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

Полный текст автореферата диссертации по теме "Развитие технических средств транспорта нефти и нефтепродуктов по внутренним водоемам"

На правах рукописи

АСЛАЕВА РОЗА НАИЛЕВНА

РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ТРАНСПОРТА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПО ВНУТРЕННИМ ВОДОЕМАМ

Специальность 07.00.10 - История науки и техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

4 ДЕК 2014

Уфа-2014

005556169

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Научный руководитель: Шаммазов Айрат Мингазович

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Малиновская Юлия Александровна,

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

Кононов Олег Владимирович, кандидат технических наук, ОАО «АК «Транснефть»,

ведущий инженер службы научно-технического обеспечения и нормативной документации управления инновационного развития и НИОКР

Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие

«Институт проблем транспорта энергоресурсов» (г. Уфа)

Защита диссертации состоится «16» января 2015 года в 16:30 на заседании диссертационного совета Д 212.289.01 при ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» и на сайте http://www.rusoil.net.

Автореферат диссертации разослан «15» ноября 2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета профессор

Сыркин Алик Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На всех этапах развитая нефтяной промышленности водный транспорт нефти и нефтепродуктов являлся наряду с трубопроводным и железнодорожным основным видом транспорта. Этому способствовало то, что Россия и Советский Союз являлись странами с хорошо развитым внутренним водным транспортом. По протяженности внутренних водных путей СССР занимал первое место в мире. Так, в СССР более 700 крупных и средних озер и около 200 тысяч рек общей протяженностью до 3 млн. км. Основной объем речных перевозок нефтепродуктов (около 70%) приходится на Волго-Камский бассейн. К району Волго-Камского бассейна примыкает разветвленная сеть железных дорог, имеется значительное число речных нефтебаз. К началу 1970-х годов загрузка речного транспорта Волго-Камского бассейна еще более возросла, в связи с началом поступления нефти из Западной Сибири по нефтепроводам в район Куйбышева для последующего перемещения по Волго-Камской и Волго-Балтийской системам.

В этот период среди нефтегрузов, перевозимых речным транспортом в СССР, преобладали высоковязкие и высокозастывающие нефтепродукты, основными из которых являлись мазуты. Для этих грузов трубопроводный транспорт был неприемлемым, а железнодорожный не всегда возможным из-за чрезмерной загрузки или отсутствия подъездных путей. Речные перевозки мазута на прибрежные тепловые станции, а также на другие объекты позволяли снять с железной дороги и передать на водный транспорт в навигационный период более 7 млн. т мазута. Специфика перевозки высоковязких нефтепродуктов предполагает разогрев транспортируемого нефтепродукта перед его сливом или обеспечение необходимой температуры при перевозке, не допускающей его застывания.

Разнообразие систем подогрева вязких нефтепродуктов, появление новых способов и устройств говорит о том, что проблема подогрева груза на танкерах и комбинированных судах еще не решена. Она требует дальнейших поисков и проработок, направленных на повышение эффективности, снижение затрат и увеличение эксплуатации.

Таким образом, изучение истории развития технических средств и технологий речного 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 речных нефтеналивных судов с момента зарождения речного транспорта нефти и нефтепродуктов до настоящего времени и разработка технических решений для подогрева вязких нефтепродуктов при сливе из речных танкеров и барж.

Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения следующих

задач:

оценка целесообразности сооружения серийных нефтеналивных танкеров и барж различного типа, оценка успешности опыта их эксплуатации;

оценка состояния танкерного речного флота и технологий его

эксплуатации в XXI веке;

сопоставление существующих технологий подогрева вязких нефтепродуктов при их сливе из речных танкеров и барж;

разработка рекомендаций по выбору средств подогрева для обеспечения эффективного слива из речных танкеров.

Научная новизна:

впервые проведен анализ совокупного влияния различных факторов на изменение архитектурно-конструктивного облика, грузоподъемность и эксплуатационные характеристики наливных судов и барж, эксплуатируемых по

внутренним водоемам;

обоснованы преимущества электроподогрева и даны рекомендации по его использования при транспорте вязких нефтей и нефтепродуктов на речных танкерах и баржах.

Практическая ценность работы.

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

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО УГНТУ, включены в программу дисциплины «Транспорт углеводородного сырья и нефтепродуктов наливными судами» при подготовке магистров по программе «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований автора доложены на:

XII, XIII международных научных конференциях «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела», г. Уфа, 2012, 2013 гг.;

62-й, 63-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа, 2012 г.;

международных учебно-научно-практических конференциях

«Трубопроводный транспорт-2011, 2012, 2013», г. Уфа;

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

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 16 научных трудов, включая 5 научных статей, в том числе 4 статьи - в ведущих журналах, рекомендованных для публикации ВАК и 11 тезисов на научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 169 страниц машинописного текста, в том числе 36 таблиц, 143 рисунка, библиографический список из 152 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 рассмотрено начало водных перевозок нефтегрузов в России, Европе и США. Значительная территория России и отсутствие дорог способствовали использованию разветвленной сети рек и озер во все времена. Большое развитие внутренний водный транспорт получил в царствование Петра I. В 1810 году была открыта Мариинская водная система (Шексна - Ковжа - Вытегра). В 1811 году началось движение по Тихвинской водной системе (Молога - Тихвинка). Позже была пущена в эксплуатацию Вышневолоцкая водная система. Эти системы позволили пропускать суда значительно большей грузоподъемности. В 1828 году был сооружен Северо-Двинский путь, соединивший реку Шексну с рекой Сухоной, позволивший обеспечить движение судов в район севера. Между 1931 и 1933 годами в России построен Беломорско-Балтийский канал, соединяющий Белое море с Онежским озером и имеющим выход в Балтийское море и к Волго-Балтийскому водному пути. В сентябре 1932 года началось строительство канала Москва-Волга, которое длилось 4 года и 8 месяцев. После ввода в эксплуатацию Волго-Донского и Волго-Балтийского каналов в СССР сформировалась система водных путей Европейской части.

Развивались в этот период водные перевозки в США. В 1825 году была закончена постройка канала «Эри», связавшего район Великих озер с рекой Гудзоном и Атлантическим океаном. Благодаря постояшюму финансированию правительством США транспорта на внутренних водных путях к 1930-м годам в США была довольно развитая система водных перевозок всех типов нефтепродуктов, включая и бензин. Строительство каналов было начато и в Европе в 1605 году строительством Нивернейского канала, соединяющего бассейны рек Сены и Лауры. В 1626 году начато сооружение канала Рейн - Маас. Первый канал в Великобритании - Бриджуотерский (между Манчестером и рекой Мереей) - построен в 1760-е годы. В 1913 году основные

Европейские водные системы обеспечивали движение грузовых и пассажирских судов во всех направлениях. Водные пути Европейских стран представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Реки и каналы Европы в 1913 году

Страна Общая длина водных путей, км Каналы Судоходные реки

Км % Км %

Россия(европейская часть) 45407 807 2 44600 98

Франция 12770 4700 37 8070 63

Германия 12810 2340 18 10470 82

Великобритания и Ирландия 7340 4670 64 2670 36

К XXI веку сформировалось европейское водное «Большое Кольцо», позволяющее осуществлять проход по внутренним водным путям к пяти морям.

