеров этот продольный набор находится не над, а под палубой, в самом грузовом танке, понятно, что его ресурс не превышает без ремонта 10 лет, так как находится в зоне коррозионного влияния паров нефти.
В итоге, по всей группе танкеров отмечается интенсивный коррозионный износ корпусных конструкций, в связи с чем ежегодно возрастают объемы ремонтно-восстановительных работ. Но и эти возрастающие из года в год объемы ремонта не покрывают фактические потребности - суда вводятся в эксплуатацию с минимальными запасами прочности, которых не хватает на пятилетний цикл между классификационными освидетельствованиями. Объемы ежегодных ремонтов резко выросли и составляют для судов типа «Волгонефть» 100-200 тонн замен.
Результатом эксплуатации этих танкеров с выходом в море явились грандиозные объемы восстановления изношенных элементов корпуса, включаю полную замену грузовой зоны (от форпиковой переборки до носовой переборки насосного отделения).
