Устройство, способ и судно для предотвращения и уменьшения ущерба от нефти
Изобретения относятся к бону для борьбы с нефтью, к способу сбора нефти на загрязненной нефтью области берега, к устройству и способу для отделения нефти от ледяных блоков и к судам для борьбы с нефтью. Судно соединено с боном и/или с устройством для отделения нефти. Бон содержит удлиненную часть и установленные в соединении с ней понтонный элемент и множество поворотных перемещающих элементов, снабженных вращающимися лопастными элементами. Устройство для отделения нефти от ледяных блоков содержит корпус, разделительную решетку, опорную часть для изменения высоты подъема и угла разделительной решетки относительно уровня поверхности воды водной системы. Разделительная решетка предназначена для проталкивания ледяных блоков под поверхность воды водной системы. Опорная часть шарнирно соединена с разделительной решеткой и корпусом. Способ сбора нефти на загрязненной нефтью области берега заключается в направлении судна для борьбы с нефтью, оборудованного боном, в место непосредственной близости к берегу, в расположении бона так, что он проходит к области берега, загрязненной нефтью, и в перемещении нефти из области берега в воду в результате вращения лопастных элементов перемещающих элементов. Способ отделения нефти от ледяных блоков заключается в проталкивании ледяных блоков посредством разделительной решетки, расположенной выше ледяных блоков и содержащей направляющие рельсы, в управлении высотой подъема и углом разделительной решетки относительно уровня поверхности воды водной системы до требуемой величины посредством перемещения опорной части, шарнирно установленной на решетке и на корпусе, и в направлении нефти и воды из водной системы в грузовой отсек через входное отверстие, расположенное частично ниже поверхности воды водной системы. Достигается повышение качества сбора нефти. 7 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Объектами настоящего изобретения являются бон для борьбы с нефтью, судно для борьбы с нефтью и способ для сбора нефти в соответствии с вводными частями независимых пунктов формулы изобретения, представленной ниже. Изобретение, в частности, относится к новому эффективному способу сбора нефти с береговых участков и открытых водных участков водной системы. Объектом изобретения также является устройство и способ для отделения нефти от кусков льда и сбора ее из системы водной системы со льдом в соответствии с вводными частями формулы изобретения, представленной ниже. Изобретение также относится к новому эффективному способу отделения для борьбы с ущербом от разлива нефти, который происходит на льду.
Уровень техники
Сбор нефти, которая попала в водную систему, особенно затруднен, когда часть нефти вынесло на берег. При этом нефть может находиться, как в прибрежных водах, так и на суше. Нефть может находиться между растительностью на берегу или, например, может прилипнуть к поверхности камней. В настоящее время отсутствует достаточно эффективные способы, которые при низких затратах обеспечивали бы возможность очистки загрязненного нефтью побережья и прибрежных вод.
Известные механические технологии для сбора нефти с берега и прибрежных вод, в основном, основаны на использовании щеток, лопат, совков или поглощающих материалов. Известные способы обычно требуют значительного количества ручного труда и, поэтому, не достаточно эффективны. Люди, которые входят в контакт с нефтью, должны защищать себя соответствующим образом. Стоимость устранения загрязненных нефтью материалов и средств сбора также может стать высокой. При использовании способов, которые требуют большого количества ручного труда, место, поврежденное нефтью, также должно быть легкодоступным с земли, таким образом, что очистка ненаселенных областей и областей, находящихся далеко от дорог, становится проблемой. Очистка областей архипелага, сформированного из нескольких разных островов, также трудновыполнима и частично даже невозможна.
В некоторых решениях была предпринята попытка сбора нефти с помощью различных струй воды под давлением. Такие способы могут привести к образованию нежелательной эмульсии нефти, с которой еще труднее обращаться. Кроме того, такой способ может даже переместить нефть глубже под поверхность грунта.
Сбор нефти, которая попала в водную систему, также является особенно трудоемким в случае, когда на поверхности водной системы находится лед. При этом нефть может находиться, например, на поверхности кусков льда или среди ледяной шуги, таким образом, некоторое количество льда, который является опасным для работы оборудования, предназначенного для сбора нефти, может быть собрано вместе с нефтью. Даже если подачу льда в устройство сбора нефти можно предотвратить, остающаяся нефть на поверхности льда может стать проблемой. Очистка загрязненных нефтью замерзших областей водной системы, используя современные, способы является трудоемкой, медленной и неэффективной.
В патенте Финляндии 106969 представлены способ и устройство для сбора нефти среди ледяных блоков. В способе ледяные блоки проталкивают под воду вдоль наклонной поверхности сетчатого экрана или решетки, закрепленного на судне. Нефть отделяется от блоков в результате вибрации наклонной поверхности, формируемой сетчатым экраном, и нефть, которая поднялась на поверхность воды над экраном, собирают.
В патенте Финляндии 80746 представлено устройство на судне для сбора нефти на поверхности воды, среди кусков льда. Данное устройство содержит носовую часть, плоская нижняя поверхность которой имеет малый градиент и оборудована заборными отверстиями для воды, которая содержит загрязнители. Судно оборудовано разделительными устройствами для отделения загрязнителей от поступающей воды. Когда судно движется вперед, куски льда проталкиваются под нижнюю поверхность носовой части. Носовая часть расположена отдельно от корпуса, как часть, которая может быть поднята и может быть опущена относительно корпуса.
В способах, представленных в указанных патентах, когда лед проталкивается с помощью этих устройств под воду, загрязненные нефтью куски льда, находящиеся за пределами доступа устройств, по его сторонам, движутся вместе с потоком воды над этим устройством, и нефть, которая была отделена с помощью способа, снова прилипает к кускам льда, которые поступают с обеих сторон. Дополнительная проблема состоит в том, что современные способы сбора, так называемые, скиммеры и щеточные устройства, вообще не выдерживают работу в условиях ледяной шуги, и куски льда должны быть расплавлены прежде, чем с нефтью, которая закрепилась на них, станет возможным работать.
Известная проблема также состоит в том, что при плавлении загрязненного нефтью льда горячей водой или паром формируется эмульсия воды и нефти, которая не может в достаточной степени быстро быть отделена в условиях сбора в соответствии с использованием современных технологий.
Кроме того, решения предшествующего уровня техники, имеют проблему, состоящую в том, что нефть требуется перекачивать, поднимать или каким-либо другим способом перемещать для удаления ее из водной системы. Например, перекачка холодной, сгущенной нефти является трудной и часто невозможной. Так называемые, щетки для сбора трудно или невозможно заставить эффективно собирать сгустившуюся нефть.
Краткое описание изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы уменьшить или даже устранить описанные выше проблемы предшествующего уровня техники.
Цель настоящего изобретения состоит в создании недорогого решения для сбора нефти с береговых областей и/или областей открытой воды водной системы.
Цель настоящего изобретения состоит в создании эффективного и удобного для использования решения для сбора нефти у береговых областей водной системы.
Также еще одна цель настоящего изобретения состоит в создании решения, которое позволяет очищать береговые области водной системы также в областях, куда персонал, занимающийся очисткой и устройства, невозможно транспортировать по суше.
В частности, также цель настоящего изобретения состоит в обеспечении более простого сбора нефти с замерзшей водной системы.
Для достижения упомянутых выше целей, устройства, способы и суда в соответствии с изобретением отличаются признаками представленными в отличительной части независимых пунктов приложенной формулы изобретения.
Типичный бон для борьбы с нефтью в соответствии с изобретением содержит удлиненную часть, которая на ее первом конце может быть соединена с судном для борьбы с нефтью, и, по меньшей мере, один понтонный элемент и множество поворотных перемещающих элементов, оборудованных вращающимися лопастными элементами, установлены в соединении с удлиненной частью бона.
По меньшей мере, один бон для борьбы с нефтью, в соответствии с изобретением, соединен с типичным судном для борьбы с нефтью, в соответствии с изобретением.
В типичном способе, в соответствии с изобретением, для сбора нефти на загрязненной нефтью области берега судно для борьбы с нефтью, оборудованное боном для борьбы с нефтью в соответствии с изобретением, направляют в место непосредственной близости к берегу, бон для борьбы с нефтью располагают так, что он проходит к области берега, загрязненной нефтью, нефть перемещают из области берега в воду в результате вращения лопостных элементов перемещающих элементов, и нефть направляют в воду в направлении конечного места сбора путем вращения лопостных элементов.
Неожиданно было обнаружено, что сбор нефти из труднодоступных областей берега может быть выполнен с помощью бона для нефти, оборудованного перемещающими элементами и понтонным элементом. С помощью вращающихся лопастных элементов перемещающих элементов нефть может быть выброшена и перемещена с берега обратно в воду. В воде нефть попадает в область, ограниченную боном для нефти, поддерживаемым понтонным элементом, и с помощью потоков, создаваемых вращающимися лопастными элементами поворачиваемых перемещающих элементов, расположенных на боне для нефти, нефть может быть направлена в направлении конечного места сбора, например, в грузовой отсек судна для сбора нефти. Таким образом, нефть может быть легко извлечена также из труднодоступной областей на берегу путем перемещения нефти, которая попала на берег, обратно в воду, и откуда ее проще собрать, чем с суши. Используя решения в соответствии с изобретением также становится возможным расширить ширину очистки, то есть, сбора, поскольку поверхностный поток, создаваемый перемещающими элементами, может достигать областей за пределами, ограниченными боном для нефти.