Изобретение в 1807 году паровой машины ускорило создание новых самоходных судов-пароходов, наступил период перехода от парусного флота к паровому. До 1850-х годов материалом для постройки судов было дерево. Недостатком деревянных конструкций являлась их высокая масса, составляющая около 50% водоизмещения. Применение железа для изготовления корпуса судна снижало его массу и на начальном этапе составляло 30% от водоизмещения, а в XX веке 10-20%. В 1895 году тоннаж металлических плавающих судов мирового флота сравнялся с деревянными судами. Но доля перевозки нефтегрузов была небольшой, так как по противопожарным соображениям нефтегрузы перевозили в 2025 пудовых бочках на парусных судах, называвшихся шкоутами, бакинками, расшивами и кусовыми. По данным Астраханской таможни, по Волге с 1873 по 1878 годы было провезено значительное количество нефтегрузов (таблица 2).

Таблица 2 - Количество нефтегрузов, перевозимых по Волге с 1873 - 1878 гг.

Год 1873 1874 1875 1876 1877 1878

Кол-во нефтепродуктов, млн. пуд 1,5-2 3,3 4,7 6,8 9,8 13,4

Год 1879 1880 1881 1882 1883 1884

Кол-во нефтепродуктов, млн. пуд 16,5 23,1 31,8 52,1 80 102,6

Бакинская нефть была известна с незапамятных времен, но промышленное значение она получила только в середине XIX века. В этот период обсуждается идея перевозки нефтегрузов наливом непосредственно в корпусе судна. Поддерживал эту идею и Д.И. Менделеев. Первую удачную попытку перевозки нефти и нефтяных остатков наливом осуществили астраханские купцы братья Николай и Дмитрий Артемьевы. В 1873 году Артемьевы установили на небольшой шхуне «Александр» цистерну, которую наполнили нефтяными остатками. Нагружали и разгружали цистерну при помощи ручного насоса. К концу навигации «Александр» выполнил успешно восемь рейсов и на основании полученного опыта Артемьевы реконструировали под налив

нефтепродуктов весь свой флот. В 1874 году Артемьевы впервые отправили нефть наливом до Нижнего Новгорода. Нефтепромышленники и судовладельцы начали поспешно перестраивать свой флот по системе братьев Артемьевых. Около 60% нефти, перевозимой на Волге, было выработано на перегонных заводах в Баку. «Товарищество нефтяного производства братьев Нобель» использует для перевозки нефтегрузов стальные нефтеналивные баржи. Металлические нефтеналивные баржи показали явные преимущества перед деревянными, но, несмотря на явные преимущества, металлические баржи для нефтеперевозок заменяли деревянные медленно. Первая перепись волжских судов в 1884 году показала: из 5896 барж общей грузоподъемностью 2988,9 млн. т насчитывались лишь 32 металлические. Значительный вклад в развитие наливного судостроения внес В.Г. Шухов, который при исследовании на упругом основании отошел от правил, установленных «на ощупь» в речном судостроении, и удвоил длину нефтеналивных судов (до 150-170 м), не изменяя сечение основных несущих элементов. Исполыуя поточный метод, В.Г. Шухов организовал строительство металлических нефтеналивных барж. Группы рабочих, специализировавшиеся на отдельных операциях, в зимние месяцы вели сборку, переходя от одной баржи к другой. К весне строительство заканчивалось, и баржи спускались на воду. Все работы по проектированию и деталировка нефтеналивных речных судов проводились в Москве под руководством В.Г. Шухова, затем по чертежам, изготовленным в Москве, собирались клепаные конструкции из железных листов. В это же время братья Р. Нобель и Л.Нобель приступили к созданию самоходного парохода для перевозки нефтепродуктов. Опьгг перевозки наливом нефти и мазута уже был, но перевозка керосина для судовладельцев оставалась большой проблемой. В 1877 году директор Мутальского машиностроительного завода С. Альмквист совместно с Л. Нобелем сделали несколько проектов наливного судна. На этом наливном пароходе предусматривались разделенные отсеки для перевозки нефти и керосина. Пароход назвали «Зороасгр».Пароход имел следующие характеристики: водоизмещение 400 т, грузоподъемность 240 т, длина около 56 м, ширина 8 м (в соответствии с шириной шлюзов Мариинской системы), скорость 10 узлов.

В 1882 - 1883 гг. была построена первая серия наливных судов, из шести танкеров типа «Коран» грузоподъемностью до 870 т. До 1890 года были построены речные танкеры «Печенег», «Литвин», «Хозар», «Лопарь», «Бурят», которые выполнялись по продольной системе набора и не с колесными, а с винтовыми движителями. В начале 1890-х годов на Волге появились созданные по проектам В.И. Калашникова пароходы «Воля» и «Богатырь», имевшие машины с четырехкратным расширением пара. В это время основной судостроительной базой являлся Коломенский машиностроительный завод. Первым теплоходом в мире было речное наливное судно для Волги «Вандал», построенное в 1903 г. Корпус был

переоборудован из нефтеналивной баржи. Конструкция танкера «Вандал» была разработана К.П. Боклевским. Корпус его был построен Сормовским заводом, а двигатели - заводом Нобеля (позже - «Русский Дизель»). Судно имело три двигателя внутреннего сгорания (рисунок 1).

Рисунок 1 - Дизель-электроход «Вандал». Слева сверху схема электропередачи: двигатель внутреннего сгорания, генератор, мотор и винт судна

В 1904 году Сормовским заводом был построен второй теплоход - «Сармат» -такого же типа, как и «Вандал», но с усовершенствованной электропередачей по системе Дель-Пропосто. В 1907 году на Гороховецкой верфи Шорина была построена одна из самых больших металлических барж «Марфа Посадница». Длина баржи была 173 м, ширина 24 м, высота борта 3,85 м, грузоподъемность 8,8 тыс. т. Позже, после переделок, грузоподъемность увеличилась до 10,4 тыс. т.

Достаточно интенсивно развивался флот для внутренних перевозок в США, Англии, Германии, Нидерландах, Бельгии. Использовался способ буксировки нефтеналивных барж. Буксировали баржи не только по рекам и каналам, но и в заливах и акваториях портов.

Во второй главе рассмотрено состояние водного транспорта для перевозки нефтегрузов в первой половине XX века. К 1917 году в России ресурсы добычи нефти, а также и продукция переработки нефти были сосредоточены в основном на юге страны (таблица 3).

