Танкер

Танкер – судно, построенное или приспособленное главным образом для перевозки нефти наливом в своих грузовых помещениях, включая комбинированные грузовые суда и любой «танкер-химовоз», если он перевозит в качестве груза или части груза нефть наливом (МАРПОЛ).

В соответствии с СОЛАС-74 и правилами Регистра все танкеры подразделяются с точки зрения пожарной безопасности на две категории:

- танкеры для перевозки сырой нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки ниже 60⁰С и давлением паров ниже атмосферного;

- танкеры для перевозки нефтепродуктов с температурой вспышки свыше  60⁰С.

Нефтяные танкеры  по назначению классифицируются в соответствии с «Добавлением В» к Международному свидетельству о предотвращении загрязнения нефтью (IOPP):

- танкеры для перевозки сырой нефти;

- танкеры нефтепродуктовозы;

- танкеры для сырой нефти/нефтепродуктов;

- танкеры для битумных растворов;

- танкеры химовозы;

- комбинированные суда: нефтенавалочник/рудовоз (ОБО) – OILL/BULK/ORE, нефтерудовоз (О/О) – OILL/ORE.

К каждому из  перечисленных типов танкеров предъявляются определенные требования по конструктивной защите танков, оборудованию и методам мойки и защите танков, порядка сброса балласта и нефтесодержащих смесей.

В мировой практике принято следующее разделение танкеров по дедвейту: малотоннажные до 5 тыс.тонн, среднетоннажные до 30 тыс.тонн, крупнотоннажные  свыше 30 тыс.тонн, в свою очередь крупнотоннажным танкерам даны следующие наименования:

Supertanker 30-70 тыс.тонн;

Mammath tanker 70-150 тыс.тонн;

VLCC 150-300 тыс.тонн;

ULCC  300-800 тыс.тонн;

Megatanker 1 млн.тонн;

Panamax 80 тыс.тонн.

VLCC - very large crude carrier, U – ultra.

Существенное влияние на конструкцию танкеров, оборудование и их эксплуатацию оказывают  опасные свойства грузов, которые они перевозят, и вред, который могут причинить эти грузы окружающей среде и человеку, в случае аварии танкера.

<br>Конструктивное развитие средне- и  крупнотоннажных нефтетанкеров характеризуются  в настоящее время одним общим направлением – переходом к «экологическому» устройству судового корпуса и внутреннего оборудования, предотвращающего загрязнения моря. Европейский стандарт танкера «ЕЕЕ» - экологический, экономический, европейский танкер.

Конструкция корпуса танкера. Требования безопасности к танкерам регламентируются правилами Регистра, правилами МАРПОЛ-73/78 и СОЛАС-74, рекомендациями ИМО.

В качестве основного типа наливного судна принято однопалубное судно с кормовым расположением машинного отделения, корпус которого разделен поперечными переборками и одной,  двумя  или  тремя продольными переборками, рис1.

Рекомендуются следующие системы набора корпуса танкера.

Танкеры длиной менее 180 м должны иметь:

- продольную систему набора днища и палубы в районе грузовых танков;

- поперечную или продольную систему набора бортов и продольных переборок

Танкеры  длиной более 180 м должны иметь продольную систему набора. Грузовые танки и сливные цистерны в противопожарных целях должны  быть отделены от машинного отделения, грузового трюма, постов управления и служебных помещений с помощью коффердамов.

По всей длине судна от кормовой надстройки до полубака проложен переходной мостик, чтобы обеспечить прокладку труб, кабелей, и передвижения экипажа. Он должен иметь прочную конструкцию, достаточное количество упругих и скользящих связей.

В районе грузовых танков на палубе должно быть установлено, вместо фальшборта, только леерное ограждение, с целью избежания скопления на палубе углеводородных паров и скопления забортной воды  в штормовых условиях. Фальшборт с открытыми портиками устанавливается только вне  грузовых танков. Продольные и поперечные переборки должны быть водонепроницаемые и выдерживать гидростатический напор воды и инерционные нагрузки от жидких грузов. Разделение грузовых помещений на танки и ограничение их размеров вызвано необходимостью:

- уменьшить свободную поверхность жидкости, для уменьшения момента инерции свободной поверхности, вызываемой качкой судна. Продольные переборки ограничивают инерционные нагрузки в поперечном направлении и уменьшают влияние груза на остойчивость судна. Поперечные переборки  ограничивают инерционные нагрузки в продольном направлении, – препятствуют увеличению изгибающего момента и способствуют сохранению судном прочности корпуса судна;

- обеспечивать непотопляемость танкера;

- уменьшения размера загрязнения моря нефтью в случае аварии;

- распределения разных сортов груза по танкам в случае их совместной перевозки.

