Развитие технических средств и технологий морского транспорта нефти и нефтепродуктов

Иванов, Антон Игоревич

автореферат диссертации по истории, специальность ВАК РФ 07.00.10
диссертация на тему: Развитие технических средств и технологий морского транспорта нефти и нефтепродуктов

Год: 2013
Автор научной работы: Иванов, Антон Игоревич
Ученая cтепень: кандидата технических наук
Место защиты диссертации: Уфа
Код cпециальности ВАК: 07.00.10

Диссертация по истории на тему 'Развитие технических средств и технологий морского транспорта нефти и нефтепродуктов'

Полный текст автореферата диссертации по теме "Развитие технических средств и технологий морского транспорта нефти и нефтепродуктов"

На правах рукописи

ИВАНОВ АНТОН ИГОРЕВИЧ

РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И ТЕХНОЛОГИЙ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

07.00.10 «История науки и техники»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 НОЯ 2013

Уфа-2013

005542135

Работа выполнена в ФГБОУ технический университет».

ВПО «Уфимский государственный нефтяной

Научный руководитель:

Шаммазов Айрат Мингазович

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Удалова Елена Александровна

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», профессор

Кононов Олег Владимирович

кандидат технических наук,

ОАО «АК «Транснефть», ведущий инженер

Ведущая организация:

ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (г. Уфа)

Защита диссертации состоится «Г7» декабря 2013 года в 14°° на заседании диссертационного совета Д 212.289.01 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат диссертации разослан «16» ноября 2013 года.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К началу 20 века в экономике государств нефть начинает играть значительную роль. Основные районы добычи нефти удалены на большие расстояния от мест потребления, и вопросы транспорта нефти выходят на первый план. В этот период начинает развиваться трубопроводный транспорт, но моря и океаны являются существенными препятствиями для магистральных трубопроводов. По этой причине для межконтинентальных перевозок используется танкерный флот и, как показывает статистика, половина добываемой во всем мире нефти транспортируется именно танкерами. Рост морской транспортировки нефти вызвал строительство большого количества новых танкеров. Увеличивались размеры и грузоподъемность танкеров, опережая другие типы судов, возрастала скорость танкеров за счет применения новых типов двигателей. Изменялась конструкция и архитектурный облик танкеров. При производстве танкеров инженеры и конструкторы стремились снизить строительную стоимость нефтеналивных судов и улучшить экономические показатели их эксплуатации.

Судно, транспортирующее нефть и нефтепродукты, прошло длинный и сложный путь от деревянного парусного корабля, перевозящего бочки с нефтью, до высокотехнологичного танкера, транспортирующего груз наливом, обладающего массой систем, позволяющих эксплуатировать его с максимальной эффективностью и безопасностью, как для экипажа, так и для окружающей среды.

Транспортировка нефтегрузов наливом всегда сопровождается возникновениями отложений во внутренней полости танков нефтеналивных судов, что ведет к уменьшению полезного объема, опасности нарушения нормальной эксплуатации и даже возможному выходу из строя специализированных систем танкера. Для проведения очистки танков нефтеналивных танкеров используются многокомпонентные технические моющие средства.

Исходя из сказанного, изучение истории развития технических средств и технологий морского транспорта нефти и нефтепродуктов является актуальной задачей и может способствовать развитию нефтегазового комплекса страны.

Цель работы: проведение исторического анализа развития технологий и технических средств при проектировании и сооружении морских нефтеналивных судов с момента зарождения морского транспорта нефти и нефтепродуктов наливом до настоящего времени и разработка технических решений для мойки грузовых емкостей и утилизации получаемых при промывке смесей.

Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения следующих

задач:

- обобщение и анализ научного материала по развитию техники и технологий при эксплуатации, проектировании и сооружении морских наливных судов в России и за рубежом;

- оценка целесообразности сооружения серийных нефтеналивных танкеров и успешности опыта их эксплуатации;

- определение влияния политической ситуации в мире на темпы и количество сооружаемых судов, на изменение их грузовместимости и эксплуатационные особенности;

- сопоставление и подбор разновидностей существующих типов моющих средств, реагентов и их компонентов для мойки грузовых емкостей;

- разработка рекомендаций по выбору моющих агентов для промывки емкостей хранения на нефтеналивных судах.

Научная новизна:

Впервые получены графические зависимости изменения суммарного дедвейта сооружаемых и выводимых из эксплуатации судов, среднего дедвейта сооружаемых и выводимых из эксплуатации судов, общего числа сооруженных и выведенных из эксплуатации судов по годам с 1845 по 2012 гг.;

Установлено совокупное влияние политической ситуации и технико-технологического развития на изменение архитектурного облика, грузовместимости и эксплуатационные характеристики нефтеналивных морских судов;

Обоснованы преимущества выпуска и эксплуатации серийных морских наливных судов для транспорта нефти и нефтепродуктов и использования типовых элементов конструкций;

Адаптирована методика выбора средств очистки трюмов нефтеналивных судов на основе зарубежного опыта эксплуатации применимо к условиям эксплуатации техники в российских условиях.

Практическая ценность работы.

Материалы диссертационной работы могут быть использованы при создании обобщающих историко-технических трудов, посвященных развитию нефтяного дела в России и за рубежом.

Отдельные главы работы и результаты экспериментов используются в учебном процессе для подготовки магистров на кафедре «Транспорт и хранение нефти и газа» в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по программе «Морские сооружения транспорта и хранения нефти и газа».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований автора доложены и получили положительную оценку:

на 11-ой международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела», г. Уфа, 2010г.;

на 61, 62, 63 научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа, 2010, 2011, 2012 г.;

на международных учебно-научно-практических конференциях «Трубопроводный транспорт - 2010,2011,2012», г. Уфа.

на 25-ой юбилейной международной конференции «Реактив - 2011», г. Уфа, 2011 г.;

на международном научно-практическом семинаре «Рассохинские чтения», г. Ухта, 2013 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 23 печатных изданий, в том числе: 8 научных статей и 15 докладов на научно-технических конференциях. 8 работ опубликовано в ведущих журналах, рекомендуемых перечнем ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 121 страницу машинописного текста, в том числе 7 таблиц, 50 рисунков, библиографический список из 102 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, отражена научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе выполнен анализ отечественного и мирового опыта применения танкерного флота для транспортировки морем нефти и нефтепродуктов. Отдельно рассмотрено влияние политической ситуации в мире на темпы сооружения и вывода из эксплуатации судов и изменение их дедвейта.

В нашей стране вопросами развития и эксплуатации танкерного флота занимались Ступин O.K., Ленников А.И.. Лобач-Жученко Б.М., Шагел Г.Ф., Шубин И.А., Логачев С.И., Векслер В.М., Родионов И.Н., Мытник М.А., Бережных O.A., Ханке X., Эйдельман Д.Я.. Акимов П.П., Ковалев И.В., Рабей Н.Л., Луничев Н.П., Сизов Г.Н., Старков М.В. и др. Большинство работ было выполнено в 1960-80-е годы и в них отсутствует анализ серийных нефтеналивных судов.