Таблица 3 - Размещение добычи нефти по территории России

Годы Млн. т В том числе

Бакинский район Грозненский район

млн. т % млн. т %

1913 10,3 7,7 74.8 1,3 12,6

1917 8,8 6,6 75,0 1,8 20,5

Вывоз нефти и нефтепродуктов из ведущего района добычи переработки -Баку - в центральные районы России обусловливался сложным и малооперативным

навигационным режимом работы транспортно-складской сети Каспийско-Волжской системы. В первые годы Советской власти восстановлением и развитием нефтяной промышленности и организацией снабжения нефтетопливом руководили С.Г. Шаумян, С.М. Киров, Г.К. Орджоникидзе, H.H. Нариманов и другие. К этой работе привлекались крупные организаторы производства, ученые и специалисты, такие как И.М. Губкин, А.П. Серебровский, И.В. Косиор, МБ. Баринов, В.Г. Шухов! М.А. Капелюшников. В 1920 году нефтеналивной флот Баку состоял всего лишь из 6 теплоходов, 52 пароходов и 14 шаланд. Советское правительство принимало меры по постройке новых судов. Общая грузоподъемность волжского наливного флота в

1931 году была 1252 тыс. т. В то время как за рубежом уже накопился достаточный опыт по строительству и эксплуатации судов для перевозки бензина, в СССР в начале 1930-х годов данный вопрос только обсуждался и прорабатывался. На тот момент ни существующие суда каспийского нефтефлота, ни выходящие из постройки новые теплоходы не удовлетворяли требованиям, предъявляемым к бензиновозам. В

1932 году наиболее остро обозначился вопрос транспорта сахалинской нефти на материк ввиду окончания строительства в Хабаровске нефтеперегонного завода. На тот момент действующего нефтеналивного флота на Амуре не было. В связи с этим Амурским управлением речного транспорта в Благовещенском затоне строились 3 наливные баржи емкостью 3500 т каждая рейдового типа, пригодные для выхода в Сахалинский залив. Внутриконтинентальные перевозки нефтегрузов требовали создания новых конструкций танкеров и барж для обеспечения доставки в самые отдаленные районы, вдоль водных транспортных путей.

Для перевозки нефтегрузов по Великим озерам, как в Канаде, так и в США использовались танкеры и баржи, изготовленные на верфях США и Европы. Несмотря на то, что баржи были изготовлены на разных верфях, их конструкция и характеристики были одинаковые. Такой тип барж обеспечивал хорошую маневренность и возможность прохода по всем каналам. Перевозки нефтегрузов по Великим озерам осуществляли и озерные танкеры, конструкция которых повторяла конструкции морских танкеров. Для транспортировки нефтегрузов по малым рекам и каналам строились баржи небольшой вместимости.

На Каспийском море до начала Второй мировой войны функционировали 3 пароходства Наркомата морского флота - «Каспфлот» (82 судна общей грузоподъемностью 87 тыс. т), «Касптанкер» (69 судов общей грузоподъемностью 205 тыс. т.) и «Рейдтанкер» (122 судна общей грузоподъемностью 240 тыс. т). Вывоз нефти и нефтепродуктов в годы Великой отечественной войны из главнейших портов Каспийского моря, обусловленный состоянием транспортных связей нефтяных районов Баку и Грозного с районами потребления в военные годы, характеризовался следующими показателями (таблица 4).

Таблица 4 - Вывоз нефти и нефтепродуктов водным транспортом из отдельных (основных) портов Каспия

Порты 1940 г. 1941 г. 1942 г. 1943 г. 1944 г. 1945 г.

млн.т % млн.т % млн.т % млн.т % млн.т % млн.т % в % к1940г

Баку 13,4 95 12,6 94 7,5 90,3 12,3 96,1 9,3 86,2 7,7 89,6 58

Махачкала 0,4 2.8 0,5 3,8 0,8 9,7 0,4 3,1 0,6 5,5 0,6 3,5 75

Красноводск 0,2 1,4 0,2 1,5 - - 0,1 0,8 0,3 2,8 0,2 2,3 100

Прочие 0,1 0,8 0,1 0,7 - - - 0,6 5,5 0,4 4,6 в 4 раза

Всего 14,1 100 13,4 100 8,3 100 12,8 100 10.8 100 8,6 100 61

За время Второй мировой войны численность грузопассажирского флота по сравнению с довоенным уровнем сократилась на 30,4%, буксирного - на 25%, несамоходного наливного флота на 11% и несамоходного сухогрузного - на 30,5%. Большая часть судов (около 40%) требовала капитального или восстановительного ремонта.

Для успешного выполнения большой судостроительной программы были крайне важны работы в области типизации флота. В проектировании судов и разработке более современной технологии их постройки большая роль принадлежала коллективу ЦТКБ Минречфлота (ныне ОАО «Инженерный центр судостроения», г. Санкт-Петербург). Уже в 1947 году разработанный ими проект сборки корпусов судов из плоскостных и объемных секций был осуществлен на Лимендском ССРЗ при строительстве буксиров мощностью 200 л.с. Внедрение нового метода изменило характер судокорпусных работ и позволило снизить трудоемкость. Заранее подготовленные плоскостные или объемные секции судна доставлялись на стапель, где проводились их монтаж и электросварка. Применение такой технологии и на других предприятиях речного транспорта дало возможность сократить сроки постройки судов и увеличить объемы судостроения. Такой способ сборки судов начал использоваться в США во время Второй мировой войны при изготовлении серийных судов типа «Либерти» и танкеров типа Т1, Т2, ТЗ. В это время значительно изменилось удельное значение различных видов транспорта, что видно из данных таблицы 5.

Таблица 5 - Удельное значение различных видов транспорта в %

Вид транспорта 1940 г. 1950 г. 1954 г.

Железнодорожный 44,5 50,8 47,7

Водный 44,4 30.2 25,9

Трубопроводный 11,1 19,0 26,4

Всего 100 100 100

Удельное значение водного транспорта снижалось в связи с увеличением транспорта светлых нефтепродуктов по вновь построенным трубопроводам, на которых внедрялся разработанный метод последовательной перекачки

нефтепродуктов. На водный транспорт приходились в основном перевозки высоковязких нефтепродуктов. Для выполнения перевозок нефтегрузов были разработаны новые проекты серийных речных танкеров, среди которых выделяется проект 587, строительство которого велось с 1958 года, построено более 30 единиц. Теплоходы типов «Лось» (проект 587) - большие палубные наливные суда с машинным отделением и надстройкой в кормовой части - поставлялись пароходству «Волготанкер» и эксплуатировались в Волжском бассейне (рисунок 2).

Рисунок 2 - Танкер «Маныч» типа «Лось», проект 587

Основные характеристики проекта 587: год постройки и название головного судна - 1958 год, «Лось»; назначение - палубный танкер; место постройки - СССР; судостроительное предприятие - «Волгоградский судостроительный завод»; класс Речного Регистра - «О»; длина 110,2 м, ширина 13,4 м, осадка 3,3 м; грузоподъемность - 3000 т; мощность - 1000 л.е.; скорость (порожнем) - 19,5 км/ч. В 1957 - 1958 гг. по проекту ЦКБ «Вымпел» (главный конструктор А.С. Рачков) был построен озерный буксир-толкач типа «Зеленодольск» мощностью 1200 л.с., представлявший собой новый в конструктивном отношении тип речного судна. Теплоход имел специальную форму носовой оконечности (транцевый упор с двумя вертикальными балками повышенной прочности), был оснащен современным оборудованием и стал первым в стране крупным толкачом, созданным специально для вождения методом толкания составов по Волге и водохранилищам. Двухвальная энергетическая установка, дистанционное управление двигателями из рулевой рубки и направляющие поворотные насадки обеспечили толкачу при движении с составом и хорошую управляемость даже при волнении с высотой волны до 2 м.