В данной заявке термин «водная система» означает, например, море, озеро, реку или тому подобное. Под областью берега следует понимать область суши, которая расположена ближе всего к водной линии, которая ограничена, в среднем, расстоянием приблизительно от 0,5 до 10 метров от водной линии, типично, расстоянием 1-5 метров от водной линии, более типично расстоянием 1-3 метра от водной линии.
В данной заявке перемещающий элемент означает элемент, с помощью которого нефть может быть перемещена из первого места во второе место. В области твердого берега перемещение нефти происходит при вращении перемещающих элементов с лопастями, который вошел в контакт с нефтью и который выбрасывает ее вперед в направлении вращения элементов с лопастями, в результате вращательного движения. В воде перемещающий элемент создает поток, с помощью которого нефть может быть перемещена в требуемом направлении.
Часть бона для борьбы с нефтью выполнена удлиненной, и типично изготовлена из твердого материала, например, стали. На ее первом конце она закреплена на корпуса соответствующего судна, например, шарнирно, или используя любой другой соответствующий способ крепления. Часть бона может быть оборудована силовым средством для ее перемещения. Часть бона может свободно перемещаться с помощью силового средства в трех направлениях относительно корпуса судна, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Силовое средство может представлять собой, например, гидравлическое силовое средство, такое как гидравлический цилиндр. Преимущество гидравлического силового средства состоит в том, что оно не создает риска искрения в условиях борьбы с нефтью, что ограничивает использование электрических устройств и средств.
Длина части бона может изменяться в соответствии с используемой областью и назначением, при сборе на открытой воде часть бона может быть более длинной и при очистке береговых областей более короткой. Длина части бона может составлять 5-50 м, типично 10-20 м, в среднем, приблизительно 12-17 м.
Для того, чтобы обеспечить возможность работы рядом с береговой областью, часть бона для борьбы с нефтью закреплена на соответствующем судне с достаточной малой осадкой. Требуемая осадка, естественно, зависит от условий области берега, которая требует очистки, например, от наклона берега ниже водной линии. Один пример соответствующего судна представлен в патенте Финляндии 20040062, или оно может представлять собой судно типа катамарана, или судно прибрежного действия, которое оборудовано устройством для сбора нефти. Понятно, что несколько бонов для борьбы с нефтью, в соответствии с изобретением, могут, в случае необходимости, быть закреплены на судне, либо с обеих сторон корпуса судна, или нескольких бонов, один за другим, с одной и той же стороны корпуса судна, путем добавления понтонов, которые несут эти боны, если необходимо.
По меньшей мере, один понтонный элемент установлен на боне для борьбы с нефтью для перемещения бона по поверхности воды или выше нее. Предпочтительно, понтонный элемент несет бон таким образом, что он располагается над поверхностью воды. Это позволяет собирать нефть также в ветреную погоду, поскольку волны не нарушают функцию бона, но они могут свободно проходить над или под боном. Бон не обязательно должен находиться в контакте с поверхностью воды, поскольку эффект управления и эффект ограничения нефти в настоящем изобретении, в основном, достигается не боном, а в результате действия перемещающих элементов. Таким образом, также достигается, существенная скорость сбора, поскольку вода не замедляет перемещение бона, и с помощью перемещающих элементов можно управлять непрерывным потоком на поверхности в направлении устройства сбора, независимо от волн. Генерируемый поток также сглаживает волны, что повышает скорость сбора.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения подъем бона для борьбы с нефтью над поверхностью воды можно регулировать с помощью понтонного элемента и, одновременно с этим, можно регулировать расстояние от воды перемещающих элементов, расположенных на боне. В зависимости от того, насколько глубоко от поверхности воды расположены перемещающие элементы, разные потоки генерируются на разных глубинах. Таким образом, можно обеспечить оптимальные условия потока для перемещения и управления собираемой нефтью. Элементы крепления между понтонным элементом и боном могут представлять собой, например, телескопический элемент или элемент с соединителями, таким образом, что можно изменять степень подъема бона относительно водной поверхности.
Множество вращающихся перемещающих элементов соединения с боном для борьбы с нефтью размещены под боном для борьбы с нефтью на стороне, обращенной к поверхности воды. Перемещающие элементы могут с помощью вала быть установлены на части бона и/или на части расширения. Длина вала типично составляет 0,35-1,5 метра, обычно приблизительно 0,5-1 метра. Типично один перемещающий элемент может быть размещен на боне через каждый промежуток приблизительно 5 метров. Типично бон, таким образом, содержит приблизительно 1-6 перемещающих элементов. Перемещающие элементы могут быть размещены через равные расстояния друг от друга, или они могут быть сгруппированы, таким образом, что в некоторых частях бона расстояние между элементами с лопастями короче чем в другой части того же бона. Перемещающие элементы могут, например, представлять собой пропеллеры, имеющие лопасти. Перемещающие элементы также могут представлять собой винтовые элементы, которые имеют гибкую ось. Перемещающие элементы могут, например, быть изготовлены из гибкого материала или элементов щетки. Бон может, например, иметь жесткие лопасти для генерирования поверхностных потоков и, в частности, в части бона, которая проходит к области суши, могут быть установлены, например, гибкие лопасти или винтовые элементы, изготовленные из элементов щеток.
Перемещающие элементы выполнены с возможностью вращения в требуемом направлении, таким образом, что потоки, генерируемые перемещающими элементами, могут представлять собой правильное направление и могут направлять нефть от области берега в водную систему и оттуда в место сбора. В варианте осуществления шаровое шарнирное соединение, реверсивное соединение или тому подобное может быть установлено в точке соединения бона для борьбы с нефтью и перемещающего элемента, и такое соединение позволяет поворачивать вал вокруг его продольной оси. Перемещающий элемент, таким образом, может поворачиваться вплоть до 180 градусов в любом направлении, типично, по меньшей мере, на 45 градусов, более типично, по меньшей мере, на 60 градусов, очень типично на 90 градусов. В качестве альтернативы, перемещающий элемент может быть расположен с возможностью поворота в точке соединения перемещающего элемента и его вала, в результате чего перемещающий элемент может поворачиваться вокруг оси вала, типично, по меньшей мере, на 45 градусов, более типично, по меньшей мере, на 60 градусов, очень типично на 90 градусов. Путем регулирования перемещающих элементов в соответствующем положении, силу, генерируемую их потоками, также можно использовать для усиления или помощи при управлении самим судном сбора. Перемещающие элементы затем также может потребоваться поворачивать в вертикальном направлении. Перемещающие элементы могут поворачиваться, например, на 10-40 градусов, более типично на 20-30 градусов вверх или вниз, в вертикальном направлении. Таким образом, потоки, генерируемые перемещающими элементами, затем может потребоваться направлять в вертикальном направлении. Потоки, формируемые перемещающими элементами, таким образом, могут быть, например, направлены для перемещения бона.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения продольная ось перемещающего элемента в режиме готовности располагается, в основном, горизонтально.
Типичный перемещающий элемент представляет собой элемент пропеллера, который оборудован элементами в виде лопастей пропеллера. Лопастные элементы, таким образом, обычно представляют собой плоские планарные объекты, которые имеют определенную площадь поверхности. Лопастные элементы в виде лопастей пропеллера могут иметь размер от внешней кромки до внешней кромки, составляющий, например, 0,5-2 метров, типично 1-1,5 метра. В варианте воплощения перемещающий элемент может представлять собой удлиненный элемент в виде бруска, который изготовляют из гибкого материала. Плоский элемент лопасти может быть закреплен с возможностью поворота на внешней поверхности гибкого элемента в виде бруска, то есть, элемент лопасти в виде винта может поворачиваться вокруг гибкой оси перемещающего элемента в виде бруска. Элемент лопасти в виде винта может быть изготовлен из однородного гибкого материала, такого как резина, или он может содержать щетину, закрепленную на перемещающем элементе в виде бруска, выполненном в виде винта. Измерение лопастных элементов в виде винта в радиальном направлении не обязательно должно быть постоянным на всем перемещающем элементе, но оно может изменяться. Длина лопастного элемента в виде винта, например, может составлять 0,5-2 метров, типично 0,5-1 метра.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения перемещающий элемент содержит двигательный элемент, с помощью которого вращаются лопастные элементы. В соответствии с вариантом осуществления изобретения ось перемещающего элемента находится в режиме ожидания, располагаясь, в основном, горизонтально. Ось перемещающего элемента, таким образом, проходит горизонтально через точку соединения лопастей. Двигательный элемент типично расположен в непосредственной близости к лопастным элементам, обычно таким образом, что он располагается на оси перемещающего элемента. Каждый перемещающий элемент может иметь свой собственный двигательный элемент, и двигательными элементами перемещающих элементов можно управлять, и их регулируют независимо друг от друга, или перемещающие элементы бона могут быть разделены на группы, которые регулируют и которыми управляют независимо друг от друга. Таким образом, скорости потока и/или вращения, которые являются настолько оптимальными насколько это возможно, могут быть обеспечены для передачи нефти в воду и для транспортирования ее в направлении пространства сбора. Типично двигательный элемент можно регулировать бесступенчато, и его типичный интервал регулирования изменяется в области 0-1000 оборотов в минуту. Двигательный элемент может представлять собой, например, гидравлический двигатель.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, в части перемещающих элементов, лопастные элементы изготовлены из гибкого материала, такого как резина или тому подобное, что способствует очистке неровных и/или каменистых областей берега. Лопастные элементы всех перемещающих элементов могут быть изготовлены из гибкого материал, но возможно также их изготовление из не гибкого материала. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, лопастные элементы перемещающих элементов, расположенные дальше всего от первого конца бона, то есть, от корпуса судна, были изготовлены из гибкого материала. Таким образом, можно обеспечить, чтобы, по меньшей мере, лопастные элементы тех перемещающих элементов, которые входят в контакт с областью твердого берега, были изготовлены из гибкого материала, и лопастные элементы тех перемещающих элементов, которые расположены ближе всего к корпусу судна, были изготовлены из не гибкого материала.