За рубежом вопросами морского транспорта занимались Деванни Д., Пэйдж Р., Филип Дж. Райен, Филлэй А. Следует отметить, что, преимущественно, авторы подходят к вопросам развития танкерного флота с точки зрения судостроения и проектирования судов, не затрагивая вопросы эксплуатации.

Существенный вклад в развитие морского транспорта нефти и нефтепродуктов также внесли инженеры и практики Д.И. Менделеев, В.Г. Шухов, братья Л. и Р.

Нобели, В.И. Калашников, В.А. Кокарев, С.О. Макаров, А.Н. Крылов, К.П. Боклевский, Л.И. Шпаковский и др., работающие в России. За рубежом У. Рокфеллер, Дж. Рокфеллер, М. Сэмюель, В.А. Ридеманн, Р. Дизель, С. Альмквист, М.А. Родшильд, Ф. Лейн, Д.Ф. Фланнерай и др.

Морской транспорт нефти и нефтепродуктов наливом занимает значительную долю среди всех разновидностей транспорта. Использование танкеров для межконтинентальной транспортировки является доминантным направлением в области морского транспорта энергоносителей, о чем свидетельствует проведенный в работе литературный обзор.

В работе показаны основные этапные морские нефтеналивные суда, их конструктивные особенности, проведен анализ их преимуществ и недостатков, рассмотрен опыт эксплуатации танкеров в разных странах.

Первые упоминания о применении судов для транспорта нефти относятся к 1850 году. В 1861 году, 19 ноября, начался первый экспортный рейс с грузом нефти и керосина, налитым в деревянные бочки, из Филадельфии (Америка) в Лондон (Великобритания). Судном, совершившим рейс, было «Elizabeth Watts».

Для оценки объемов сооружения судов и изменения ряда количественных показателей из года в год, было проведен анализ технико-технических показателей судов, а так же их сооружения и вывода из эксплуатации. Было проанализировано 2993 судна, выпущенных с 1845 по 2012 год. На основании исследования были получены графические зависимости. В диаграммах четко просматривается корреляция со значимыми событиями в мире.

В качестве исследуемой величины был выбран суммарный дедвейт, как показатель изменения объемов транспорта нефти наливом. Диаграммы суммарного дедвейта сооружаемых и выводимых из эксплуатащш судов показаны на рисунках 1 и 2.

Тонн 45000000 40000000 35000000

^ Oí О О

со сп ф ct1

Рисунок 1 - Суммарный дедвейт сооружаемых судов по годам

Из рисунка 1 видно, что до середины 60-ых годов XX века преимущественно происходило сооружение судов небольшого дедвейта в малых количествах. Пик суммарного дедвейта приходится на период с 1968 до 1979 года. Данный скачок обусловлен политической ситуацией вокруг Египта, а именно Суэцкого канала.

Тонн 25000000

Закрытия Суэцкого канала после Шестидневной войны 1967 года повлекло за собой необходимость совершения грузовых рейсов по обходному маршруту через мыс Доброй Надежды. Увеличение протяженности маршрута привело к увеличению грузовместимости нефтеналивных судов для повышения экономической эффективности транспортировки.

После открытия канала в 1975 году, существенно снизилось использование и сооружение судов большого тоннажа, дойдя к 1978 году, практически, до уровня 1967 года, что видно на графике.

В дальнейшем, увеличение потребности в транспорте нефти и развитие технологий сооружения и эксплуатации судов вновь позволили перейти к сооружению крупнотоннажных судов. Сооружаются суда большего дедвейта, чем выводимые из эксплуатации, что отображается на диаграмме сооружаемых судов постепенным ростом суммарного дедвейта мирового флота, с еще одним характерным пиком в 1993 году.

Пик и следующий за ним спад обуславливается введением в 1989 году международной конвенции «МЛКРОЬ», накладывающей ряд требований, таких как обязательное наличие двойного корпуса, меньший объем и большее число танков в судне, наличие системы изолированного балласта и предписывающей вывод из эксплуатации судов, не удовлетворяющих требованиям. В первые годы после вступления в силу конвенции продолжали совершать рейсы, устаревшие суда и уже начали сооружаться новые, при этом объем сооружавшихся судов значительно

Годы

Рисунок 2 - Суммарный дедвейт выводимых из эксплуатации судов

превышает объем выводимых. К 1993 году, обеспечив стабильность, транспортные компании снижают темпы сооружения судов по новым требованиям, при этом продолжается слом однокорпусных танкеров, что видно на графике падением характеристики к 1998 году. После вывода последних неудовлетворяющих требованиям судов, вновь происходит рост суммарного дедвейта для восполнения

резервов транспортных компаний.

К началу XIX века ситуация стабилизируется и объемы вновь сооружаемых

судов в значительной степени снижаются.

Помимо общей ситуации следует отдельно выделить период Второй мировой войны (рисунок 3).

Рисунок 3 - Суммарный дедвейт сооружаемых судов (слева), 1935-1950 гг. и Суммарный дедвейт выводимых из эксплуатации судов (справа), 1935-1950 гг.

Как видно из графиков, пик сооружения приходится на 1944 год, а вывода на 1942 год.

После начала Второй мировой войны силы фашистской Германии начали нерегулируемое использование подводных лодок для ведения войны и их целями, во многих случаях, становились не военные суда, а транспортные корабли с грузами энергоносителей. Такая ситуация после 1942 года изменилась с уменьшением численности флота, изменением маршрута судов и введением технологий противостояния подводным лодкам (фальшь-палубы авианосцев, оборонительным орудиям, проведением рейсов в конвоях).

Ситуация увеличения числа сооружаемых судов связана с необходимостью сооружения новых транспортных единиц взамен потопленным подводными лодками Германии. Наращиванию объема производства послужил блочный метод сооружения, предложенный Дениелем Кейтом Людвигом в 1939 году.

На основе проведенного анализа составлена схема основных событий в области морского транспорта нефти и нефтепродуктов в России и за рубежом (рисунок 4).