С составом из двух груженых барж общей грузоподъемностью 3850 т, учаленных в кильватер, толкач развивал скорость 16,8 км/ч, а с тремя баржами общей грузоподъемностью 5650 т его скорость достигала 15,8 км/ч. Новым для того времени оснащением буксира-толкача было наличие валогенератора, радиолокатора и станции приготовления питьевой воды, а также применение трехфазного переменного тока.

Построен и сдан в эксплуатацию головной буксир-толкач «ОТ-801» мощностью 80 л.с. типа «Могучий» (главный конструктор В.А. Евстифеев).

В 1956 году по проекту ЦКБ «Вымпел» была построена первая из барж, предназначенных для вождения методом толкания. Симметричные обводы оконечностей с баком и ютом обеспечивали удобство при формировании составов и хорошее взаимодействие с волной. Грузовой трюм без поперечных переборок представлял собой единый бункер, образованный внутренними бортами и вторым дном. Для сцепки с толкачом и другими судами состава баржи оборудовались специальными упорами и тросоукорачивающими устройствами с амортизаторами. Для перевозки нефтепродуктов строились нефтеналивные баржи четырех типов: разряда «О» для водохранилищ грузоподъемностью 4000 т и разряда «Р» для рек грузоподъемностью 2000, 1000 и 200 т.

За пятилетие 1966 - 1970 гг. речные перевозки нефти и нефтепродуктов возросли на 40%, при этом были освоены новые направления перевозок, среди которых доставка мангышлакской нефти на приволжские НПЗ, бесперевалочные перевозки нефти из Татарии в порты Каспийского и Балтийского морей. Освоение новых перспективных перевозок из речных портов в морские порты стало возможным с разработкой проектов и изготовление отечественных танкеров смешанного плавания. Эта работа была начата в СССР в годы первых пятилеток, когда возникла необходимость оптимизировать вывоз Бакинской нефти в центральную часть страны. В 1930-е годы доставка нефти осуществлялась с двумя перевалами: первая на Астраханском морском рейде, затем в Астрахани. В разработке проектов танкеров смешанного плавания принимали участие академики А.Н. Крылов, Ю.А. Шиманский, профессор П.Ф. Панкович. Первый мелкосидящий (с осадкой 4,0 м) танкер, предназначенный для перевозки нефтегрузов из морских портов Каспия в Астрахань без перегрузки на рейде, был построен в 1954 году. За счет постройки серии судов типа «Олег Кошевой» и серии типа «Инженер А. Пустошкин» к концу 1950-х годов удалось исключить рейдовые перевалки на Астраханском и Красноводском рейдах.

К настоящему времени отечественный флот танкеров смешанного река-море плавания, построенных в советское время, физически и морально устарел. По состоянию на август 2010 года средний возраст основных для европейской части 124 танкеров типа «Волгонефть» составлял по проекту 558/550 - 42,4 года, по проекту 1577/550А - 35,3 года. Главной проблемой этих проектов является наличие высоты второго дна, не удовлетворяющей требованиям МК «МАРПОЛ». С 2014 года вступили в силу правила Международной конвенции «МАРПОЛ», которые обязывают судовладельцев использовать танкеры с двойным дном. Большинство российских танкеров дедвейтом до 5000 т уже имеют двойное дно и двойные борта, но при этом не отвечают требованиям Правила 21 Международной конвенции «МАРПОЛ 73/78». Такая ситуация характерна

для всего мирового флота, так как среди 3512 малых танкеров всех флагов всего лишь 151 (4%) имеют удовлетворяющий конвенции «МАРПОЛ 73/78» двойной корпус. С 2014 года большинство отечественного танкерного флота класса «река-море» вынуждено замкнулось на перевозках нефти и нефтепродуктов исключительно на внутренних водоемах. Динамика перевозок грузов внутренним водным транспортом начиная с 2000г., по данным ЗАО «Ленгипроречгранс», представлена в таблице 6.

Таблица 6 - Объем перевозок грузов внутренним водным транспортом России за 2000-2010 гг., млн. т

Род груза Год

2000 2001 2002 2003 2004 2006 2007 2008 2009 2010

Всего 116,8 124 100,2 100,1 112,9 139,2 152,4 151 97,6 104 9

НиНП 11,8 13,4 14,5 19 18,8 13,9 9,75 9,8 11,7

По данным агентства «Argus», мазут в 2010 г. (2011 г.) составлял 63% (61%), вакуумный газойль - 27% (32%), дизельное топливо - 9% (5%), прочие видь! нефтепродуктов - 1% (2%). В период 1965 - 1975 гг. изменилась структура перевозок нефтегрузов в Западной Европе. К концу XX века произошло значительное увеличение объемов международных перевозок нефти и нефтепродуктов по реке Рейн. В эти годы большое развитие в США получил и внутренний водный транспорт нефти и нефтепродуктов, перевозки которых составляли около 40% всего грузооборота речного и озерного флота. К середине 1970-х годов в стране эксплуатировалось свыше 3200 наливных барж суммарной грузоподъемностью 6,6 млн. т. На крупных реках практиковалось использование толкаемых составов барж грузоподъемностью по 10 -20 тыс. т, в результате чего стоимость перевозок нефтегрузов речными судами оказалась сопоставима со стоимостью их транспортировки по трубопроводам.

В третьей главе рассмотренная техническая оснащенность нефтеналивного водного транспорта во второй половине XX века. В 1950-х годах изменилась география добычи нефти в СССР. Если до Второй мировой войны основное количество нефти добывалось на Кавказе, то к указанному выше времени уже более 50% ее добывалось в районах Урала и Поволжья. Изменился и топливный баланс СССР, важное значение в котором приобрели мазуты.

В 1947 году нефтеналивные суда делились на морские и речные, а также на самоходные и несамоходные. Несамоходные нефтеналивные баржи, в свою очередь, делились на рейдовые, речные и системные. Грузоподъемность нефтеналивных судов различных классов изменялась в следующих пределах: океанские танкеры - до 12000 т; морские танкеры и шхуны - 1000 - 8500 т; речные танкеры - 1000 - 5000 т; баржи рейдовые - 1000 - 4000 т; баржи речные - 100 - 12000 т; баржи системные -

300 - 1000 т. Величина осадки танкеров ограничивалась глубинами в портах и морских каналах, немногие могли принимать суда с большой осадкой.

Основной объем речных перевозок нефтепродуктов (около 70%) приходился на Волго-Камский бассейн. Перевозки нефти и нефтепродуктов в этом районе осуществляло пароходство «Волготанкер». Во второй половине XX века среди нефтегрузов,. перевозимых речным транспортом в СССР преобладали высоковязкие нефтепродукты, основными из которых являлись мазуты. При перевозки высоковязких нефтепродуктов предполагается разогрев транспортируемого нефтепродукта перед его сливом или обеспечение необходимой температуры при перевозке, не допускающей его застывания.