В одном варианте осуществления лопастные элементы перемещающих элементов, которые расположены дальше всего от первого конца бона, то есть, от корпуса судна, изготовлены из гибкого материала, и структура лопостных элементов выполнена со щетиной, то есть, они содержат удлиненные гибкие волокна или щетинки. Таким образом, внешние перемещающие элементы могут быть выполнены в виде щетки, таким образом, что дополнительно усиливается очистка твердой области берега.
В варианте осуществления изобретения часть расширения размещена на втором конце части бона и эта часть, по меньшей мере, частично может быть размещена внутри части бона телескопическим образом. Таким образом, длину бона для борьбы с нефтью можно регулировать в соответствии с необходимостью. Часть расширения изготовлена из соответствующего жесткого материала, например, стали. Предпочтительно, часть расширения может быть изготовлена из того же материала, что и часть бона. Длина части расширения при использовании типично составляет 5-15 метров, более типично 7-12 метров, достаточно часто, приблизительно 10 метров. Общая длина бона для борьбы с нефтью, то есть, комбинированная длина части бона и части расширения при использовании составляет 15-40 метров, типично 15-35 метров, более типично 20-30 метров.
В варианте осуществления изобретения часть бона и/или часть расширения выполнены с возможностью шарнирного поворота в одном или больше местах таким образом, что являются гибкими в вертикальном направлении. Благодаря возможности шарнирного поворота второй конец бона для борьбы с нефтью может быть выполнен так, чтобы он лучше следовал формам области берега, предназначенной для очистки. Благодаря возможности шарнирного поворота, часть бона для борьбы с нефтью даже может поворачиваться под углом приблизительно 90 градусов, если область на берегу, которую требуется очистить, очень крутая.
Понтонный элемент может быть закреплен либо на части бона, или на части расширения. Зубчатые передачи, ролики, колеса, барабаны или другое соответствующее средство может быть расположено под понтонным элементом, если это требуется. Такое средство может способствовать перемещению вперед понтонного элемента, если он входит в контакт с областью твердого берега или с дном мелководных систем.
В варианте осуществления часть расширения может быть выполнено в виде рельсы скольжения, то есть, перемещающие элементы и возможный понтонный элемент, размещенные в связи с частью расширения, могут передвигаться в разные места части расширения. Когда общая длина бона для борьбы с нефтью минимизирована, то есть, часть расширения убрана телескопически в максимально возможной степени в часть бона, перемещающие элементы и понтонный элемент части расширения скользят вдоль нее до ее другого конца, где они располагаются последовательно. Когда общая длина бона для борьбы с нефтью увеличивается при выводе части расширения из части бона, перемещающие элементы и понтонный элемент расходятся друг от друга путем скольжении вдоль части расширения и устанавливаются на своих конечных местах.
Средство, шланги и другие средства передачи энергии, необходимые для вращения перемещающих элементов и управления их двигательными элементами, предпочтительно, расположены так, что они находятся внутри части бона и части расширения, где они защищены от нагрузок, создаваемых внешними условиями.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения судном для борьбы с нефтью управляют так, что оно перемещается вдоль области берега, и одновременно нефть постоянно перемещаться в воду из области загрязненного берега с помощью внешних перемещающих элементов. Нефть, которая осела на берегу, может, например, быть сметена или счищена обратно в водную систему в пределах, достигаемых бонами для борьбы с нефтью, когда судно для борьбы с нефтью движется вдоль области берега водной системы. Нефть, которая была собрана на берегу, может быть подвергнута осаждению перед сбором с использованием поглощающих веществ, которые могут быть распределены по области берега, например, с помощью самолета или вертолета. Перемещающие элементы выполнены с возможностью перемещения или путем выброса сформированных, таким образом, нефтяных комков в воду, откуда они направляются в пространство для сбора генерируемыми искусственными потоками. Таким образом, сбор нефти может быть дополнительно интенсифицирован.
В соответствии с вариантами осуществления изобретения, судно для борьбы с нефтью остается неподвижным в водной системе относительно берега при сборе нефти. Нефть, таким образом, может быть перемещена обратно в водную систему в пределах достижения бонами для борьбы с нефтью. Нефть может быть перемещена в воду с помощью перемещающих элементов, откуда эта нефть направляется в пространство для сбора с помощью генерируемых искусственных потоков. Сбор нефти может быть интенсифицирован путем перемещения бонов в поперечном направлении, например, путем перемещения бонов в боковом направлении назад и вперед.
Перемещающие элементы также можно использовать для удаления загрязненной растительности из области берега, в частности, когда перемещающие элементы представляют собой элементы типа пропеллера. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, загрязненная нефтью растительность, растущая в воде рядом с береговой областью или на области берега, срезается с помощью пропеллеров, и срезанная растительность перемещается в воду вместе с нефтью и оттуда в направлении конечного места сбора. Таким образом, например, загрязненная нефтью область, заросшая тростником, может быть легко обработана. Лопасти пропеллера элементов пропеллера, расположенные на бонах, могут использоваться, как режущие лезвия в результате наклона элементов пропеллера под соответствующим углом. Также возможно закреплять отдельное режущее средство, оборудованное вращающимися лопастями, на боне для борьбы с нефтью, если это необходимо. Режущее средство может быть расположено в требуемом месте на боне, предпочтительно ближе к его второму концу. Срезанная растительность перемещается в воду, и в воде ее направляют в пространство для сбора поверхностными потоками, генерируемыми перемещающими элементами. Растительность, перемещенная в пространство для сбора, может быть, например, связана в тюки или другим способом сжата для улучшения возможностей транспортирования.
В варианте осуществления боны для борьбы с нефтью, в соответствии с изобретением, можно использовать для счистки щетками нефти со льда, например, нефть среди ледяных блоков на морских путях могут быть, например, счищена щетками и направлена в судно или в место для сбора с помощью генерируемых потоков. Такое решение, описанное в заявке, можно использовать, например с решением, представленным в патенте Финляндии 20095047, таким образом, что нефть счищают щетками с помощью бонов для борьбы с нефтью, закрепленных на судне, до того, как лед попадет под, так называемую, разделительную решетку. Таким образом, улучшается достигаемый результат сбора.
В варианте осуществления изобретения бон для борьбы с нефтью в соответствии с изобретением можно использовать для сбора нефти также в открытом море, далеко от ближайшей области берега. Когда разлив нефти происходит в открытом море, площадь поверхности нефтяной пленки, плавающей на поверхности моря, часто значительна, иногда даже составляет несколько квадратных километров, но ее толщина может составлять всего лишь несколько миллиметров. Бон для борьбы с нефтью в соответствии с изобретением можно использовать в открытом море для увеличения толщины нефтяной пленки и для уменьшения ее площади поверхности, что существенно облегчает и интенсифицирует удаление нефти с поверхности моря. С помощью потоков, достигаемых при использовании бонов для борьбы с нефтью, нефть из нефтяной пленки может быть перенесена с кромок нефтяной пленки в направлении ее центра, в результате чего толщина пленки существенно увеличивается. Судно, оборудованное бонами для борьбы с нефтью, таким образом, движется вдоль кромки нефтяной пленки, в то время как боны для борьбы с нефтью и их перемещающие элементы расположены в таком положении, что потоки, получаемые с помощью перемещающих элементов, направляют в направлении центра нефтяной пленки. Также возможно, чтобы несколько судов, оборудованных бонами для борьбы с нефтью, в соответствии с изобретением, участвовали в работе по сбору, в результате чего суда могут двигаться на соответствующем расстоянии друг от друга в одном направлении в виде треугольника или дуги. Направление поверхностных потоков, достигаемых с помощью бонов, установленных на судах, движущихся вначале вдоль кромок формации, позволяет перемещать нефть обратно в формацию в направлении судна, движущегося в середине формации, в результате чего площадь поверхности нефтяной пленки, которую требуется собрать, сжимается, и сбор интенсифицируется.