1850 год - первые упоминания о применении морских судов для транспорта нефти. Нефть с Верхней Бирмы { . глиняной посуде доставлялась на берег реки, где переливалась в трюмы;

1861 год - первый экспортный рейс с грузом нефти и керосина, налитым в деревянные бочки, из А

Филадельфии (Америка) в Лондон (Великобритания); ^

1863 год - начинается экспорт керосина из США и свою деятельность в нефтяной отрасли начинает один из пионеров транспорта нефти Джон Девисон Рокфеллер;

1870 год - начинает свою деятельность компания «Standard Oil»:

Ч 1879 год - в России основывается «БраНобель» под руководством братьев Роберта Нобеля и Людвига Нобеля; |

1882 год - на Всероссийской художественно-промышленной выставке Николай и Дмитрий Артемьевы : демонстрировали большую модель парусной шхуны для перевозки нефти наливом по морю;

i 1886 год. - Ротшильды образовали «Батумское нефтеперерабатывающее товарищество»

1890 год - создается «Германо-Американское общество нефти» с центром в Гамбурге, один из основателей j '¿^которой - Вильгельм Антон Ридеманн; Начинает деятельность компания «Royal Dutch»;

L j 1892 год - первый рейс танкера через Суэцкий канал. Этим танкером был «Murex», принадлежавший | судовладельцу Маркусу Сэмюелю;

1897 год - Маркус Сэмюель переименовывает свою компанию в «Shell Transport and Trading»;

1907 год - создание компании «Roya! Dutch Sell» объединением компаний «Royal Dutch» и «Shell»;

1914 1Х)д - начало Первой мировой войны, использование танкеров для транспортировки нефтегрузов в очаги i . военных действий; г

' 1924 год - восстановление судостроения в России, начало создания нефтеналивных судов впервые после гражданской войны 1917-1923 гг.: »—'

--i 1925 год-открытие центрального конструкторское бюро «Балтсудопроект»;

Ч год ~ начало внедрения электросварки и блочного метода сооружения Дениелем Кейтом Людвигом;

г__| 1939 год - тоннаж танкерного флота составляет 1/6 часть мирового флота; начало Второй мировой войны; М | | потери нефтеналивных судов в результате боевых действий; сооружение крупнейших серий судов типа Т; |

{> год ~ окончанис Второй мировой войны: использование судов военных лет постройки для ;_

транспортировки грузов; снижение темпов производства новых судов;

j 1950-1970 годы - постоянный рост объемов морских транспортировок нефти; увеличение грузооборота в 5,7 [_, ; раз; I*

• ^ 1967 год - закрытие Суэцкого канала; изменение грузовых маршрутов, транспортировка грузов через мыс ! ! Доброй Надежды; резкий рост дедвейта сооружаемых судов; I !

1976 год - выпуск самого большого в мире танкера «Knock Nevis»;

1^88 год - на базе Фонда валютных коммерческих операций Минморфлота СССР было создано акционерное коммерческое предприятие «Совкомфлот»;

1989 год - принятие конвенции «МАРРОЬ», предписывающей обязательное использование двухкорпусной | конструкции корпусов вновь сооружаемых судов:

•>í 1990 год - начало вывода из эксплуатации однокорпусных судов;

Рисунок 4 - Основные события в области морского транспорта нефти и нефтепродуктов

Во второй главе рассмотрены основные конструктивные и технические решения и их развитие от становления мирового танкерного флота до наших дней.

Становление технологии морского транспорта нефти началось в начале 1860-х годов, когда впервые для транспорта нефти были использованы бочки, загружаемые в парусные суда. Эффективность такого транспорта являлась невысокой, ввиду высокого веса тары. Применяемые парусные суда сооружались не конкретно с целью обеспечения транспорта нефти и нефтепродуктов, а как парусные сухогрузы.

В 1873 компанией «Palmers Shipbuilding and Iron Company» для «Belgium Red Star Line» был построен первый танкер с паровым двигателем - «Vaderland».

Одним из первых успешный танкеров сооруженных в России стал «Зороастр», построенный в 1878 году. Для налива использовалось 2 железных танка, соединенных трубами. Один танк был перед машинным отделением, находившимся в середине

корабля, другой же был за ним.

В 1883 конструкция танкера получила развитие в результате работы инженера Колонела Генри Ф. Свана. Вместо одного или двух больших трюмов было использовано большее количество трюмов меньшего объема, разделенных продольной переборкой для снижения влияния плескания груза на устойчивость судна.

В 1886 году по проекту Колонела Свана строится танкер «Glückauf». Его особенностями являлись: арматура технологических трубопроводов, которой можно было управлять с палубы, грузовая магистраль, трубопровод для отвода испарений, перемычки для большей безопасности и возможность загрузки водного балласта.

В 1892 году свой первый рейс выполняет танкер «Murex». Открытие им маршрута через Суэцкий канал, определило требования к многим сооружаемым судам на 60 лет вперед. Размеры судна были заложены для прохождения канала.

В начале XIX века сооружаются суда, которые для транспортировки грузов работали в сцепке. Парусные суда вытесняются паровыми судами. Появляются суда с дизельными двигателями. Дедвейт танкеров приближается к 10000 тонн.

В годы Первой мировой войны (1914-1918 гг.) впервые, танкером «Maumee»,

применяется дозаправка судов в пути.

К середине 20-х годов XX века получает распространение продольная система Джозефа Ишервуда, которая полностью вытеснила поперечную систему набора (рисунок 5). применяется система Фостер Кинга.

Рисунок 5 - Поперечная система (слева), продольная система Ишервуда (центр) и система Фостер Кинга (справа) набора корпуса судна.

Преимуществами системы Ишервуда являлись меньшее влияние сжимающих усилий на конструкционные связи, меньший вес и толщина переборок, усиленные поперечные рамы, лучшее расположение элементов корпуса судна, дававшее упрощенную эксплуатацию и зачистку трюмов.

В 1939 году находит распространение блочный метод сооружения судов с помощью сварки. Даниель Кейт Людвиг впервые успешно применил этот метод на верфи «Welding Shipyards», Норфолк. Первыми судами, на которой метод К. Людвига был апробирован в полной мере была серия сухогрузов «Liberty», 1941 год. Всего серия насчитывает 2710 судов.

Судно состояло из 250 ООО частей, собираемых по всей стране и 250-тонных секций, сваренных вместе. Нормативный срок сборки составлял 70 дней, однако производственный процесс постоянно сокращался. Судно «Robert Е. Perry», спущенное на воду 12 ноября 1942 года было построено за 4 дня 15 часов и 29 минут, установив тем самым рекордное время сооружения.

После успешной эксплуатации сухогрузов «Liberty» метод был успешно применен при сооружении военных серий танкеров типа Т, общей численностью 673 судна (рисунок 6).

В серии Т различают суда типа Т1, Т2 и ТЗ. Т1 - небольшие грузовые суда, созданные для транспортировки топлив. Всего было построено 113 судов. Т2 -

средних размеров танкеры, предназначенные для транспортировки топлив. Являлись наиболее сбалансированными, в технико-техническом плане, морскими нефтеналивными судами. За годы Второй мировой войны было построено 525 танкера типа Т2. ТЗ были увеличенными и более быстрыми вариантами танкеров Т2. Серия ТЗ состояла из 35 судов.