По условиям использования речные танкеры делились на две группы: 1) танкеры грузоподъемностью 2800, 3300 и 5000 т, предназначенные для работы на магистральных водных путях; 2) танкеры грузоподъемностью 150 и 600 т, предназначенные для работы на боковых реках. До 1950-х годов серийные суда для малых рек не строились. Эксплуатировался разнотипный флот, включающий маломощные и тихоходные суда с деревянными корпусами. Серийное строительство грузового флота началось с 1954 года. Строились в основном грузовые самоходные суда, буксиры мощностью 66 и 103 кВт.

По правилам Речного Регистра РСФСР все суда, перевозящие нефтепродукты, разделены на 2 категории: 1) суда для перевозки нефтепродуктов с температурой вспышки до 60°С; 2) суда для перевозки нефтепродуктов с температурой вспышки выше 60°С. Вид перевозимого нефтепродукта определяет архитектурно-конструктивный тип конструкции нефтеналивных судов. Транспортные суда по способу размещения груза подразделялись на: 1) танкеры, у которых обшивка корпуса являлась единственной оболочкой, отделяющей груз от внешней среды; 2) танкеры с изолированными емкостями, не имеющими поверхностей, непосредственно граничащих с водой. Танкеры с изолированными емкостями конструктивно выполнялись с двойным корпусом (рисунок 3) или со вставными резервуарами.

Рисунок 3 - Мелкосидящий танкер грузоподъемностью 5000 т

Речные танкеры обычно имеют грузовую систему, выполненную по клинкетной схеме. Некоторые танкеры небольшой грузоподъемности, а также танкеры со вставными резервуарами оборудованы трубопроводной грузовой системой (резервуары не сообщаются между собой и обслуживаются трубопроводами).

Еще одной разновидностью танкеров является оболочечный мелкосидящий танкер. Судно для смешанных перевозок нефтепродуктов и сухогрузов спроектировано Астраханским ЦКБ на основе изобретения, разработанного в Горьковском институте инженеров водного транспорта, и построено заводом имени Ленина в Астрахани. Теплоход предназначался для перевозки по внутренним водным путям СССР разряда «Р» нефтепродуктов НУ классов, в том числе этилированного бензина, а также сухих грузов (насыпных, тарных, штучных).

На рисунке 4 представлен танкер с двумя встроенными цилиндрическими оболочками, рассчитанный для перевозки нефтепродуктов высших классов и высокозастывающих парафинистых нефтей. Конструктивной особенностью этого танкера являлось то, что его оболочки не соприкасаются с забортной водой и для уменьшения тепловых потерь защищены теплоизоляцией. Между оболочками и корпусом располагались танки для приема чистого балласта, необходимого при порожних пробегах. Этот танкер был запроектирован для плавания по Волге, Каспийскому и Балтийскому морям без ограничений по погоде.

Рисунок 4 - Схема трюмов танкера (в разрезе): 1 - цилиндрическая оболочка; 2 - борт; 3 - танки для чистого балласта Наряду с развитием морских перевозок сжиженного природного газа (СПГ) специалистами ФГУП «Крыловский государственный научный центр» рассматривается организация перевозок сжиженных нефтяных газов (СНГ) по внутренним водным путям России. Значительная часть российских предприятий -производителей СНГ - находится вблизи водных путей Единой глубоководной системы (ЕГС). Основное назначение судна - круглогодичная перевозка нефтяного газа плотностью до 0,98 т/м3 полурефрижераторным способом из портов, расположенных на Каспийском море и в пределах ЕГС, в порты Европы и Турции.

Архитектурно-конструктивный тип судна: однопалубное, с баком и ютом, с двойными бортами в районе грузовой зоны, со скуловыми цистернами, с кормовым расположением машинного отделения и надстройки, в которой размещены все жилые, общественные, служебные помещения и посты управления, с подъемной рулевой рубкой, с палубой тронка в районе грузовых танков, с помещением оборудования грузообработки на палубе тронка, с переходной площадкой вдоль судна в грузовой зоне. В качестве грузовых танков для сжиженного газа приняты три вкладных цилиндрических резервуара диаметром 9,9 м с эллиптическими глухими донышками, выполненные из стали высокой прочности. Резервуары покрыты слоем теплоизоляции, обеспечивающей минимальный уровень тепловых потерь. Движение судна обеспечивают два главных двигателя - четырехтактных среднеоборотных дизеля номинальной мощностью 960 кВт каждый, работающих через прямую передачу на две азимутальные угловые колонки с винтами регулируемого шага.

Концепции таких судов в настоящее время прорабатываются силами специалистов ФГУП «Крыловский государственный научный центр».

В связи с созданием в послевоенные годы на реках СССР крупных водохранилищ с условиями плавания, приближающимися к озерным, для перевозки нефтепродуктов строились баржи целиком сварной конструкции и повышенной прочности. Баржи предназначались для перевозки светлых нефтепродуктов 1 и 2 классов и темных, оборудованных системой подогрева. Баржи, так же как и танкеры, разделялись непроницаемыми переборками на отсеки, сообщающиеся друг с другом через клинкеты у дна баржи. Лишь на отдельных небольших баржах использовалась трубопроводная грузовая система. По конструктивному исполнению баржи различаются расположением днищевого набора по продольной или по поперечной системе. Во второй половине XX века эксплуатировались наливные баржи грузоподъемностью 6000 т, 3700 (4000) т, класс «О» Речного Регистра, предназначенные для перевозки всех классов нефтепродуктов. Баржи приспособлены для толкания и оборудованы устройством для толкания. Внедрение метода толкания каравана барж вместо буксировки способствовало повышению экономичности речных перевозок. Идея увеличения длины толкаемого состава и его грузоподъемности в стесненных путевых условиях за счет изгиба корпуса относится к XIX веку (Германия, 1888 г.). Однако реализация идеи создания изгибаемых составов осуществлена в 1961 году во Франции компанией «Сюжестрон», после многолетних экспериментальных исследований начавшей эксплуатировать изгибаемый состав, состоящий из толкача «Вайтан» мощностью 884 кВт и двух барж общей грузоподъемностью 5010 т. Изгибающее устройство пассивного типа было установлено в счале между баржами (рисунок 5) и состояло из двух откидных кранцев, выполняющих роль шарниров счала, и двух стальных канатов, связанных с

силовыми гидродилиндрами. Изгиб состава осуществлялся при помощи одновременного воздействия центробежных сил и сил, действующих на кормовые рули при выпрямлении гидроцилиндров. Состав был оборудован носовыми опускающимися рулями. Изгибаемые составы такого типа стали основой флота по перевозке нефтепродуктов на линии Гавр - Париж. В 1960-е годы изгибаемые составы стали эксплуатироваться на реках ФРГ.