На современных танкерах обычно предусматриваются две продольные, а при ширине судна 35-50 м и более в ряде случаев устанавливают третью переборку, которая может быть проницаемой, - отбойная переборка. Лишь на малых танкерах допускается одна переборка. За счет большого числа продольных и поперечных связей и отсутствия больших вырезов на верхней палубе повышается прочность корпуса, что, в свою очередь, позволяет увеличить допустимую осадку и грузоподъемность танкера.

Грузовые танки на танкере с двумя продольными переборками подразделяются на бортовые правого и левого борта и центральные, расположенные между продольными переборками. Размеры и расположение грузовых танков должны отвечать требованиям, установленным Международным правилам.

Грузовая зона - часть судна, в которой находятся грузовые танки, сливные цистерны и насосные помещения, коффердамы, балластные танки и пустые пространства, примыкающие к грузовым танкам, а также участки палубы по всей длине и ширине судна над упомянутыми помещениями.

Грузовые танки – это специальные танки для  перевозки наливных грузов. Грузовые танки должны обеспечить защиту от внешних воздействий наружной среды и гарантированную сохранность качества груза от:

- смещения с другими грузами и с балластом;

- загрязнения остатками ранее перевозимого груза;

- загрязнения продуктами окисления обшивки танкера (ржавчина). Последнее достигается применением дорогостоящих покрытий поверхности танков.

В настоящее время используются следующие конструкции танков:

а) традиционные с двумя продольными переборками;

b) с двумя продольными переборками и танками, выделенными для чистого балласта;

с) с двойными бортами, при этом межбортное пространство используется для изолированного балласта;

d) с двумя продольными переборками и двойным дном, междудонное и межбортовое пространство используется для изолированного балласта;

e) с вкладными цистернами (танками), изолированный балласт размещен между обшивкой корпуса танкера и цистерной.

Грузовые танки типа d) и e) имеют гладкие поверхности, т.к. весь набор находится внутри двойных  конструкций. Гладкие поверхности позволяют обеспечить надежное покрытие, упрощают зачистку танков, улучшают подток груза к всасывающим патрубкам, сокращают время грузообработки танкера.

На днище грузового танка располагаются трубопроводы грузовой и зачистной магистрали, система подогрева груза – змеевик. У кормовой переборки находится замерные  трубы для определения уровня груза в танке и дистанционные указатели уровня, штоки для управления клинкетами. Каждый грузовой танк имеет горловину – «расширитель», сечением около 1 м², с высотой комингса 0,8 м. Расширитель закрывается крышкой в водонепроницаемом исполнении. На крышке имеется смотровое окно диаметром 200-300 мм. Через окно ведется наблюдение за грузом, производятся контрольные замеры уровня взлива груза (пустот) с помощью футштока – «крестовины», а также отбор проб. От горловины до днища танка установлен металлический трап с промежуточными площадками. Не рекомендуется устанавливать в одном поперечном сечении горловины центральных и бортовых танков. В грузовую палубу вварены лючки диаметром до 400 мм для переносных моечных машинок. Таким же образом оборудуются отстойные и сливные танки.

Насосное отделение.  Помещение для грузовых насосов располагается в корму от грузовых танков, рядом с машинным отделением. От грузовых танков насосное отделение отделено коффердамом или является коффердамом между машинным отделением и грузовыми танками. Насосное отделение отделяется от других помещений газонепроницаемыми переборками А-60 и не должно иметь с ними сообщений, кроме трубного тоннеля. В насосном отделении размещаются грузовые и зачистные насосы, системы управления грузовыми операциями и переключения трубопроводов. Помимо этого в насосном отделении устанавливается оборудование и механизмы для мойки грузовых танков: насосы, подогреватели воды и др. Ко всем механизмам, клинкетам и приборам системы управления грузовыми операциями должен быть обеспечен безопасный доступ. Насосное отделение, кроме основного выхода, должно иметь аварийный выход.