Решения в соответствии с изобретением, таким образом, можно использовать, для увеличения ширины сбора, то есть, области уборки, поскольку поверхностные потоки, получаемые с помощью перемещающих элементов, проходит от обеих сторон элементов пропеллера и одновременно вне области, разграниченной боном, на котором установлены перемещающие элементы.
В дополнение к нефти другие нежелательные и/или вредные для окружающей среды материалы, накопившиеся на берегу или в непосредственной близости к берегу, могут быть собраны с помощью бона для борьбы с нефтью в соответствии с изобретением.
В одном варианте осуществления изобретения эффект сбора и поток, достигаемый с помощью перемещающих элементов, может быть интенсифицирован струями воды. Таким образом, множество сопел устанавливают на определенном расстоянии друг от друга на части бона и/или на части расширения, и эти сопла обеспечивают направляющие нефть водяные струи. В данном варианте осуществления мощностью водяных струй можно точным управлять для исключения формирования эмульсии вода-нефть.
Изобретение также относится к устройству и способу для отделения нефти от воды со льдом.
Типичное устройство в соответствии с изобретением, для отделения нефти от ледяных блоков и для сбора ее из системы воды со льдом содержит корпус, способный плавать в водной системе, разделительную решетку, предназначенную для проталкивания ледяных блоков, по меньшей мере, частично ниже поверхности воды водной системы и опорную часть, шарнирно соединенную с разделительной решеткой и корпусом, для изменения высоты подъема и угла разделительной решетки относительно уровня поверхности воды водной системы.
Типичный способ в соответствии с изобретением для отделения нефти от ледяных блоков и ее сбора из водной системы со льдом содержит, по меньшей мере, следующие этапы:
перемещение грузового отсека в водной системе относительно поверхности водной системы;
проталкивание ледяных блоков с помощью разделительной решетки, расположенной выше ледяных блоков, и содержащей направляющие рельсы, расположенные на определенном расстоянии друг от друга, для удаления нефти с ледяных блоков;
управление высотой подъема и углом разделительной решетки относительно уровня поверхности воды водной системы до требуемой величины путем перемещения опорной части, которая шарнирно установлена на решетке и на устройстве.
В типичном способе в соответствии с изобретением нефть направляют из водной системы в грузовой отсек через входное отверстие, которое расположено, по меньшей мере, частично ниже поверхности воды водной системы и перед которым установлена разделительная решетка.
Сбор нефти из водной системы является особенно трудным, если произошло смешение нефти со льдом. При этом нефть может, например, находиться на поверхности ледяных блоков, снизу или сверху льда или среди ледяной шуги. Обнаружено, что сбор нефти из системы воды со льдом может быть интенсифицирован путем проталкивания ледяных блоков с помощью разделительной решетки в соответствии с изобретением, высотой подъема и углом которой можно управлять с помощью опорной части. Путем управления высотой подъема и углом разделительной решетки лед можно проталкивать соответствующим образом так, что ледяные блоки скользят вниз и не накапливаются перед разделительной решеткой. Устройство и способ в соответствии с изобретением особенно пригодны для использования при сборе нефти в водной системе, которая содержит ледяные блоки и/или ледяную шугу, например, в непосредственной близости к кромке твердого льда, в береговых областях или на морских путях, пробитых через твердый лед.
В данном варианте применения термин «водяная система» означает, например, море, озеро, реку или тому подобное.
В дополнение к нефти другие материалы также могут быть собраны с помощью настоящего изобретения, такие, как, например, трюмная вода из судов. Также с помощью изобретения можно собирать нефть и другие материалы среди других нежелательных веществ, помимо льда, например, среди бревен или других древесных продуктов.
Типичное устройство в соответствии с изобретением может представлять собой водное судно, которое содержит силовое средство для привода в движение, такое как двигатель, и средство управления для перемещения устройства независимо по поверхности водной системы. В качестве альтернативы, типичное устройство в соответствии с изобретением может содержать средство крепления для соединения отдельного источника движущей силы, например, буксир-толкач, с устройством. Такое средство крепления может отличаться от используемых в, так называемой, барже - толкаче.
Типичная разделительная решетка в соответствии с изобретением шарнирно закреплена на части держателя. Разделительная решетка расположена, например, в непосредственной близости к носовой части или в боковой части устройства. Например, шарниры и/или гидравлические цилиндры могут быть расположены между разделительной решеткой и опорной частью. Форма разделительной решетки может представлять собой, например, многоугольник или часть дуги круга. Разделительная решетка может, например, иметь форму, в основном, в виде прямоугольника или квадрата. Разделительная решетка, кроме того, может, в основном, иметь форму прямоугольника или квадрата, и/или передняя часть разделительной решетки может быть выполнена в виде клина или части дуги круга. Структура разделительной решетки может представлять собой, например, O-профиль, то есть, полую балку. С помощью разделительной решетки ледяные блоки могут проталкиваться, по меньшей мере, частично ниже поверхности воды, в результате чего, по меньшей мере, часть нефти отделяется от ледяных блоков и остается на поверхности воды. Высоту подъема и угол разделительной решетки относительно поверхности воды можно изменять, например, путем перемещения опорной части или поворота разделительной решетки, которая шарнирно закреплена на опорной части. Разделительная решетка может иметь размеры, например, несколько большие, чем входное отверстие грузового отсека или ширина разделительной решетки может составлять, например, 2 м, 5 м, 10 м, 15 м или 20 м, или 1-25 метров, 2-5 метров, 6-10 метров или 15-20 метров. Длина разделительной решетки может составлять, например, 2 м, 5 м, 10 м, 15 м, 20 м или 1-30 метров, 2-5 метров, 10-15 метров или 20-25 метров. Угол и высоту подъема разделительной решетки относительно поверхности воды водной системы предпочтительно выбирают такими, чтобы лед скользил вдоль разделительной решетки под поверхностью воды. Из-под разделительной решетки и устройства ледяные блоки возвращаются в место свободной воды, например, позади и по бокам устройства. Разделительная решетка может во время сбора нефти удерживаться под углом, например, 30°, 45°, 60° или 25°-75°, 25°-35°, 40°-50° или 55°-65 ° относительно поверхности воды водной системы. Типично передняя кромка разделительной решетки удерживается выше поверхности водной системы во время сбора нефти.
Небольшое количество льда или ледяной шуги, которое попадает в грузовой отсек, типично не препятствует функции изобретения. Ледяная шуга, которая попадает с грузовой отсек, может медленно плавиться, например, с использованием технологии, упомянутой в патенте Финляндии 20040062 или публикации WO 2007/010086, в результате чего осуществляется постоянный приток в грузовой отсек, более теплой воды, чем лед. В определенных условиях требуется приблизительно 25 кубических метров воды с температурой +4°C для плавления одного кубического метра льда. В способе, представленном в описанной выше публикации, вода протекает через грузовой отсек обратно в море, например, со скоростью 100-10000 кубических метров в час, в зависимости от ситуации сбора и размера судна-сборщика. Таким образом, ледяная шуга, накапливающаяся в грузовом отсеке, может плавиться во время сбора. При промывке загрязненных нефтью ледяных блоков холодной водой, формируется только незначительное количество или не формируется вообще эмульсия воды и нефти. Также эмульсия нефти может быть собрана с помощью способа, представленного в описанной выше публикации.
Типичная опорная часть в соответствии с изобретением шарнирно соединена с разделительной решеткой и рамой устройства. Опорная часть может быть закреплена, например, сбоку или на передней части устройства. Например, шарниры и/или гидравлические цилиндры могут быть установлены между опорной частью и рамой. С помощью опорной части, шарнирно закрепленной на разделительной решетке и раме, высоту подъема и угол разделительной решетки относительно поверхности воды можно регулировать соответствующим образом. Опорная часть во время сбора нефти, предпочтительно, удерживается в таком положении, что разделительная решетка, которая, соответственно, шарнирно соединена с опорной частью, находится на предпочтительной глубине и под предпочтительным углом относительно уровня поверхности воды водной системы. Опорная часть во время сбора нефти может удерживаться под углом, например, 30°, 45°, 60° или 25°-75°, 25°-35°, 40°-50° или 55°-65° относительно поверхности воды водной системы. Опорная часть во время сбора нефти также может быть установлена, по существу, параллельно относительно поверхности воды водной системы. При сборе нефти опорная часть может быть установлена полностью под поверхностью воды водной системы.