состава прямым курсом; б - при повороте состава; 1 - толкач; 2 - гидроцилиндры; 3 -стальные канаты; 4 - баржи; 5 - кранцы

Внедрение изгибаемых составов в СССР началось по инициативе проф. В.Г. Павленко. Первый экспериментальный изгибаемый состав был испытан осенью 1968 года в Верхне-Иртышском пароходстве и состоял из сухогрузного теплохода (проект 559) и баржи-площадки (проект 942). В последующие годы по проработкам НИИВТа опытными изгибающими устройствами были оборудованы 7 составов в Московском, Сухонском и Ленском речных пароходствах. По малым рекам чаще всего вели одиночную буксировку барж. Архитектурно-конструктивные типы нефтеналивных барж разнообразны: трюмные с открытым днищевым набором в танках, трюмные с двойным дном и двойными бортами, палубные с вставными цилиндрическими и прямоугольными цистернами, палубные с цилиндрическими безнаборными цистернами и др. Обводы носовых оконечностей барж, предназначенных для буксировки, ложкообразные, а кормовой санного типа. У барж, спроектированных для толкания, обычно обводы в носу - килеватые сани, а в корме санного типа с погруженным транцем. Многие нефтеналивные баржи, построенные для буксировки, были переоборудованы для толкания. Существовал вид барж, в конструкции которых предусматривалось углубление в кормовой части для стыковки с буксировщиком. Примером таких судов может послужить буксир «Эксон Саншайн Стейт» и его баржа «Эксон Порт Эверглейдс», схема стыковки, которых представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Схема стыковки буксира и баржи и модифицированное судно «Эксон Галвестон»

В период 1960 - 1970 гг. трехостровные танкеры перестают сходить со стапелей судостроительных заводов. Их заменяют гладкопалубные танкеры, на которых машинное отделение, помещения экипажа, хозяйственные помещения, а также поднятая на колоннах рулевая рубка перемещаются в кормовую часть. Такая конструкция танкера обеспечила рациональное размещение грузовых танков, трубопроводов, насосных и позволила автоматизировать технологические процессы при эксплуатации танкера. Эксплуатировали баржи и для перевозки СНГ.

В четвертой главе рассмотрена специфика речной транспортировки высоковязких и высокозастывающих нефтей и нефтепродуктов. Среди нефтегрузов, перевозимых речным транспортом, в СССР и России преобладают высоковязкие и высокозастывающие нефти и нефтепродукты (мазуты). Операции по сливу таких нефтегрузов из транспортных емкостей и перекачка по трубопроводам могут быть осложнены из-за значительного повышения вязкости и изменения характеристик.

Значительный объем перевозок нефтепродуктов водным транспортом требует постоянного совершенствования технологий слива и зачистки танкеров и барж от нефтяных остатков. При выгрузке нефтепродуктов в танках может оставаться не поддающийся откачке так называемый «мертвый остаток». Застывание остатка, выпадение в него парафина (из сырых нефтей), механических примесей, наиболее тяжелых смолистых и сернистых соединений (из мазутов) в сочетании с обводнением остатка приводит к образованию густых, малоподвижных донных отложений. Этими отложениями постепенно закупориваются отверстия, предназначенные для перетекания груза. За несколько рейсов уплотненные донные отложения постепенно могут заполнить объем танков от днища до верхней кромки холостых (а в отдельных случаях и рамных) шпангоутов. В течение одной навигации донные отложения могут достичь 3-5% грузоподъемности. В практике пароходства «Волготанкер» были случаи, когда «мертвый остаток» высокосернистой и парафинистой нефти в барже составил выше 10% грузоподъемности. На сибирских реках известны случаи, когда суда выходили из эксплуатации вследствие невозможности удалить накопившийся

«мертвый остаток». Так, в 1971 — 1972 гг. в Западно-Сибирском пароходстве десятки нефтеналивных судов грузоподъемностью 1850 т, находясь в исправном состоянии, были выведены из эксплуатации в результате того, что в их танках накопилось в среднем до 600 т не поддающихся выкачке остатков сырой нефти с обводненностью 35-40%. Мазуты и высокопарафинистая нефть для ускорения налива и слива перевозятся в подогретом состоянии. Нагрев нефтепродуктов при транспорте составляет заметную долю транспортных расходов. Так, на железнодорожном транспорте на подогрев расходуется около 1% перевозимого топлива (1 т условного топлива на 90 т нефтепродукта). На водном транспорте, работающем в более теплое время года, расходы топлива несколько меньше, но расходы, связанные с простоем судна при предварительном подогреве в пунктах выгрузки, больше. Для сокращения этих расходов нефтеналивные суда оборудуются системами подогрева, позволяющими в ряде случаев осуществлять предварительный подогрев груза до прихода в порт назначения. После погрузки горячего мазута донные слои в течение рейса охлаждаются ниже температуры застывания, причем высота застывшего слоя в зависимости от конструкции корпуса судна, длительности рейса, температурных условий достигает к концу рейса 80 т 200 мм. Значительная часть застывшего донного слоя расположена ниже стационарного нефтеподогревателя, поэтому в период подогрева этот слой практически не разогревается и при выгрузке не удаляется.

Удаление вязких донных остатков в течение многих лет производилось вручную. Донные остатки из-за большой вязкости не могли самостоятельно перетекать из отсека в отсек даже в накрененном судне. Их приходилось вручную перемещать к приемнику насоса. При разработке методов подогрева донного слоя предлагались наиболее простые и дешевые методы, но недостатки таких методов вызывали новые поиски и новые конструктивные решения. Среди применяемых методов подогрева основными следует считать следующие: подогрев донного слоя штатными подогревателями, подогрев острым паром, водозеркальный подогрев, донный подогрев. Подогрев донного слоя штатным подогревателем предусматривает установку таких подогревателей на судах, перевозящих высоковязкие нефти и нефтепродукты. Системы подогрева бывают рекуперативные, циркуляционные и электрические. Опыт применения паровых систем подогрева груза для подогрева донных остатков показал, что разогрев нефтеостатка происходит только на расстоянии не более 150 мм от трубы подогревателя. На рисунке 7 показано распределение температур в донном слое по результатам наблюдений АЦКБ МРФ за процессом подогрева на барже «Зея».

TpySa Oy'50

L-SV

ttS С

0®

/ / 3 / // / /гх*ж

Vi

я

ft»

JBO.

№

ЮОО

WW

WOO

Рисунок 7 - Температурное поле в массе донного остатка мазута при его разогреве с помощью штатного подофевателя Высота от днища для ti 3,5 = 125 мм, для t2 = 150 мм, для t? = 120 мм, для U - 50 мм, для ti = 230 мм

Разогретый вокруг труб остаток быстро стекает, труба оголяется и дальнейший теплообмен прекращается. Поэтому использование штатных подогревательных систем для подогрева донного остатка нецелесообразно.

Системы подогрева предназначены для повышения температуры нефтегруза до величины, при которой обеспечивается необходимая производительность перекачивающих средств, а также выгрузка нефтегруза с минимальным «мертвым» остатком. Основным элементом системы подогрева является собственно подогреватель, непосредственно передающий тепло подогреваемому нефтепродукту.