Отстойные танки. «Отстойные танки» (Slop tank), (рис.1) – термин означает любой танк, специально предназначенный для сбора остатков из танков, промывочной воды или других нефтесодержащих смесей.

В соответствии с требованиями МАРПОЛ-73/78 на танкерах должны быть эффективные системы отстоя и очистки нефтесодержащей  промывочной воды или грязного балласта. Размеры отстойных танков для танкеров вместимостью 150 рег.тонн и более должна быть не менее 3% от грузовместимости  танкера.

Вместимость отстойного танка  может быть уменьшена до 2%, если  на танкере имеются танки изолированного или чистого  балласта, или имеется система мойки сырой нефтью. На танкерах дедвейтом 70 т. тонн и более должно быть не менее двух отстойных танков.

Отстойные танки должны располагаться в непосредственной близости от грузового насосного отделения и состоять из двух емкостей, сообщающихся между собой (1-я ступень и 2-я ступень). В емкости 1-й ступени отстаивается промывочная вода от основного количества смытых остатков груза, во 2-й ступени обеспечивается более полный отстой промывочной воды, что позволяет использовать ее по второму циклу мойки. Минимальная вместимость танка 1-й ступени должна быть не менее 2,5 объема, занимаемого остатками груза, отмытого с поверхности грузовых танков за 1 цикл.

Современные крупнотоннажные суда используют систему с тремя отстойными танками: центральный танк и два бортовых соединены последовательно, обеспечивая ступенчатое отстаивание промывочной воды. Нефтесодержащая промывочная вода заполняет центральный танк и отстаивается (1-я ступень), далее ее перепускают, за исключением слоя отстоявшейся нефти, во второй танк (2-я ступень) и после отстоя перепускают в третий танк, за исключением отстоя нефти. После отстоя – сепарации, чистая вода сбрасывается за борт, а отсепарированная нефть возвращается в центральный танк.

При перевозке последовательными рейсами одного сорта груза используется метод погрузки поверх остатков  LOT (load over top): нефтесодержащая промывочная вода, включая балласт, отстаивается в отстойном танке, далее сепарируется и сбрасывается за борт, а отстоявшийся слой нефти возвращается в грузовой танк, или балласт принимается в не зачищенные танки, далее, после отстоя, балласт сбрасывается за борт,  за исключением  двухметрового верхнего слоя с высоким содержанием нефти. Этот слой – отстой собирается в отстойный танк. После отстаивания вода через сепаратор сбрасывается за борт, а нефтесодержащий слой сливается в грузовой танк. Цикл повторяется 2-3 раза. Порядок сброса дан в разделе «Предотвращение загрязнения моря».

Танки изолированного балласта. С целью предотвращения загрязнения нефтью в случае столкновения или посадки на мель, «новые нефтяные танкеры» (поставка которых осуществляется после 01.06.82) в соответствии с требованиями правил 13 Приложения 1 МАРПОЛ должны иметь танки изолированного балласта. Требования распространяются на танкеры для перевозки сырой нефти DW = 20000 тонн и более и на танкера – нефтепродуктовозы DW = 30000 тонн и более.

Вместимость танков изолированного балласта – ТИБ (Segregated Ballast Tanks – SBT) и их размещение на танкере длиной более 150 метров должна обеспечить безопасность в балластном рейсе, а именно:

- осадка на миделе: d_m = 2,0 + 0,02L;

- дифферент на корму не более 0,015L;

- осадка на корму должна обеспечить полное погружение винта.ТИБ должны быть расположены таким образом, чтобы создать защитный экран вокруг грузовых танков.

∑РА_с + ∑РА_s ≥ j [L_t (В+2D)],

где РА_с  - площадь проекции бортовой обшивки каждого ТИБ на диаметральную плоскость в м²;

РА_s   - площадь проекции днищевой обшивки каждого ТИБ на основную плоскость в кв.метрах;

L_t - длина между носовой и кормовой границами грузовых танков в м;
В - наибольшая ширина судна в м;

D - теоретическая высота борта на миделе в м;

J - коэффициент, равный:  0,45 для танкеров  DW = 20 т.тонн;

0,30 для танкеров  DW = 200 т.тонн. Минимальная ширина каждого бортового танка для изолированного балласта, простирающегося по всей высоте борта от палубы до верхней кромки двойного дна, должна быть не менее 2 м. Максимальная высота каждого танка двойного дна для изолированного балласта должна составлять В/15 или 2 м, в зависимости от того, что меньше.