В соответствии с вариантом осуществления настоящей системы только верхняя кромка вертикальных краев разделительной решетки выступает над поверхностью воды водной системы. Структура краев может быть такой же, как у нижней части разделительной решетки, что позволяет нефти протекать через зазоры по краям в грузовой отсек, но не пропускает блоки льда обратно на разделительную решетку и оттуда в грузовой отсек. Разделительная решетка может иметь размеры в соответствии с шириной грузового отсека, таким образом, что блоки льда не могут попадать в грузовой отсек по бокам разделительной решетки, вокруг упомянутых выше краев.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения на раме предусмотрен грузовой отсек, куда ведет входное отверстие, расположенное, по меньшей мере, частично ниже поверхности воды водной системы, при этом разделительная решетка может быть расположена перед входным отверстием для предотвращения попадания льда в грузовой отсек. Разделительная решетка может быть расположена перед входным отверстием, например, таким образом, что края, предусмотренные по бокам грузового отсека, функционируют, как препятствие для ледяных блоков, не позволяя им попадать в грузовой отсек с боковых сторон разделительной решетки. Нижняя кромка входного отверстия грузового отсека может быть расположена, например, на уровне 5 см, 20 см, 30 см или 40 см или 5-70 см, 10-60 см или на 15-40 см ниже поверхности воды водной системы. Грузовой отсек может, например, иметь в длину 10-120 метров, 3-25 метров в ширину и 1-5 метров в высоту. Также возможно, чтобы передняя кромка грузового отсека во время сбора нефти открывалась в основном вдоль всей ее высоты. Таким образом, нижняя кромка входного отверстия грузового отсека приблизительно находится на уровне дна грузового отсека. Ширина входного отверстия грузового отсека может составлять, например, 2-30 м, в зависимости от размера грузового отсека. Ширина входного отверстия может составлять, например, 60-80% длины грузового отсека. Грузовым отсеком, в котором собирают нефть, может, например, быть водное судно, напоминающее обычную баржу. Грузовой отсек может, например, также представлять собой плавучий накопительный резервуар. Плавучий накопительный резервуар может быть соединен, например, с водным судном, напоминающим обычную баржу. Грузовой отсек также может содержать различные средства, необходимые для сбора нефти, такие как, например, средства для удаления воды из грузового отсека.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения поверхность водной системы и материал, который требуется собрать с нее, подают через входное отверстие непосредственно в грузовой отсек.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения при сборе материала из водной системы поверхность воды и материал, предназначенный для сбора, находятся на той же высоте, что и поверхность водной системы, окружающей грузовой отсек.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения при переносе материала, предназначенного для сбора из водной системы в грузовой отсек, нет необходимости ее перекачивать вообще или каким-либо другим способом поднимать или транспортировать. Часть поверхности водной системы и материала в ней, предназначенного для сбора, проходит через выходное отверстие, в результате относительного движения между устройством и водной системой или частью ее поверхности.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения воду удаляют из грузового отсека, например, из ее нижней части, во время сбора, по меньшей мере, в том же количестве, что и вода и материал, предназначенный для сбора, который протекает в грузовой отсек. Типично, таким образом, поверхность материала в грузовом отсеке и поверхность водной системы снаружи устройства остаются, по существу, на одном уровне. Вода может быть удалена из грузового отсека, например, с помощью насосов. Также возможно предусмотреть отверстия в нижней части грузового отсека, через которые вода может выходить в результате динамического давления, формируемого в грузовом отсеке. Мощность насосов и размер отверстий также можно регулировать. Материал, предназначенный для сбора, который плавает в таком устройстве, концентрируется в верхней части грузового отсека. Когда сбор останавливают, входное отверстие может быть закрыто и насосы, которые удаляют воду из грузового отсека, могут быть остановлены или возможно закрывающие люки отверстия могут быть закрыты. Таким образом, устройство может, например, быть транспортировано к берегу для дальнейшей обработки.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения грузовой отсек представляет собой такой, как описано в патенте Финляндии 20040062 или публикации WO 2007/010086.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения входное отверстие частично находится выше поверхности воды водной системы при сборе нефти с помощью устройства. Нижняя кромка входного отверстия, таким образом, может быть расположена на предпочтительной высоте относительно водной поверхности воды водной системы, для сбора нефти с водной поверхности.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения опорная часть представляет собой водонепроницаемую дверь в передней части устройства, которая в ситуации сбора может быть открыта полностью или частично. Опорная часть может быть опущена, для того, чтобы открыть входное отверстие, и может быть поднята перед входным отверстием, для того, чтобы закрыть его. Таким образом, дверь в передней части также типично представляет собой переднюю стенку грузового отсека. Таким образом, когда дверь в передней части открывается, поверхность водной системы и материал, находящийся на ней, который требуется собрать, может быть пропущен непосредственно из водной системы в грузовой отсек.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения опорная часть и/или разделительная решетка не собирают нефть, когда они повернуты вверх, например, к боковой стороне устройства или на носовой части устройства, когда устройство перемещается или его транспортируют к водной системе. Опорная часть и/или разделительная решетка могут быть опущены и отрегулированы в соответствующие положения, например, только, когда начинается сбор нефти.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения путем установки положения опорной части, в соответствии с необходимостью, глубину сбора устройства и/или размер входного отверстия можно установить, в соответствии с необходимостью. Например, если опорная часть функционирует, как носовая дверь или тому подобное судна, она одновременно может функционировать, как закрывающее средство для входного отверстия.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения входное отверстие, разделительная решетка и опорная часть расположены сбоку от грузового отсека относительно направления движения устройства.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения разделительная решетка содержит направляющие рельсы, расположенные на определенном расстоянии друг от друга, таким образом, что между этими направляющими рельсами остается свободное пространство. При проталкивании ледяных блоков с помощью опорной решетки ниже поверхности воды водной системы нефть может подниматься между опорными рельсами и, по меньшей мере, часть нефти остается на поверхности воды. Нефть, оставшаяся на поверхности воды, может быть с помощью потока воды направлена далее в грузовой отсек. Направляющие рельсы могут быть установлены в разделительной решетке, например, в основном, параллельно, и/или, по меньшей мере, часть рельсов может быть расположена диагонально, например, с приданием V-образной формы. Например, с помощью рельсов, расположенных диагонально в V-образной форме, в задней части разделительной решетки, блоки льда могут быть отброшены по сторонам разделительной решетки. Направляющие рельсы, например, могут быть выполнены из стали. Структура рельсов может представлять собой, например, O-профиль, то есть полую балку, размер которой зависит от того, для каких условий она изготовлена. Высота полый балки может составлять, например, 30 см или 10-40 см, ширина 15 см или 5-20 см, и толщина стенки 3-10 мм или 6-8 мм. Полая балка в данном изобретении представляет собой предпочтительный материал, например, по той причине, что она обладает свойствами жесткости во всех направлениях. Условия сбора нефти определяют предпочтительный размер направляющих рельсов. Например, на морском пути разделительная решетка должна весить несколько тонн, прежде, чем она сможет проталкивать ледяные блоки под поверхность воды, под действием своего собственного веса. Длина направляющих рельсов может составлять, например, 5-30 м. Расстояние между рельсами может составлять, например, 5 см, 15 или 20 см или 5-20 см или 10-20 см. Например, в арктической области, где ледяные блоки имеют диаметр несколько метров и только небольшое количество ледяной шуги содержится в водной системе, расстояние между рельсами может составлять 15-20 см.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения направляющие рельсы расположены на разделительной решетке, по меньшей мере, в основном, параллельно относительно направления движения устройства.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения винтовые элементы установлены на рельсах. Винтовые элементы могут быть расположены на направляющих рельсах так, чтобы они находились ниже разделительной решетки при сборе нефти. Винтовые элементы могут представлять собой, например, достаточно редко установленные винтовые элементы и/или полувинтовые элементы. Диаметр винтовых элементов может составлять, например, 50-100 см, 25-50 см, когда они разделены. С помощью винтовых элементов, расположенных на направляющих рельсах, ледяные блоки можно переворачивать в холодной воде. В результате переворачивания ледяных блоков в холодной воде, осуществляется более эффективное отделение нефти. С помощью винтовых элементов нефть также может соскабливаться с поверхности ледяных блоков.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, винтовые элементы могут быть закреплены, например, в промежутках между полыми балками разделительной решетки, в результате чего они поддерживают разделительную решетку при воздействии боковых нагрузок.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения винтовые элементы установлены на разделительной решетке, направление резьбы которой установлено так, что они направляют ледяные блоки, поступающие в центр разделительной решетки к сторонам разделительной решетки и постепенно полностью выходящие из-под разделительной решетки за ее пределы.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения винтовые элементы расположены на направляющих рельсах в группах, так, что на переднем конце разделительной решетки винты направляют ледяные блоки в направлении центра разделительной решетки, и в задней части разделительной решетки структуры винтов направляют ледяные блоки в направлении в стороны от разделительной решетки. Таким образом, также, может быть увеличен эффект трения элементов по ледяным блокам и эффект промывки водой, прежде, чем ледяные блоки будут выдавлены из-под разделительной решетки, при одновременном предотвращении скопления ледяных блоков под разделительной решеткой. На переднем конце разделительной решетки могут быть предусмотрены винтовые элементы, установленные на расстоянии, например, 2 метра, таким образом, что такие винтовые элементы направляют ледяные блоки в направлении центра решетки. После винтовых элементов на переднем конце может быть предусмотрено свободное пространство, например, 2 метра, и после чего могут быть установлены винтовые элементы, расположенные на разделительной решетке, которые направляют лед в направлении к внешним кромкам разделительной решетки.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения направляющие рельсы расположены на разделительной решетке диагонально в виде V-образной формы, и винтовые элементы расположены на направляющих рельсах. Направление направляющих рельсов и винтовых элементов, предпочтительно, выбирают таким образом, что ледяные блоки направляются к внешним кромкам разделительной решетки в задней части разделительной решетки.