Из стационарных подогревателей наиболее распространены трубчатые подогреватели. В нефтеналивных судах обычно применяют следующие типы подогревателей: 1) змеевиковые и секционные с продольным или поперечным расположением (относительно диаметральной плоскости) греющих элементов; 2) петлевые с продольным расположением петель; 3)прямоточные с параллельным и встречным движением пара по ветвям. Одним из основных методов подогрева вязких нефтепродуктов, перевозимых на речных танкерах, является подогрев с применением паротрубчатых подогревателей.

При использовании паровой системы подогрева необходима установка мощных вспомогательных котлов. В 1970-е годы прошлого столетия за рубежом намечался переход от паровых систем подогрева к подогреву с использованием термальных жидкостей. Термальные жидкости остаются в жидком состоянии при температуре от -12 до +300°С. Японские судостроители предлагали на комбинированных судах вмонтировать систему подогрева груза в пространство между двойными переборками.

В 1964-1965 гг. для подогрева вязких нефтепродуктов в резервуарах компанией «Electro-Trace Corp.» (США) разработана липкая электронагревательная лента (ЭНГЛ) шириной 9 см, которая наматывается на резервуар и с помощью терморегулятора поддерживает температуру с точностью ±2°С. Установка ЭНГЛ предполагает плотное прилегание к нагреваемой поверхности. При требуемой удельной мощности свыше 60 Вт/м обязательна установка автоматических герморегулирующих устройств.

Электронагревательные кабели, предлагаемые в широком спектре, имеют ряд преимуществ перед нагревательными лентами. Важнейшим достоинством предлагаемых фирмой «Raychem» систем электроподогрева, является способность материала греющего элемента к саморегулированию. Греющий элемент выполнен из токопроводящего полимерного материала, электрическое сопротивление которого меняется в зависимости от температуры обогреваемого объекта.

На основании анализа литературных источников можно отметить, что отбор застывшего нефтепродукта из резервуара хранения и слив из транспортных емкостей в условиях эксплуатации товарных и сырьевых парков являются сложными и в большинстве случаев не осуществляемыми в полном объеме процессами. Для выполнения этой задачи известно множество способов, но чаще в практике используют тепловые методы воздействия на застывший нефтепродукт. Методы и средства теплового воздействия можно систематизировать следующим образом (рисунок 8).

Слив вязких нефтепродуктов с подогревом

| Внутренний г

При пьшужлвнной I При использовании ! конвекции жодкорги ¡ ¡эффектов вынужденной и j --------1 естесгвенмойкониекции '

цир.чу

пяция

жидкости

внутри

вмкости

(й ÍÉ

í 5 О i

i f i 1

8§ £11

|| = 11

ё = 8

Рисунок 8 - Классификация способов подогрева вязких нефтепродуктов

При решении практических задач подогрева вязких нефтепродуктов особое внимание уделялось теоретическому рассмотрению процессов теплообмена, где показано, что основными механизмами переноса тепла являются свободная конвекция, обусловленная градиентом температуры и силы тяжести (для нефтепродукта в жидком

состоянии), и теплопроводность (для застывшего нефтепродукта). При застывании нефтепродукта конвективный механизм теплообмена уступает место механизму теплопроводности. В процессе застывания нефтепродукта и разогреве нефтепровода с застывшим нефтепродуктом реологические параметры сильно зависят от температуры. С изменением реологических параметров изменяется скорость конвективного теплообмена. Каждая модель имеет свою область применения и может быть использована для описания существующих процессов. В математической постановке задач теплообмена необходимо учитывать распределения температуры в стенке трубы и теплоизоляции, а также рассматривать сопряженную задачу распространения тепла в теле емкости, теплоизоляции в нефтепродукте. При исследовании соответствия математических моделей реальным процессам и экспериментальным данным был проведен анализ, показавший, что не существует надежной детерминированной модели теплообмена в емкости с застывшим нефтепродуктом, что было подтверждено после обработки промышленных экспериментов на реальной нефтебазе при разогреве застывшего нефтепродукта в емкости (У=50 м3). Результаты сопоставления экспериментальных данных с данными, полученными при применении различных моделей, показали недостаточное их соответствие. Этот факт доказывает, что при проектировании систем электроподогрева для емкостей и трубопроводов необходимо учитывать свойства нефтепродукта, конструкцию емкости.

Эффективная и безопасная эксплуатация устройств электроподогрева невозможна без применения теплоизоляции, сокращающей тепловые потери на 9098%. Наиболее прогрессивным способом теплоизоляции резервуаров является напыление пенополиуретаном. В 1964 - 1966 гг. СКБ «Трансавтоматика» совместно с ВНИИСС провели исследовательскую работу по определению возможности использования пенополиуретана в качестве наружного покрытия емкостей. Высокие теплоизоляционные свойства пенополиуретана, простота технологии нанесения теплоизоляционного покрытия, атмосферостойкость, хорошая адгезия к металлам, антикоррозионные свойства и стойкость к нефтепродуктам позволили рекомендовать пенополиуретан в качестве теплоизоляционного материала для емкостей по хранению и транспортировке нефтепродуктов и сжиженных газов.

В 1986 - 1988 гг. в Уфимском нефтяном институте проводились экспериментальные исследования по применению гибких электронагревательных лент (ЭНГЛ). Использование ЭНГЛ обеспечило полный слив без остатка в емкости.

Подогрев нефтепродукта в горизонтальной цилиндрической емкости с помощью ЭНГЛ кроме меньших затрат электроэнергии обеспечивает полноту слива нефтепродукта.

Новым этапом экспериментальных исследований явилось их проведение на действующей нефтебазе в группе горизонтальных резервуаров емкостью 50 м3

каждый, предназначенных для хранения масел. Эксперименты проводились на двух резервуарах для хранения автола (АК-15) с температурой застывания 1з = -10°С.

Переход от модельной жидкости к реальному нефтепродукту позволил оценить более точно процессы теплопереноса, происходящие при разогреве нефтепродуктов в действующих емкостях хранения. Диаметр резервуаров 2,6 м, длина 9,6 м. Резервуар оборудовался гибкими лентами ЭНГЛ-180 (47 лент). Внутри резервуара был

горизонтальном резервуаре

В качестве теплоизоляции была использована стекловата, покрытая снаружи листами оцинкованного железа. Результаты одного из экспериментов представлены на рисунке Ю.Условия проведения эксперимента: начальная температура нефтепродукта - 0,4°С; температура окружающей среды - 5°С.

5 R Ü3 L5_ - 5 0

6.1 6,0 Í65 --- Кб 5 1

А-1 А-2 А-3 А-4 А-5

Рисунок 10 - Изменение температуры по длине емкости в сечении I -1

Как видно из рисунка 10, за 4 часа температура нефтепродукта по всему сечению резервуара увеличилась на 6 - 16 "С. Полного перемешивания не наблюдалось. Тем не менее, осуществлялся подогрев масла в резервуаре по всему объему. Полученные результаты указывают на эффективность использования электронагревательных лент и кабелей для подогрева вязких нефтепродуктов, как

перед сливом, так и в процессе их транспортировки. Эффективность будет возрастать при использовании качественной теплоизоляции, которая обеспечит и наименьшее потребление электроэнергии. Эксперименты на действующем резервуаре, аналогичном по конструкции с емкостями, установленными на танкерах и баржах проектов 81462 (рисунок 11), указывают на возможность применения электронагревательных лент и кабелей на цистернах, устанавливаемых на судах.