Нефтеналивное судно длиной менее  150 м может рассматриваться как судно с изолированным балластом, если его осадка рассчитывается по одной из рекомендованных

Регистром формул, приведенных в таблице 2.1.4 Правил Регистра по предотвращению загрязнения с судов, 1993.
Танки изолированного балласта должны иметь отдельную систему, не проходящую через грузовые танки и предназначенную исключительно для балластных операций. ТИБ не должен использоваться для перевозки какого-либо груза, ни для хранения судовых запасов и материалов.

В исключительных случаях, ввиду тяжелых погодных условий, капитан имеет право принять балласт в грузовые танки дополнительно к изолированному балласту.

Перед принятием балласта танки должны быть промыты сырой нефтью, до отхода танкера из порта.

Эксплуатация танкера в  режиме чистого балласта. Существующие танкеры для сырой нефти дедвейтом  40 тыс.тонн и более вместо танков изолированного балласта могут применять метод очистки грузовых танков путем мойки сырой нефтью. Количество грузовых танков, подлежащих мойке сырой нефтью, зависит от характера совершаемого рейса и ожидаемых погодных условий.

Существующие танкеры DW = 40 тыс.тонн и более для перевозки сырой нефти и нефтепродуктов, вместо изолированного балласта и метода мойки сырой нефтью,  выделяют из числа грузовых танков, танки для использования исключительно для приема балласта – танки чистого балласта – ТЧБ (Clean Ballast Tanks – CBT). Расположение ТЧБ и их вместимость должны  удовлетворять требованиям безопасности, изложенным для ТИБ по осадке и дифференту. На танкерах с ТЧБ устанавливаются приборы контроля за содержанием нефти в сбрасываемом водяном балласте.

В соответствии с правилом 13 F нефтяные танкеры DW = 600 тонн и более,  поставка которых осуществлена 6 июня 1996 г. и после, должны иметь защиту грузовых танков балластными по всей длине.

Для танкеров DW = 5000 тонн и более балластные бортовые танки должны проектироваться на всю высоту борта танкера от настила второго дна до палубы.

Ширина этих танков определяется по формуле:
W = 0,5 + DW/20000 (м), однако 1 м <W< 2 м.
Высота танков двойного дна 1 м <h<2 м.
Общая вместимость балластных танков на танкерах DW =20000 тонн для перевозки сырой нефти и на танкерах DW =  30000 и более для перевозки нефтепродуктов должна быть не менее вместимости ТИБ в соответствии с правилом 13.

В грузовых танках в двойном дне образуются приемные колодцы, расстояние между дном колодца и днищевой обшивкой должно быть не менее 0,5 h.
Танки двойного дна могут не предусматриваться, если давление груза и паров на обшивку днища не превышает внешнее гидростатическое давление, т.е.:

f ×h_c×p_c×g+100∆p≤d_n×p_s×g, где

h_c  - высота груза в танке,

м; p_c  - максимальная плотность груза,

т/м; d_n  - минимальная эксплуатационная осадка,

м; p_{s  -}  плотность морской воды,

т/м; ∆p  -  максимальное установочное давление дыхательного клапана, бары;

f  - коэффициент безопасности = 1,1;

g  - стандартное ускорение свободного падения (9,81 м/сек) _.

Для танкеров DW = 5000 тонн и менее высота междудонного пространства  h = B/15  с минимальной высотой h = 0,76 м; ширина бортового балластного танка W = 0,4 + 2,4 DW/20000 (м), с минимальной величиной W  = 0.76 м.

Если бортовые танки не выдерживают эти условия, то ограничивается вместимость грузовых танков до 700 м³.
Литература:
1. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации морских судов, 1999 г.
2. Александров М.Н. Судовые устройства. Ленинград, Судостроение, 1987 г., с.655.