Постепенное увеличение грузовместимости судов приводит к пересмотру компоновки основных систем танкера. Перестают выпускаться трехостровные суда, уступив место гладкопалубным. Изменение конструкции кормовой части показано на рисунке 7.

Рисунок 7 - Изменение конструкции кормовой части танкера: а) танкер трехостровного типа, конец 50-х - начало 60-х годов; б) танкер середины 60-х годов; в) танкер 80-х годов XX столетия с башнеобразной рубкой на корме

Вышедшая в 1973 и дополненная в 1978 году конвенция «МАЯРОЬ 73/78» предписывала ряд требований к конструкциям вновь сооружаемых судов и вывод из эксплуатации или реконструкцию судов, не удовлетворяющих требованиям.

Изменения конструкции танкеров после принятия конвенции представлены на рисунках 8-10. Черным показан балласт.

11 1 ■ 1 П

■ 1 ! I ■ 1 и

Рисунок 8 - Расположение и размеры танков до (слева) и после 1973 г.

Рисунок 9 - Схема танкера с изолированным балластом до (слева) и после 1978 г.

Рисунок 10 - Схема расположения балласта в танкере с двойным корпусом

Перейти к гладкопалубным судам, переместив все системы, помимо грузовых, в кормовую часть позволило внедрение радаров, с 1974 года камер, а позже, с 1990-х годов и системы глобального позиционирования, увеличив тем самым грузовместимость судов и обеспечив большую безопасность экипажа (рисунок 11).

смвш

Рисунок 11 - Системы камер и глобального позиционирования в сочетании с радаром

Изменение габаритных размеров, грузовместимости и конструкции можно проследить сопоставив суда разных лет постройки (рисунок 12).

Рисунок 12 - Эволюция танкеров. Сверху вниз: «Glückauf» - 1886 год, грузовместимость 3

тысячи тонн, Т-2 - 1945 год. грузовместимость 16 тысяч тонн, «Manhattan» - 1962 год, грузовместимость 106 тысяч тонн, «Esso Atlantic» - 1977 год, грузовместимость 506 тысяч

тони

Разлив нефти после крушения танкера «Exxon Valdez» 24 марта 1989 года стал стимулом к внедрению закона о необходимости перевода всех танкеров на двойной корпус (рисунок 13).

. ¿йЫ -

KJffWC

вИУТРЕННЙ»

корпус

ПУСТЫЕ! ! танки !

ИЗОЛИРОВАННЫЙ БАЛЛАСТ

эищщжг

ПОСАДКА НА

пт

пустое

ПЛЖТМНСТвО

ТЕЧЬ КОРПУСА ТАЙКА

СТОЛКНОВЕНИЕ

Рисунок 13 - Функции двойного корпуса судна: 1 - возможность использовать междонное пространство для загрузки балласта; 2 - удержание нефти в случае течи в танке; 3 и 4 -защита грузовых танков при посадке на мель и столкновении

Требования конвенции о выводе из эксплуатации послужили причиной отправки на слом и самого крупного в мире судна - танкера «Knock Nevis», построенного в 1976 году.

В 1990 году была разработана и внедрена система «Azipod». Первым судном, на котором была установлена система, стал буксир «Seilin». Система гребных винтов «Azipod» является азимутальным подруливающим устройством и может быть, как дополнительным движителем корабля, так и основным. Данное внедрение увеличило маневровую способность судов и позволило швартоваться и выполнять движение по ранее невозможной без буксиров траектории.

Так же была внедрена и стала обязательной система инертного газа, повысившая врывопожаробезопасность при транспортировке и грузовых операциях (рисунок 14).

Рисунок 14 - Система инертного газа и гребной винт системы «Аг1ро<1»

В настоящее время все суда оборудуются рядом систем, повышающих безопасность и эффективность эксплуатации, такими как: системы спутниковой связи, системы глобального позиционирования, системы автоматического позиционирования и системы предупреждения столкновений, система автоматической идентификации, системы резервного рулевого управления, системы аварийной буксировки.

В третьей главе рассмотрено сооружение серийных нефтеналивных судов и их преимущества, а так же показаны основные мировые этапные серии.

Первой серией судов стала серия из 8 судов компании «БраНобель». Головным судном серии был танкер «Моисей». В последующие годы направление сооружения серий нефтеналивных судов нашло широкое распространение.

Направление эксплуатации серий судов в большей степени применяла компания «Shell», большинство судов которой, включая первые, построенные в 1893 году, были серийными.

Самыми крупными серийными судами были военные суда, сооруженные в годы Первой и Второй мировых войн. В период Первой мировой войны была построена серия танкеров типа Z, машинное отделение на судах которой было расположено в центре судна для возможности дальнейшей реконструкции танкеров в грузовые суда любого другого назначения.

В период Второй мировой войны сооружались суда типа Т, о которых говорилось ранее. Танкеры класса Т выявили противоречие между классической конструкцией клепанного корпуса с поперечной системой набора и современными, на то время, способами его сборки с помощью сварки: трещины металла в сварных соединениях и концентраторах напряжений привели в период с 1942 по 1966 год к перелому корпусов у 22 судов этого типа.

С 1947 по 1951 г. в целом из-за конструктивных недостатков и дефектов сварки полностью разрушились 8 судов (т. е. 0.17% от общего количества изготовленных в годы войны) и 127 ед. (2.7%) получили серьезные повреждения, которые удалось

ликвидировать. Этот факт указывает на преимущества сооружения серий судов -увеличение скорости сооружения не шло в ущерб надежности.

Эффективность применения серий судов видна из примера сооружения и эксплуатации серий советских судов, построенных в ЦКБ «Балтсудопроект», которое активно занималось проектированием серийных судов с 1949 года. Одним из первых инженеров проектов ЦКБ «Балтсудопроект» был П.И. Халимович.

В сентябре 1950 года на Николаевском судостроительном заводе имени И.И. Носенко был заложен головной танкер серии «Казбек» - первое в стране судно с цельносварным корпусом (рисунок 15). Всего было построено 70 танкеров.

Рисунок 15 - Танкер «Держинск» серии «Казбек»

В разработке проектов судов СССР, помимо П.И. Халимовича, участвовали Н.Ф. Щукин. Д.Г. Соколов, Н.Л. Кузьмичев, С.М. Стеркин, H.H. Родионов, В.М. Вакурин, В.М. Воробьев.

Создание больших серий судов позволяло быстрее выявлять недостатки конструкции, проявлявшиеся в рейсах, при грузовых операциях, ремонте.

Недостатки судов выявляются уже на ранних этапах эксплуатации, на первых судах серий, что позволяет не только пересматривать и модернизировать проекты, но и дорабатывать суда находящиеся в стадии сооружения.

При этом эксплуатация однотипных судов упрощает задачи швартовки, проведения грузовых операций и мойке нефтеналивных емкостей ввиду своей однотипности.