Рисунок 11 - Баржа для перевозки нефтепродуктов (проект 81462)

Баржа и площадка для транспортировки по малым рекам одновременно нефтепродуктов двух сортов с температурой вспышки ниже 60 °С. Основные характеристики: класс Речного Регистра РСФСР - «Р»; длина - 44,7 м; ширина - 8,42 м; высота борта - 1,3 м; надводный габарит - 7,2 м; осадка - 0,9 м; вместимость грузовых цистерн - 308,4 м3. Нефтепродукты закачивают в цилиндрические безнапорные цистерны, расположенные на палубе. На базе проекта 81462 разработан проект 81463 разборной баржи для перевозки по железной дороге. Заводы-строители -Аральский завод подъемно-транспортного оборудования, Барнаульская ремонтно-эксплуатационная база, Ново-Ильинская ремонтно-эксплуатационная база. Разработчик - НПО «Судостроение».

Класс судна «+ОА» Российского Речного Регистра. Танкер предназначен для перевозки нефтепродуктов с температурой вспышки паров ниже +60 °С, в том числе масла, с обеспечением одновременной перевозки двух сортов нефтепродуктов. Танкер является однопалубным двухвинтовым наливным теплоходом с грузовой цистерной в виде горизонтального цилиндра, расположенного вдоль судна и частично утопленного в корпусе, с амортизированной жилой частью надстройки. Имеется вариант судна с подъемно-опускной рулевой рубкой. Возможен вариант составного теплохода вместимостью около 2000 м3.Технические характеристики: длина- 72 м; ширина -10,6 м; высота борта - 2,6 м; осадка -2 м; водоизмещение - 1170 т; автономность плавания - 10 суток; количество грузовых танков - 5 шт.; скорость - 17,5 км/ч; экипаж - 8 человек.

ВЫВОДЫ

1. Выделены основные этапы разработки новых типов танкеров для перевозки нефти и нефтепродуктов по внутренним водным путям. Показано, что развитие танкерного флота тесно увязано с изменением экономической и политической ситуации, как в России, СССР, так и в мире, а также с уровнем технического развития в различных странах.

2. Установлены тенденции изменения конструкции танкеров, новые инновационные решения на всех этапах развития речных перевозок нефти и нефтепродуктов.

3. Показана роль ученых, конструкторов и инженеров, внесших существенный вклад в развитие танкерного флота.

4. Показаны достоинства и недостатки отдельных серий основных типов речных танкеров и барж, выпускаемых на разных временных этапах.

5. Обосновано использование электроподогрева при перевозке речным транспортом вязких нефтей и нефтепродуктов.

Результаты работы представлены в следующих публикациях, в том числе 1-4 в журналах, рекомендованных для издания ВАК:

1. Иванов, А.И. Мировой опыт эксплуатации барж для транспортировки нефти и нефгегрузов на рубеже XIX - XX веков / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. - Москва -Выпуск 3. - 2011. - С. 33-39.

2. 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. - Москва. - Выпуск 1. - 2013. - С.63-67.

3. Иванов, А.И. Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и нефтепродуктов в период середина XX - начало XXI вв. / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. - Москва. - Выпуск 2. -2011. - С. 29-35.

4. Иванов, А.И. Суда для транспортировки нефгегрузов наливом, сооруженные в СССР в 1950-1975 гг. / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. - Москва. - Выпуск 2 - 2012 -С. 55-60.

5. Аслаева, Р.Н. Очистка танков нефтеналивных судов и применение химических реагентов и растворителей в ее процессе / Р.Н. Аслаева, А.И. Иванов // Материалы международного семинара (8-9 февраля 2013 г.) «Рассохинские чтения» -Ухта: УГТУ,-2013.-211 с.

6. Аслаева, Р.Н. Развитие технических средств и технологий, применяемых при эксплуатации речных нефтеналивных барж / Р.Н. Аслаева, А.И. Иванов // Материалы XIII^ Международной научной конференции (5-6 декабря 2013 г.) «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела». - Уфа: «Реактив». - 2013. - С. 44-45.

7. Дмитриев, М.Е. Оценка влияния различных факторов на процесс парафинизации труб / М.Е. Дмитриев, К.И. Хасанова, Р.Н. Аслаева // 62-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ.-2011.-С. 20-21.

8. Дмитриев, М.Е. Развитие экспериментальных исследований процесса парафинизации магистральных нефтепроводов / М.Е. Дмитриев, К.И. Хасанова, Р.Н.

Аслаева // История науки и техники. - Уфа: Изд-во «Реактив». - Журнал №8, спецвыпуск№2.-2011.-С. 81-87.

9. Иванов, А.И. Механизмы воздействия моющих средств на загрязнения при мьггье танков наливных судов / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева // 62-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ. - 2011. - С. 23-24.

10. Иванов, А.И. Мировой опыт эксплуатации нефтеналивных барж в конце XIX - начале XX века / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева // Материалы IX Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт-2013». -Уфа: Изд-во УГНТУ. - 2013. - С. 68-69.

11. Иванов, А.И. Морской и речной транспорт высоковязких нефтей и нефтепродуктов / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева // Материалы XIII Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2012». - Уфа: Изд-во УГНТУ. - 2012. - С. 59-60.

12. Иванов, А.И. Эксплуатация барж для транспортировки нефти и нефтегрузов / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева // Материалы XII Международной научной конференции (34 декабря 2012 г.) «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела». - Уфа: «Реактив». - 2012. - С. 56-57.

13. Иванов, А.И. Применение основных химических реагентов при подготовке танков наливных судов к смене груза и зачистке / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева // Реактив - 2011: Материалы XXV Юбилейной Международной научно-технической конференции. - Уфа: «Реактив», 2011. - С. 141-142.

14. Иванов, А.И. Технологии разделения нефтяных эмульсий образующихся при промывке емкостей хранения и танкеров / А.И. Иванов, Р.Н. Аслаева // 63-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: Материалы конференции (УГНТУ). - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2012. - Кн.1. - С. 38-39.

15. Иванов, А.И. Причальные сооружения и шлангующие устройства, применяемые на нефтяных терминалах / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева, A.M. Шаммазов // Трубопроводный транспорт - 2011: Материалы VII Международной учебно-научно-практической конференции (УГНТУ). - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011 - С. 35-36.

16. Иванов, А.И. Применение химических реагентов для очистки танков наливных судов от загрязнений / А.И. Иванов, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Аслаева, A.M. Шаммазов // Трубопроводный транспорт - 2011: Материалы VII Международной учебно-научно-практической конференции (УГНТУ). - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011-С. 34-35.

Подписано в печать 11.11.2014. Бумага офсетная. Формат 60x84 '/,6. Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,75. Тираж 90. Заказ 195.

Редакционно-'издательский центр Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес редакционно-издательского центра: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1