Устройство в соответствии с вариантом осуществления изобретения содержит средство направления, предназначенное для направления нефти в грузовой отсек, когда устройство, в основном, установлено неподвижно относительно дна водной системы. Путем размещения средства управления в устройстве нефть можно собирать также, когда устройство неподвижно. Таким образом, становится возможным интенсифицировать сбор нефти в определенной области. Средство направления может, например, представлять собой соответствующие насосы, трубы, патрубки, шланги или сопла для направления водяных струй. Средство направления может содержать один или несколько насосов, с помощью которых воду удаляют из грузового отсека, в результате чего обеспечивается поток из входного отверстия, даже если устройство, в основном, остается неподвижным относительно окружающей водной системы.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, часть направляющих рельсов или, по меньшей мере, винтовых элементов, расположенных на них, расположены с возможностью вращения вокруг продольной оси направляющих рельсов или винтовых элементов. Направляющие рельсы или винтовые элементы могут быть установлены на подшипниках на остальной разделительной решетке, например, на их концах. Винтовые элементы могут быть расположены в виде муфт вокруг направляющих рельсов или других опорных элементов, или с возможностью вращения относительно такой опоры. Вращение направляющих рельсов или винтовых элементов может быть свободным, или вращение может быть обеспечено с использованием, например, гидравлического двигателя или электродвигателя. Направление вращения и/или скорость можно регулировать, например, дистанционно. Благодаря вращению, движение льда и отделение нефти от льда можно интенсифицировать.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения нефть собирают, когда устройство, в основном, остается неподвижным относительно дна водной системы. В соответствии с вариантом осуществления ледяные блоки проталкивают под поверхность воды с установкой разделительной решетки на этапе 1, и при этом ожидается, что нефть отделяется от ледяных блоков, поскольку она легче, чем вода, и поднимается на поверхность воды. На этапе 2, в соответствии с вариантом осуществления, нефть направляют с помощью средства направления, такого как насосы, в грузовой отсек. Далее устройство может перемещаться на новое место, где этапы 1 и 2 повторяются.
Устройство в соответствии с вариантом осуществления изобретения содержит силовое средство для перемещения опорной части и/или разделительной решетки относительно уровня поверхности воды водной системы и, таким образом, для проталкивания ледяных блоков, по меньшей мере, частично, под поверхность воды водной системы. Силовое средство может, например, представлять собой гидравлические цилиндры и приводы, которые требуются для них. С помощью силового средства опорную часть и/или разделительную решетку регулируют в соответствующем положении сбора.
В варианте осуществления изобретения устройство содержит плавающие элементы, степень плавучести которых может быть установлена в соответствии с необходимостью для регулирования осадки устройства. Плавающие элементы могут содержать, например, один балластный резервуар и средство, такое как насосы и необходимые источники питания, для заполнения и опустошения балластного резервуара. Может быть предусмотрено несколько балластных резервуаров.
Устройство в соответствии с вариантом осуществления изобретения содержит балластные резервуары для управления степенью осадки грузового отсека и/или средства для удаления воды из грузового отсека и/или средства для управления средством удаления воды.
Устройство в соответствии с изобретением может содержать одну или несколько разделительных решеток и опорных частей. Разделительная решетка и опорная часть, например, могут быть расположены с каждой стороны грузового отсека. Дополнительно несколько устройств в соответствии с изобретением могут быть расположены на водном судне. Устройства могут быть расположены по бокам, например, один или несколько грузовых отсеков с каждой стороны буксира или другого эквивалентного судна. Путем размещения нескольких разделительных решеток, опорных частей и/или входных отверстий в устройстве, и/или путем размещения нескольких устройств в соответствии с изобретением на водном судне, получают большую площадь очистки, в результате чего, сбор нефти из водной системы может быть интенсифицирован.
Варианты осуществления и преимущества, упомянутые в данном тексте, представлены в соответствующих частях, применимых, как к устройству, так и к способу для сбора нефти из водной системы, в соответствии с изобретением, даже если это не всегда специально упомянуто.
Краткое описание чертежей
Изобретение более подробно описано ниже со ссылкой на приложенные схематичные чертежи, на которых
На фиг.1 показан бон для борьбы с нефтью в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
На фиг.2 показано судно для борьбы с нефтью в соответствии с вариантом осуществления изобретения в положении сбора нефти, где судно для борьбы с нефтью установлено неподвижно в водной системе во время сбора
На фиг.3 показано судно для борьбы с нефтью в соответствии с вариантом осуществления изобретения в положении сбора нефти, где судно для борьбы с нефтью движется вдоль береговой линии.
На фиг.4 показан вид в поперечном сечении устройства в соответствии с изобретением в его виде сбоку.
На фиг.5 показан вид в поперечном сечении устройства в соответствии с изобретением в его виде сбоку.
На фиг.6 показан вид в поперечном сечении устройства в соответствии с изобретением в виде сверху.
Подробное описание изобретения
Для ясности описания соответствующие детали в разных вариантах применения имеют одинаковые ссылочные позиции. Уровень поверхности воды водной системы на всех чертежах показан сплошной линией WL.
На фиг.1 показан бон 1 для борьбы с нефтью в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Бон 1 для борьбы с нефтью содержит часть 2 бона и часть 3 расширения. Соединение 4 расположено на первом конце части 2 бона, посредством соединения часть 2 бона может быть соединена с судном для борьбы с нефтью. Длина бона 1 для борьбы с нефтью составляет приблизительно 30 метров. Длина части 3 расширения составляет приблизительно 10 метров. Понтонный элемент 5 установлен в соединении с частью 3 расширения для обеспечения плавучести бона 1 для борьбы с нефтью на соответствующей высоте в водной системе. В нормальной ситуации использования часть 2 бона и часть 3 расширения бона для борьбы с нефтью определенно находятся выше линии WL воды. Перемещающие элементы, то есть, элементы 6 пропеллеров дополнительно размещены на боне 1 борьбы с нефтью. Гидравлические двигатели для вращения лопостных элементов, то есть, лопастей 9 пропеллеров, расположены в соединении с элементами 6 пропеллера. Гидравлическое силовое средство для вращения дополнительно размещено в соединении с элементом 6 пропеллера. Шаровое соединение установлено между валом элемента 6 пропеллера и боном 1, таким образом, чтобы элемент пропеллера можно поворачивать на 180 градусов в обоих направлениях. Элемент пропеллера, кроме того, выполнен с возможностью поворота в точке соединения между элементом пропеллера и его валом приблизительно на 90 градусов. Элемент 6 пропеллера может дополнительно поворачиваться в вертикальном направлении вверх или вниз на 20-30 градусов. Направление поворота лопастей 9 пропеллера может дополнительно изменяться. Скорость вращения лопастей 9 пропеллера можно регулировать бесступенчато между 0-100 оборотов в минуту. При таких низких скоростях вращения можно исключить формирование нежелательной эмульсии вода-нефть. В результате поворота элемента 6 пропеллера и изменения направления вращения лопастей 9 пропеллера в соответствии с необходимостью, нефть можно направлять из области суши в требуемой направлении, и далее соответствующий поверхностный поток может быть сформирован в водной системе для направления нефти в отсек для сбора судна для борьбы с нефтью. Благодаря повороту элемента 6 пропеллера в вертикальном направлении, бон для борьбы с нефтью может дополнительно перемещаться в случае, когда это необходимо. Лопасти 9 пропеллеров элементов 6 пропеллера части 3 расширения изготовлены из гибкого материала. Гибкие лопасти 9 интенсифицируют соскабливание нефти с области суши. Лопасти 9 пропеллеров элементов 6 пропеллера части 2 бона выполнены жесткими. Соответствующие поверхностные потоки формируются в водной системе с помощью жестких лопастей 9. Диаметр лопастей 9 пропеллера элементов 6 пропеллера составляет приблизительно 1 метр. Часть 2 бона оборудована гидравлическим силовым средством. Часть 2 бона и часть 3 расширения могут перемещаться с помощью гидравлического силового средства в горизонтальном и вертикальном направлениях. Как часть 2 бона, так и часть 3 расширения изготовлены из стали. Часть 3 расширения выполнена телескопической. Благодаря телескопической части 3 расширения, длину бона 1 для борьбы с нефтью можно регулировать. Скользящие подушки делают возможным совместное скольжение без использования элементов 6 пропеллера. Когда часть 3 расширения бона 1 для борьбы с нефтью отведена в часть 2 бона, элементы 6 пропеллера и понтонный элемент 5 части расширения скользят вдоль нее до конца в направлении части бона. Когда общую длину бона 1 для борьбы с нефтью увеличивают путем выдвижения части 3 расширения изнутри части 3 бона, элементы 6 пропеллера и понтонный элемент 5 расходятся друг от друга в результате скольжения вдоль части 3 расширения.