На основании анализа составлена сводная таблица мировых серий судов (таблица 1).

Таблица 1 - Мировые серии судов

Год выпуска головного судна Кол-во судов Имена судов серии и примечания

1880 8 «Мохаммед», «Татарин», Брама», «Спиноза», «Сократ», «Дарвин», «Коран», «Талмуд» и «Калмык»

1893 4 «Trocas (1)», «Turbo (1)», «Spondilus (1)», «Batoum»

1893 8 «Charles Pratt», «О. В. Jennings», «Н. Н. Rogers», «Wm. G. Warden», «F.Q. Barstow», «J.C. Donnell», «Agwistone», «Agwismith»

1900 4 «Bulysses (1)», «Luciline», «Strombus», «Cardium (1)»

1914 10 «San Jeronimo», «San Urbano», «San Melito», «San Nazario», «San Hilario», «San Ricardo», «San Silvestre (1)»,« San Tirso », « San Valerio», «San Lorenzo».

1918 5 Военные танкера типа Z: «Аксга», «Acasta», «Adna», «Anatina», «Anomia», «Kennebec»

1918-1919 10 Военный класс судов: «Caprella (1)», «Capsa (1)», «Cardita (1)», «Cepolis», «Chiton», «Cliona (1)», «Conia», «Conus (1)», «Corbis (1)», «Crenatula»

1920-1923 10 Военные суда производства Японии: «Noroto», «Siretoko», «Erimo», «Sata», «Tsurumi», «Siria», «1го», «Ondo», «Hayatomo», «Naruto»

1927 12 «Elax (2)», «Clam (2)», «Spondilus (3)», «Goldmouth (2)», «Telena (2)», «Trocas (2)», «Pecten (I)», «Patella (2)», «Bulysses (2)», «Bullmouth (2)», «Phobos», «Marpessa (1)»

1931 8 «Magdala (I)», «Maja», «Malvina», «Mamura», «Murena», «Manvantara», «Merula», «Macuba»

1935 10 «Marisa (1)», «Macoma (1)», «Gadila (I)», «Genota (1)», «Rapana (1)», «Регпа», «Sunetta (1)», «Miralda (1)», «Rotula (1)»

1937 11 «Adula», «Auris (1)», «Tornus», «Тагоп», «Tricula (1)», «Amastra (1)», «Anadara (1)», «Arinia», «Ancyclus», «Acavus (1)», «Alexia»

1939 20 «Daronia», «Dolabella (1)», «Donovania (1)», «Diplodon», «Dromus (I)», «Donax (2)», «Davila», «Dorcasia (1)», «Dosina (2)»

1949-1945 113 Танкеры типа T1

525 Танкеры типа T2

35 Танкеры типа ТЗ

1948 5 «Bulkpetrol», «Bulkoil (II)», «Bulkoceanic», «Bulkstar», «Bulktrader»

1950 4 «Petrokure», «Petroking», «Petroqueen», «Petroemperor»

1950-1961 70 Советские танкеры типа «Казбек»

1955 30 «Hyriac», «Hyala», «Hydatina», «Hygroma», «Hindsia», «Hinea», «Hinnites» , «Hatasia (1)» , «Hima» и др.

1956-1958 7 «Universe Commander», «Universe Challenger», «Universe Admiral», «Harold H. Helm», « George Champion» и др.

1957-1968 >30 Советские танкеры типа «Инженер Пустошкин»

1958-1960 - Советские танкеры типа «Певек»

1961 - Советские танкеры типа «Аскай», переработанный проект «Певек»

1962 18 Серии «Лисичанск» и «Луганск», построенные в Японии для СССР

1967 - . Советские танкеры типа «Алтай», переработанный проект «Аскай»

1973 6 Советские танкеры типа «Крым»: «Крым», «Кубань», «Кавказ», «Кузбасс», «Кривбасс», «Советская нефть»

1976 4 Самые крупные построенные в мире суда: «Batillus», «Pierre Guillaumat»

1998-2000 6 Moscow-класс судов компании «Новошип»: «Moscow», «Moscow River», «Moscow University», «Moscow Kremlin», «Moscow Stars», «Kuban»

2002-2003 4 Супертанкеры класса «Т1»: «Hellespont Alhambra», «Hellespont Fairfax», «Hellespont Metropolis», «Hellespont Тага»

2003 4 К-класс компании «Новошип», «Krasnodar, «Krymsk», «Kaluga», «Kazan»

2005-2006 4 S-класс компании «Новошип», Россия: «NS Stella», «NS Stream», «NS Spirit», «NS Silver»

2005-2007 13 С-класс компании «Новошип», «Adygeya», «NS Challenger)), «NS Concord» и др.

2006-2008 4 Р-класс компании «Новошип», Россия «NS Power», «NS Pride», «NS Point», «NS Parade»

2007 4 L-класс компании «Новошип», Poccha«NS Leader», «NS Lion», «NS Laguna», «NS Lotus»

2009 4 А-класс компании «Новошип», Россия «NS Africa», «NS Antarctic», «NS Arctic», «NS Asia»

2009-2011 4 В-класс компании «Новошип», Россия «NS Burgas», «NS Bora», «NS Bravo», «Leonid Loza»

В четвертой главе проведен анализ моющих агентов, технических моющих средств и их компонентов, применяемых для мытья танков нефтеналивных судов с целью выявления наиболее эффективных из них для применения в Российской Федерации.

Современные технические моющие средства, используемые при очистке танков, должны удовлетворять следующим основным требованиям: обеспечить в относительно короткие сроки высокое качество очистки поверхности металла; многократно использоваться по системе замкнутого цикла; иметь простую технологию проведения работ при высокой степени автоматизации; быть взрывобезопасными и негорючими в условиях использования; обладать биологической разлагаемостью и нетоксичностью; не вызывать коррозии металла; способствовать регенерации промывочных растворов и утилизации отмытых нефтеостатков; быть экономически и технологически выгодными.

Моющие средства должны быть химически нейтральными к контактному материалу и иметь гигиенический сертификат. Химические реагенты различного спектра действия должны иметь гигиенический сертификат и заключение о его применимости на объектах транспорта нефти.

Моющие средства состоят из следующих компонентов (рисунок 16).

Рисунок 16 - Компоненты моющих средств, применяемых для очистки емкостей хранения на

нефтеналивных судах

Рассмотрим каждый из компонентов. Применение эмульсионных и обезжиривающих веществ в составе химических смесей для очистки трюмов нефтеналивных судов необходимо с целью обезжиривания, а следственно и повышения качества очистки (рисунок 17, таблица 2).

Рисунок 17 - Эмульсионные и обезжиривающие вещества

Таблица 2 - Достоинства, недостатки и примеры обезжиривающих компонентов

Разновидности компонента Достоинства Недостатки Примеры используемых веществ

Органические растворители высокая степень очистки поверхности от масляно-жировых загрязнений токсичность и пожаро- взрыво опасность сольвент, нефрас 150/200, уайт-спирит, бензин с антистатическими добавками, ксилол, ацетон, керосин

хорошо смачивают поверхность изделия; очень высокая плотность паров растворителей; взрыво - пожаробезопасность; простой процесс очистки загрязнённых растворителей высокая стоимость и токсичность трихлорфторметан, трихлорэтилен, метиленхлорид

Эмульсионные составы низкая токсичность, пожаро-взрывобезопасность. - -

Растворы на основе синтетических моющих средств наиболее эффективный вид обезжиривания, способность умягчать воду и эмульгировать омыляемые и неомыпяемые загрязнения - триполифосфат натрия, жидкое стекло, сода и др.

Применение антикоррозионных веществ позволяет защищать поверхность металла стенок танков. Разновидности применяемых компонентов для защиты от коррозии представлены на рисунке 18.

Рисунок 18 - Антикоррозионные компоненты в составе технических моющих средств

В качестве растворителей эффективно применение родственных по происхождению к отчищаемым веществам. Это позволяет упростить процесс последующей утилизации получаемых смесей. При отмывке трюмов нефтеналивных судов наиболее широко используются растворители, получаемые с помощью переработки нефтей (нефрасы). Два основных класса растворителей показаны в таблице 3.

Таблица 3 - Два основных класса растворителей

Класс Достоинства Недостатки

Ароматические углеводороды Наиболее эффективная растворяющая способность Резкий запах, токсичность

Изопарафины Низкая токсичность, биоразлагаемость Ограниченная растворяющая способность, высокая стоимость

Между ароматическими углеводородами и изопарафинами располагаются их комбинации, смеси сочетающие в себе свойства обоих типов в пропорциях, которые требует та или иная моющая композиция.

Поверхностно активные вещества (ПАВ) необходимы для создания на границе раздела сред «моющее средство - нефтяные остатки» слоя повышенной концентрации, что увеличивает эффективность всего процесса мойки.

Важнейшим сырьём в производстве современных поверхностно-активных веществ для синтетических моющих средств являются высшие жирные спирты,

которые в зависимости от реагента дают неионогенные или анионные ПАВ (рисунок 19).

Рисунок 19 - Схема разновидностей ПАВ

Противовспениватель - особый вид добавки, дегазирующий и деаерирующий пену. В результате этого процесса пена превращается в жидкое вещество. Они нужны для того, чтобы уменьшить количество пены при очистке (особенно механизированном способе).

Особо опасно образование пены в плане взрывопожаробезопасности - в объеме пузырьков пены может содержаться водород и кислород, которые потенциально опасны.

Стабилизаторы используют в том случае, если в состав ТМС входят взаимно нерастворимые вещества, а готовые моющие средства должны иметь однородность состава.

При мьггье резервуаров и танков танкеров, в зависимости от применяемых моющих средств и реагентов, образуются эмульсии вида вода-нефть, вода-растворитель-нефть, растворитель-нефть. Особое внимание должно уделяться образовавшимся эмульсиям на нефтеналивных судах после отмывки трюмов.

В зависимости от природы растворителя предлагаются различные варианты сепарации полученных смесей, такие как механическая сепарация центрифугированием и отстоем и другими, химическая - введением в смесь дополнительных компонентов -поверхностно-активных веществ, кислот, растворителей и термическая - нагрев или охлаждение эмульсии с целью нарушения ее стабильности. Для достижения наилучшего результата возможно комбинирование методов.

Сепарация эмульсии, при условии разности плотностей компонентов, возможна введением в дисперсионную среду дополнительно вещества дисперсной фазы, что приводит к расслоению эмульсии как результат укрупнения частиц диспергированного вещества. Опыт по подобному методу разделения проводился иностранным специалистом на примере двух дизельных топлив.

В случае утилизации полученных смесей используют те же методы, что и при очистке наземных резервуаров.

Выводы и результаты

1. На основе проведенного анализа развития морских перевозок нефти и нефтепродуктов выделены основные этапы разработки новых типов танкеров. Показано, что развитие танкерного флота тесно увязано с изменением политической и экономической ситуации, как в России, СССР, так и в мире, а также с уровнем технического развития в различных странах.

2. Впервые, на основе выполненных исследований по развитию танкерного флота представлены тенденции изменения конструкции танкеров, новые инновационные решения на всех этапах развития морских перевозок нефти и нефтепродуктов. Показана роль ученых, конструкторов и инженеров, внесших существенный вклад в развитие танкерного флота.

3. Представлены основные серийные суда, выпускаемые на разных временных этапах и проведен анализ их технической эксплуатации, на основе которого показаны достоинства и недостатки отдельных серий.

4. На основе проведенного анализа технологий и технических средств для зачистки танков от нефтепродуктов и осадков, разработана и представлена классификация применяемых методов очистки танков.

5. Проведен анализ применяемых химических реагентов для эффективной очистки танков и разработана классификация этих реагентов по их основным свойствам.

Результаты работы представлены в следующих публикациях (в том числе 1-8 в журналах из списка рекомендованных к публикации ВАК):

1. Иванов, А.И. Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и нефтепродуктов в XIX в. / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Б.Н. Масггобаев // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. - 2010. - №4. - С. 32 - 37.

2. Иванов, А.И. Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и нефтепродуктов в 1900-1935 гг. / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Б.Н. Мастобаев // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья - 2011. - №1. - С. 34 -41.

3. Иванов, А.И. Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и период середина XX - начало в XXI вв. / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья-2011. -№2.-С. 29-35.

4. Иванов, А.И. Мировой опыт эксплуатации барж для транспортировки нефти и нефтегрузов на рубеже XIX - XX веков / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева //

Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья — 2011. - №3. — С. 33 — 39.

5. Шаммазов, A.M. Средства и компоненты, применяемые дая очистки танков нефтеналивных судов / A.M. Шаммазов, А.И. Иванов // Башкирский химический журнал -2011.-Т. 18 №4. - С. 196 - 200.

6. Шаммазов, A.M. Морские транспортные суда времен Второй мировой войны / A.M. Шаммазов, А.И. Иванов, Н.Я. Багаутдинов // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья - 2012. - Xsl. - С. 48 — 53.

7. Иванов, А.И. Суда для транспортировки нефтегрузов наливом, сооруженные в СССР в 1950-1975 гг. / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья - 2012. - №2. - С. 55 - 60.

8. Иванов, А.И. Наливные суда серийного производства для транспорта нефти и нефтепродуктов / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья - 2013. - №1. - С. 63 - 67.

9. Иванов, А.И. Очистка грузовых танков нефтяных танкеров от отложений / А.И. Иванов, A.A. Локшина //61-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: сб. тез. докл. /УГНТУ. - Уфа, 2010. - Кн.1. - С. 119 - 120.