На фиг.2 показано судно 10 для борьбы с нефтью в соответствии с вариантом осуществления изобретения в ситуации сбора нефти, где судно 10 для борьбы с нефтью установлено неподвижно в водной системе во время сбора. Судно 10 для борьбы с нефтью расположено близко к берегу водной системы. Два бона 1 для борьбы с нефтью шарнирно соединены с судном 10 для борьбы с нефтью. Бон 1 для борьбы с нефтью содержит часть 2 бона и часть 3 расширения. Понтонный элемент 5 установлен в соединении с частью 3 расширения для обеспечения плавучести бона 1 для борьбы с нефтью на соответствующей высоте в водной системе. Бон 1 для борьбы с нефтью расположен на области берега, таким образом, что части 3 расширения достигают области 12 загрязненной земли. Перемещающие элементы, то есть, элементы 6 пропеллера, установлены в соединении, как с частями 3 бона, так и с частями 2 расширения. Гидравлические двигатели размещены на осях элементов 6 пропеллера. Лопастные элементы элементов 6 пропеллера, в соединении с частями 3 расширения, то есть, лопастями 9 пропеллера, расположены в таком положении, что они переносят нефть из области суши в водную систему, где они вращаются. Лопасти пропеллера элементов 6 пропеллера, соединенные с частями 3 бона, формируют такие поверхностные потоки в водной системе, когда они вращаются, что нефть 13 направляется в направлении отсека 11 для сбора. Бон 1 для борьбы с нефтью перемещают с помощью гидравлического силового средства в стороны, в направлении, показанном стрелками, для интенсификации сбора нефти.
На фиг.3 показано судно 10 для борьбы с нефтью в соответствии с вариантом осуществления изобретения в ситуации сбора нефти, где судно 10 для борьбы с нефтью движется вдоль береговой линии во время сбора. Два бона 1 для борьбы с нефтью шарнирно соединены с судном 10 для борьбы с нефтью. Бон 1 для борьбы с нефтью содержит часть 2 бона, часть 3 расширения и понтонный элемент 5, установленные с соединением с частью 3 расширения, для обеспечения плавучести бона 1 для борьбы с нефтью, на соответствующей высоте в водной системе. На первом боне 1а для борьбы с нефтью установлено гидравлическое силовое средство в таком положении, что часть 3 расширения проходит, по меньшей мере, частично в область 12 загрязненной суши. Перемещающие элементы, то есть, элементы 6 пропеллера, установлены через интервалы пять метров в соединении с частью 3 расширения первого бона 1а для борьбы с нефтью. Лопасти 9 пропеллера соскребают нефть с грунта 12 во время вращения. Лопасти 9 пропеллера расположены в таком положении, что они перемещают нефть из области 12 суши в водную систему, когда они вращаются. Лопасти 9 пропеллера первого бона 1а для борьбы с нефтью, которые находятся в водной системе, установлены в таком положении, что они формируют поверхностные потоки, когда они вращаются, которые направляют нефть в направлении отсека для сбора. Второй бон 1b для борьбы с нефтью расположен приблизительно параллельно береговой линии. Лопасти 9 пропеллера элементов пропеллера 6, расположенные в соединении с частью 3 расширения и частью 2 бона второго бона 1b для борьбы с нефтью, расположены в таком положении, что они формируют поверхностные потоки в водной системе, когда они вращаются, которые направляют нефть из водной системы в отсек 11 для сбора. Воду удаляют из задней части 11 для сбора. Загрязненную растительность 14 срезают с помощью лопастей 9 пропеллера части 3 расширения первого бона 1а для борьбы с нефтью, и направляют с помощью поверхностных потоков, формируемых лопастями 9 пропеллера далее в отсек 11 для сбора. Загрязненную растительность 14 упаковывают в тюки или помещают в сетки на судне 1 для борьбы с нефтью, для улучшения возможности транспортирования.
На фиг.4 показан вид в поперечном сечении судна 15 для сбора в водной системе, осадка и одновременно высота воды в грузовом отсеке 20 этого судна обозначены сплошной линией WL. Опорная часть 19 шарнирно соединена с судном 15. Разделительная решетка 18 шарнирно соединена с опорной частью 19. Опорная часть 19 и разделительная решетка 18 показаны в положении переноса пунктирными линиями на чертеже. Водонепроницаемая опорная часть 19, которая функционирует как носовая дверь, таким образом, поднята перед входным отверстием 21 грузового отсека 20, так, что входное отверстие 21, по меньшей мере, частично закрыто опорной частью 19. Разделительная решетка 18, которая закреплена с помощью соединения на опорной части 19, сложена, будучи в соединении с опорной частью. Опорная часть 19 и разделительная решетка 18 могут удерживаться в этом положении, когда судно 15 движется в направлении места разлива нефти. Положение опорной части 19 и разделительной решетки 18 во время сбора нефти показано сплошными линиями на чертеже. Опорная часть 19 опущена ниже поверхности воды WL так, что она располагается, по существу, параллельно поверхности воды WL водной системы. Разделительная решетка 18 сложена перед входным отверстием 21 грузового отсека 20 судна 15, в соответствующем положении относительно поверхности WL воды водной системы. Разделительная решетка 18 проталкивает ледяные блоки 16 ниже поверхности WL воды. Ледяные блоки 16 поворачиваются, когда они проталкиваются вниз, из-за винтовых элементов 23, закрепленных на разделительной решетке 18. Винтовые элементы 23 расположены в группах, таким образом, что перед передним концом разделительной решетки 18 винтовые элементы направляют ледяные блоки 16 в направлении центра разделительной решетки 18, и в задней части разделительной решетки 18 структура винтовых элементов 23 направляет их в направлении кромок разделительной решетки 18. Таким образом, также эффект трения винтовых элементов 23 о ледяные блоки 16 и эффект промывки водой может быть усилен, перед тем, как ледяные блоки 16 будут направлены наружу из-под разделительной решетки 18, одновременно предотвращая скопление ледяных блоков 16 под разделительной решеткой 18. В основном вертикальные края 24 были дополнительно расположены с обеих сторон разделительной решетки 18. Верхняя кромка краев 24 продолжается выше поверхности воды WL водной системы. Структура краев 24 является той же, что и в нижней части разделительной решетки 18, и они пропускают проток нефти через зазоры 25 на краях в грузовой отсек 20, но не пропускают ледяные блоки 16 назад на разделительную решетку 18 и оттуда в грузовой отсек 20. Разделительная решетка 18 имеет размеры в соответствии с шириной грузового отсека, таким образом, что ледяные блоки 16 не могут попасть в грузовой отсек 20 из-за боковых сторон разделительной решетки, вокруг краев 24 разделительной решетки. В нижней части грузового отсека 20 имеется выходное отверстие 26 для воды. Направление перемещения судна 15 обозначено стрелками на фигуре.
На фиг.5 показан вид сбоку в поперечном сечении, части грузового отсека 20 в соответствии с изобретением, плавающего на поверхности WL воды водной системы, опорной части 19, шарнирно соединенной с грузовым отсеком 20, и разделительной решетки 18, шарнирно соединенной с опорной частью. В грузовом отсеке 20 обозначен уровень поверхности WL воды внутри и снаружи грузового отсека 20. Входное отверстие 21 частично находится ниже поверхности WL воды и частично выше поверхности WL воды, для сбора нефти в грузовой отсек 20. Опорная часть 19, показанная пунктирными линиями, сложена для того, чтобы обеспечить возможность подъема носовой двери 19 устройства, и разделительная решетка 18, показанная пунктирными линиями, сложена перед носовой дверью 5. Опорная часть 5, показанная сплошными линиями, опущена ниже поверхности WL воды, и разделительная решетка 18, показанная сплошными линиями, находится на поверхности воды на такой высоте и под таким углом, что ледяные блоки направляются вниз под поверхность воды вдоль направляющих рельсов 22 разделительной решетки 18. Направляющие рельсы 22 разделительной решетки 18 имеют винтовые элементы 23, которые скоблят и поворачивают ледяные блоки 16, и перемещают их из положения под разделительной решеткой 18, постепенно выводя наружу от разделительной решетки 18.