10. Иванов, А.И. Развитие танкерного флота для перевозки нефти и нефтепродуктов / А.И. Иванов //61-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых : сб. тез. докл. / УГНТУ. - Уфа, 2010. - Кн.1 . - С. 121 - 122.

11. Иванов, А.И. Применение химических реагентов для очистки танков нефтеналивных танкеров / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева // Трубопроводный транспорт -2010: Матер VI Междунар. учебно-научно-пракг. конф. / УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010.-С. 39-40.

12. Иванов, А.И. Механизмы воздействия моющих средств на загрязнения при мьгтье танков наливных судов / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева // 62-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых : Материалы конференции / УГНТУ. - Уфа, 2011. - Кн. 1. - С. 23-24.

13. Иванов, А.И. Утилизация и очистка балластных вод танкера / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева, Т.В. Дмитриева // 62-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых : Материалы конференции / УГНТУ. - Уфа, 2011. - Кн. 1. - С. 38-39.

14. Иванов, А.И. Причальные сооружения и шлангующие устройства, применяемые на нефтяных терминалах / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева, Т.В. Дмитриева, A.M. Шаммазов // Трубопроводный транспорт - 2011: Матер VII Междунар. учебно-научно-практ. конф. / УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. - С. 35-36.

15. Иванов, А.И. Применение химических реагентов для очистки танков наливных судов от загрязнений / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева, Т.В. Дмитриева, A.M. Шаммазов // Трубопроводный транспорт - 2011: Матер VII Междунар. учебно-научно-практ. конф. / УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. - С. 34-35.

16. Иванов, А.И. Применение основных химических реагаггов при подготовке танков наливных судов к смене груза и зачистке / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева, Т.В. Дмитриева // Реактив - 2011: Матер XXV Юб. Междунар. научно-техн. Конф. / Уфа: «Реактив», 2011. - С. 141-142.

17. Иванов, А.И. Изменение состава танкерного флота под влиянием политической ситуации / А.И. Иванов // Трубопроводный транспорт - 2012: Матер VIII Междунар. учебно-научно-практ. конф. / УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2012. - С. 57-58.

18. Иванов, А.И. Морской и речной транспорт высоковязких нефтей и нефтепродуктов / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева // Трубопроводный транспорт - 2012: Матер VIII Междунар. учебно-научно-практ. конф. / УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2012. - С. 59-60.

19. Иванов А.И. Очистка танков нефтеналивных судов и применение химических реагентов и растворителей в ее процессе / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева // Рассохинские чтения: материалы международного семинара (8-9 февраля 2013 года) / под ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2013. - С. 153.

20. Иванов А.И. Методы предотвращения образования отложений основанный на изучении совместимости нефтей / А.И. Иванов // 64-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых : Материалы конферегщии / УГНТУ. - Уфа, 2013.-Кн.1.

Подписано в печать 13.11.2013. Бумага офсетная. Формат 60x84 Vie Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 90. Заказ 193

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Текст диссертации на тему "Развитие технических средств и технологий морского транспорта нефти и нефтепродуктов"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И ТЕХНОЛОГИЙ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Специальности: 07.00.10 - История науки и техники

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д-р. техн. наук, профессор Шаммазов А.М.

Уфа 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение...........................................................................................................................4

Глава 1 История развития мирового танкерного флота............................................10

1.1 Развитие межконтинентальных морских перевозок в XIX веке....................10

1.2 Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и нефтепродуктов 1900- 1935 гг.................................................................................................................14

1.3 Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и нефтепродуктов в период Второй мировой войны и послевоенные годы...........................................16

1.4 Исследование изменения состава мирового нефтеналивного флота............21

Глава 2 Развитие техники и технологий морского наливного транспорта.............28

2.1 Ранние технологии морской транспортировки нефти....................................28

2.2 Развитие технологий морского транспорта в начале XX века.......................33

2.3 Вторая мировая война и поствоенный период.................................................43

2.4 Сооружение танкеров класса «иЬСС» и инновационные решения в их конструкциях.................................................................................................................50

Глава 3 Серийные суда мирового морского нефтеналивного флота.......................67

3.1 Первые серийные танкеры.................................................................................67

3.2 Серийные нефтеналивные суда второй половины XX века...........................71

3.3 Опыт эксплуатации серийных нефтеналивных судов в СССР и России......74

3.4 Современные серийные танкеры.......................................................................80

Глава 4 Моющие средства для очистки танков нефтеналивных судов...................85

4.1 Эмульсионные и обезжиривающие вещества..................................................85

4.2 Антикоррозионные средства или ингибиторы коррозии металлов...............89

4.2.1 Неорганические ингибиторы коррозии.......................................................90

4.2.2 Органические ингибиторы коррозии...........................................................93

4.3 Растворители........................................................................................................94

4.3.1 Производство растворителей........................................................................97

4.4 Поверхностно-активные вещества..................................................................102

4.5 Противовспениватели.......................................................................................105

4.6 Анализ существующих средств очистки танков нефтеналивных судов.........106

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ..............................................................111

Список использованных источников........................................................................113

Введение

Когда идет речь о транспорте нефти и нефтепродуктов, чаще всего подразумевается трубопроводный транспорт, экономическая и эксплуатационная эффективность которого доказана годами успешной работы, как в России, так и за рубежом. Однако, для выполнения задач по транспортировке нефти между континентами или в отдаленный районы, прокладка трубопроводов в которых невозможна или экономически не выгодна, применяют наливной флот, а именно танкеры, баржи, бункерные суда, лихтеры и т.д.

В настоящее время морской транспорт является неотъемлемой частью мировой транспортной системы. Во всем мире ежегодно танкеры перевозят 2 миллиарда баррелей (3,2-1011 литров) нефти, а стоимость транспорта одного литра нефти танкером превышает стоимость перекачки по трубопроводу всего на 0,5 американских цента.

Учитывая тот объем груза, который может перевезти одно судно за один раз, морской транспорт нельзя назвать медленным. Например, 300000 тонн сырой нефти за один раз может быть перевезено из восточных портов Великобритании в один из портов США на восточном берегу за десять дней [4].

Доставка грузов морским транспортом характерна своей универсальностью, надежностью и невысокой ценой. Такой способ перевозки выбирается для снижения себестоимости транспортировки груза. Морской транспорт особенно эффективен при перевозке больших объёмов грузов, ввиду отсутствия ограничений по пропускной способности - объемы транспортировки зависят от количества привлеченных к процессу судов и их грузовместимости.

Мероприятия по уменьшению интенсивности накопления отложений и систематическое проведение очистки грузовых трюмов являются неотъемлемой частью эксплуатации нефтеналивных судов. На протяжении более чем 150 лет эксплуатации судов был накоплен значительный опыт очистки танков, а применение моющих агентов прошло путь от морской забортной воды до высокоэффективных технических моющих средств, растворителей и применения мойки сырой нефтью.

Опыт эксплуатации наливных судов показал так же возможность использования их как плавучие хранилища при добыче нефти в открытом море, после установки необходимого дополнительного оборудования. В этом случае проблема отложений в танках стоит острее, так как уменьшается оборачиваемость использования грузовых емкостей и отсутствует возможность провести полную выгрузку и очистку внутренней их полости.

Проблемой требующей решения является утилизация и возможность дальнейшего использования продуктов и смесей, полученных после промывки.

Изучение мирового опыта в области очистки танков нефтяных танкеров при транспортировке поможет увеличить эффективность транспортировки и хранения нефти в морских условиях, а также в большей степени обезопасить окружающую среду от возможного негативного влияния на нее некоторых технологических операций на нефтеналивных судах.

Развитие техники и технологий морского транспорта непосредственно связано с развитием всей отрасли транспортировки нефти и нефтепродуктов. Анализ изменения конструкции судов и внутренних систем судов позволяет получить представления о технологиях и инженерных решениях, применяемых на протяжении всего периода их эволюции. Особый подход существует при проектировании, сооружении и эксплуатации серий судов. Данная область, касающаяся серий нефтеналивных судов, в литературе практически не освещена.

При эксплуатации нефтеналивного флота существует проблема возникновения осадков в танках наливных судов, их накопления и необходимости очистки. При отмывке возникших отложений используют растворители, в том

числе и углеводородного происхождения, а так же сырую нефть, которые при контакте с нефтяными остатками могут давать сложные в удалении из промываемой емкости и в утилизации смеси. Влияние применяемых моющих средств и получаемых после промывки соединений на эксплуатацию танкеров также практически не освещено.

нефтеналивных танкеров используются многокомпонентные технические моющие средства.

Цель работы. Проведение исторического анализа развития технологий и технических средств при проектировании и сооружении морских нефтеналивных судов с момента зарождения морского транспорта нефти и нефтепродуктов наливом до настоящего времени и разработка технических решений для мойки грузовых емкостей и утилизации получаемых при промывке смесей.

Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения следующих задач:

- оценка целесообразности сооружения серийных нефтеналивных танкеров и успешности опыта их эксплуатации;

- разработка рекомендаций по выбору моющих агентов для промывки емкостей хранения на нефтеналивных судах.

Научная новизна:

Методы исследований. Поставленные цели и задачи решались путем систематизации результатов статистических анализов и проработки отечественного и зарубежного опыта эксплуатации морских наливных судов на основе широкого спектра печатных и электронных источников.

Практическая ценность работы.

на 61, 62, 63 научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа, 2010, 2011, 2012 г.;

на международных учебно-научно-практических конференциях «Трубопроводный транспорт-2010, 2011, 2012» , г. Уфа.

на 25-ой юбилейной международной конференции «Реактив - 2011», г. Уфа, 2011 г.;

на международном научно-практическом семинаре «Рассохинские чтения», г. Ухта, 2013 г.

Глава 1 История развития мирового танкерного флота

1.1 Развитие межконтинентальных морских перевозок в XIX веке

Оценка изменения всех параметров танкеров свидетельствует о том, что эволюция технических методов и средств нашла свое отражение в облике и содержании наливных судов и, напротив, нововведения, впервые примененные в области судостроения, дали развитие прочим, сопряженным областям.

В работе показаны основные этапные морские нефтеналивные суда, описана хронология их развития, конструктивные особенности, проанализированы преимущества и недостатки, собрана информация по опыту эксплуатации в разных странах.

В нашей стране вопросами развития и эксплуатации танкерного флота занимались Ступин O.K., Ленников А.И., Лобач-Жученко Б.М., Шагел Г.Ф., Шубин И.А., Логачев С.И., Векслер В.М., Родионов И.Н., Мытник М.А., Бережных O.A., Ханке X., Эйдельман Д.Я., Акимов П.П., Ковалев И.В., Рабей Н.Л., Луничев Н.П., Сизов Г.Н., Старков М.В. и др. Большинство работ было выполнено в 1960-80-е годы и в них отсутствует анализ серийных нефтеналивных судов.

Существенный вклад в развитие морского транспорта нефти и нефтепродуктов также внесли инженеры и практики Д.И. Менделеев, В.Г. Шухов, братья Л. и Р. Нобели, В.И. Калашников, В.А. Кокарев, С.О. Макаров, А.Н.

Крылов, К.П. Боклевский, Л.И. Шпаковский и др., работающие в России. За рубежом У. Рокфеллер, Дж. Рокфеллер, М. Сэмюель, В.А. Ридеманн, Р. Дизель, С. Альмквист, М.А. Родшильд, Ф. Лейн, Д.Ф. Фланнерай и др.

Первые упоминания о применении судов для транспорта нефти относятся к 1850 году, когда нефть с Верхней Бирмы в глиняной посуде доставлялась на берег реки, где переливалась в трюмы. История экспорта нефти началась с возникшей необходимости транспортировки нефти [22].

19 ноября 1861 года начался первый экспортный рейс с грузом нефти и керосина, налитым в деревянные бочки, из Филадельфии (США) в Лондон (Великобритания). Судном, совершившим рейс, было «Elizabeth Watts» (рисунок 1).

Рисунок 1 - Парусник «Elizabeth Watts» и готовые к погрузке бочки с

нефтью и керосином

Транспорт в бочках имел ряд проблем. Первой проблемой являлся вес: стандартная пустая бочка весила 29 кг, что составляло 20% от общего веса заполненной. Также бочки, порой, протекали, и их можно было транспортировать только в один конец, так как бочки фактически являлись тарой и для транспорта

по суше, и нефть из них не сливалась по прибытии в порт разгрузки. В конце концов, бочки сами по себе были довольно дороги. К примеру, в ранние годы нефтяной промышленности России бочки составляли половину стоимости всего производства [87].

В 1863, в английской компании «River Тупе», были построены два первых парусных танкера. В этом же году начинается экспорт керосина из США, а Джон Девисон Рокфеллер с партнерами покупает первый нефтеперегонный завод [63].

В 1870 году Джон Рокфеллер основывает компанию «Standard Oil».

Также была осуществлена первая перевозка нефти наливом в цистерны на морских судах, осуществленная братьями Артемьевыми из Баку в Астрахань.

В 1876 Роберт Нобель (1829—1896) и Людвиг Нобель (1831-1888), осн

Полный текст автореферата диссертации по теме "Развитие технических средств и технологий морского транспорта нефти и нефтепродуктов"

Текст диссертации на тему "Развитие технических средств и технологий морского транспорта нефти и нефтепродуктов"

Похожие темы диссертаций