При транспортировании устройства 15 или, при его движении в направлении места загрязнения нефтью опорная часть 19 поднята для формирования носовой двери 19 перед входным отверстием 21. Разделительная решетка 18 сложена перед опорной частью 19, и устройством 15, таким образом, вода оказывает меньшее сопротивление во время перемещения. При прибытии на место загрязнения нефтью опорную часть 19 опускают ниже поверхности WL воды. Разделительную решетку 18 опускают до уровня поверхности воды. Относительное положение опорной части 21 и разделительной решетки 18 регулируют соответствующим образом для сбора таким образом, что ледяные блоки 16 скользят ниже разделительной решетки 18 и поверхности WL воды с насколько это возможно меньшим сопротивлением. Нефть, отсоединяющаяся от поверхности ледяных блоков 16, из-за ее низкого собственного веса, поднимается из зазоров между направляющими рельсами 22 в разделительной решетке 18 на поверхность воды вместе с остальной нефтью и поступает вместе с водой в грузовой отсек 20. Для отделения нефти с поверхности ледяных блоков 16 направляющие рельсы 22 разделительной решетки дополнительно имеют винтовые элементы 23, с помощью которых ледяные блоки 16 переворачиваются в холодной воде. Нефть, которая попала выше разделительной решетки 18, протекает вместе с водой в грузовой отсек 20 устройства 15. Устройство 15 движется вперед, в результате чего нефть направляется в грузовой отсек 20 в результате движения устройства 15. Устройство 15, в качестве альтернативы, может быть неподвижным, в результате чего нефть может направляться в грузовой отсек 20, например, путем удаления воды из грузового отсека с помощью насосов. Устройство 15 может затем двигаться вперед, например, на расстояние размера разделительной решетки, и сбор нефти может быть снова начат в результате проталкивания льда 16. Лед 27, который попал в грузовой отсек 20, вместе с собранной нефтью и водой, плавится во время сбора под действием воды, протекающей обратно в море через грузовой отсек 20.
На фиг.6 показан вид сверху в поперечном сечении части устройства 15 в соответствии с изобретением. Опорная часть 19 шарнирно повернута в непосредственной близости ко входному отверстию 21 грузового отсека 20. Разделительная решетка 18, которая содержит направляющие рельсы 22, шарнирно соединена с опорной частью 19. Направляющие рельсы на разделительной решетке 18 могут иметь расположенные достаточно редко винтовые элементы 23. Направляющие рельсы 22 или винтовые элементы 23 могут свободно вращаться, или они могут поворачиваться механически вокруг их продольной оси.
На чертежах представлены только несколько предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Факты вторичной степени важности в отношении основной идеи изобретения, факты, известные или понятные специалисту в данной области техники, такие как источники питания, насосы, опорные структуры, возможно требуемые для выполнения изобретения или механизмов крепления, не представлены отдельно на чертежах. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что изобретение не ограничено исключительно представленными выше примерами, но что изобретение может изменяться в пределах объема представленной ниже формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения представляют некоторые возможные варианты осуществления изобретения, и их не следует рассматривать, как ограничение объема защиты формулы изобретения, как таковой.
1. Бон для борьбы с нефтью, содержащий удлиненную часть, приспособленную ее первым концом соединяться с судном для борьбы с нефтью, отличающийся тем, что содержит соединенные с удлиненной частью, по меньшей мере, один понтонный элемент и множество поворотных перемещающих элементов, снабженных вращающимися лопастными элементами.
2. Бон для борьбы с нефтью по п.1, отличающийся тем, что содержит часть расширения, способную, по меньшей мере, частично телескопически располагаться внутри удлиненной части и установленную на втором конце удлиненной части.
3. Бон для борьбы с нефтью по п.1 или 2, отличающийся тем, что удлиненная часть и/или часть расширения способны поворачиваться в одной или нескольких точках таким образом, что они являются гибкими в вертикальном направлении.
4. Бон для борьбы с нефтью по п.1, отличающийся тем, что удлиненная часть снабжена силовым средством для ее перемещения.
5. Бон для борьбы с нефтью по п.1, отличающийся тем, что ось перемещающего элемента является, в основном, горизонтальной.
6. Бон для борьбы с нефтью по п.1, отличающийся тем, что лопастные элементы изготовлены из гибкого материала, по меньшей мере, в части перемещающих элементов.
7. Судно для борьбы с нефтью, соединенное с, по меньшей мере, одним боном для борьбы с нефтью, выполненным в соответствии с одним из пп.1-6.
8. Способ сбора нефти на загрязненной нефтью области берега, содержащий нижеследующие этапы:
направление судна для борьбы с нефтью, оборудованного боном для борьбы с нефтью по любому из пп.1-6, в место непосредственной близости к берегу,
расположение бона для борьбы с нефтью так, что он проходит к области берега, загрязненной нефтью,
перемещение нефти из области берега в воду в результате вращения лопастных элементов перемещающих элементов,
направление нефти в воду в направлении конечного места сбора путем вращения лопастных элементов.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что судно для борьбы с нефтью направляют для его перемещения вдоль области берега, и одновременно нефть непрерывно перемещают в воду.
10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что загрязненную нефтью растительность, растущую в воде близко к области берега или в области на берегу, срезают с помощью лопастных элементов перемещающих элементов, и срезанную растительность переносят в воду вместе с нефтью и оттуда в направлении места конечного сбора.
11. Устройство для отделения нефти от ледяных блоков и сбора ее в системе воды со льдом, отличающееся тем, что устройство содержит корпус, приспособленный плавать в водной системе, разделительную решетку, предназначенную для проталкивания ледяных блоков, по меньшей мере, частично под поверхность воды водной системы, опорную часть, шарнирно соединенную с разделительной решеткой и корпусом, для изменения высоты подъема и угла разделительной решетки относительно уровня поверхности воды водной системы.
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что корпус имеет грузовой отсек, в который ведет входное отверстие, расположенное, по меньшей мере, частично ниже поверхности воды водной системы, и при этом разделительная решетка установлена перед входным отверстием для предотвращения попадания льда в грузовой отсек.
13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что входное отверстие частично расположено над поверхностью воды водной системы при сборе нефти с помощью устройства.
14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что опорная часть расположена перед входным отверстием для, по меньшей мере, частичного открывания и закрывания его.
15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что опорная часть представляет собой носовую дверь устройства.
16. Устройство по п.11, отличающееся тем, что входное отверстие, разделительная решетка и опорная часть расположены по сторонам грузового отсека относительно направления перемещения устройства.
17. Устройство по п.11, отличающееся тем, что разделительная решетка содержит направляющие рельсы, расположенные на расстоянии друг от друга с образованием свободного пространства между ними.
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что содержит винтовые элементы, расположенные на направляющих рельсах.
19. Устройство по п.17, отличающееся тем, что направляющие рельсы расположены на разделительной решетке, по меньшей мере, в основном, параллельно относительно направления движения устройства.
20. Устройство по п.11, отличающееся тем, что содержит средство направления для направления нефти в грузовой отсек при установке устройства, в основном, неподвижно относительно дна водной системы.
21. Устройство по п.11, отличающееся тем, что содержит силовое средство для перемещения опорной части и/или разделительной решетки относительно уровня поверхности (WL) воды водной системы и для проталкивания ледяных блоков, по меньшей мере, частично под поверхность воды водной системы.
22. Способ отделения нефти от ледяных блоков и ее сбора из водной системы со льдом, содержащий, по меньшей мере, следующие стадии:
перемещение грузового отсека в водной системе относительно поверхности водной системы;
проталкивание ледяных блоков посредством разделительной решетки, расположенной выше ледяных блоков и содержащей направляющие рельсы, расположенные на определенном расстоянии друг от друга, для удаления нефти с ледяных блоков,
управление высотой подъема и углом разделительной решетки относительно уровня поверхности (WL) воды водной системы до требуемой величины посредством перемещения опорной части, шарнирно установленной на решетке и на корпусе, отличающийся тем, что содержит направление нефти и воды из водной системы в грузовой отсек через входное отверстие, которое расположено, по меньшей мере, частично ниже поверхности воды водной системы и перед которым установлена разделительная решетка.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что нефть направляется в грузовой отсек через входное отверстие, расположенное частично ниже поверхности (WL) воды водной системы и частично выше поверхности воды водной системы.
24. Способ по п.22 или 23, отличающийся тем, что входное отверстие открывается или закрывается, по меньшей мере, частично путем управления опорной частью.
25. Способ по 22, отличающийся тем, что нефть направляется к входному отверстию грузового отсека с помощью средства направления при установке устройства неподвижно относительно дна водной системы.
26. Способ по п.22, отличающийся тем, что ледяные блоки поворачиваются в результате проталкивания их с помощью направляющих рельсов, расположенных на разделительной решетке и содержащих винтовые элементы.
27. Судно для борьбы с нефтью, соединенное с, по меньшей мере, одним устройством по любому из пп.11-21.
28. Судно для борьбы с нефтью, соединенное с, по меньшей мере, одним боном для борьбы с нефтью по любому из пп.1-6 и, по меньшей мере, одним устройством по любому из пп.11-21.
