Вертолёт, 2006 № 02

На борьбе с разливами нефти

Ми-8Т, оснащенный опрыскивателем ВОП-3, на ликвидации нефтяного загрязнения плавней

Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов на земле и водной поверхности стали настоящим бедствием, их последствия тяжело сказываются и на экономике, и на экологии. Наиболее опасными являются разливы нефти в океанах, морях, реках и озерах, что обусловлено особенностями распространения нефти на водной поверхности (100–200 л нефти могут покрыть пленкой толщиной 0,1 мм до одного квадратного километра) и их влиянием на окружающую среду. Нефть губительно действует на биологические объекты, уничтожая фитопланктон, поставляющий более 50 % кислорода в атмосферу. Ежегодные поступления нефти в воды мирового океана и внутренних водоемов оцениваются, по разным данным, в 2-10 млн. тонн.

Существует множество источников загрязнения нефтью водной поверхности: береговые промышленные предприятия, нефтеперерабатывающие заводы, нефтеперевалочные базы и трубопроводы, буровые установки, естественная фильтрация на дне морей из пластов нефти и другие. Но как показывает статистика, наиболее существенное загрязнение водной поверхности нефтью происходит при ее транспортировке в результате катастроф и аварий танкеров. В частности, в результате крушения танкера «Эксон Валдез» в марте 1989 года у Аляски вылилось более 40 тыс. т нефти. Она покрыла свыше 2 тыс. км побережья, погибли более 5 тысяч каланов, сотни тюленей, десятки китов и до миллиона морских птиц. На длительное время без работы остались рыболовецкие компании. В результате катастрофы во время сильного шторма танкера «Эрика» в декабре 1999 года у северных берегов Франции в море вытекло около 12 тыс. т вязкой нефти. Около 400 км прекрасных французских пляжей покрылось черной пленкой, погибло около 300000 морских птиц. И таких примеров, к сожалению, можно привести множество.

Для скорейшей и качественной ликвидации разлившейся нефти применяются механические, основанные на применении средств, сдерживающих нефтяной разлив (боны и средства сбора нефти), и физикохимические способы (сжигание, потопление, сорбирование и диспергирование нефти). Выбор способа борьбы с разливом нефти определяется типом и количеством разлитой нефти, техническими возможностями, метеоусловиями на месте аварии и его удаленностью. Применение морских судов для выполнения вышеназванных работ показало их невысокую производительность и большую зависимость от метеорологической и гидрологической обстановки в районе аварии.

Наиболее ощутимый результат в борьбе с разливами нефти дают воздушные суда (ВС), в частности, вертолеты. Обладая высокой скоростью и маневренностью, они могут производить разведку нефтяных загрязнений, доставлять к месту аварии необходимое оборудование и людей, устанавливать на водную поверхность боновые заграждения, обрабатывать нефтяные пятна сорбентами, диспергентами, инициаторами горения, собирателями нефти.

В настоящее время наиболее перспективно применение воздушных судов для непосредственной борьбы с разливами нефти посредством обработки загрязненной водной поверхности препаратами диспергирования. Все известные диспергенты представляют собой смесь растворителей и поверхностно-активных веществ (ПАВ), соотношение между которыми может меняться. Молекулы ПАВ обладают способностью понижать поверхностное натяжение на границе раздела нефти и воды. Образование устойчивых мелких капель нефти приводит к быстрому ее разбавлению в водной толще и резко повышает скорость процесса разложения нефти, особенно за счет ее биодеграции.

С учетом параметров нефтяного разлива и реальной обстановки в зоне бедствия распределение диспергентов с воздушных судов проводится для: уничтожения нефтяных пленок (оставшихся после сбора основного объема нефти с помощью механических средств); обработки всего нефтяного разлива в случаях, когда не могут быть использованы средства сбора нефти (погодные условия, возникновение реальной опасности загрязнения береговых сооружений, мест массового отдыха населения, лежбищ морского зверя и др.); обработки нефтяного разлива, если он находится в местах, недоступных для механических средств.

Первые практические опыты по использованию ВС для ликвидации аварийных разливов нефти у нас в стране и за рубежом относятся к середине 70-х годов. Характерно, что различия характеристик и особенностей эксплуатации воздушных судов определили общее разделение сфер их применения:

— транспортные и специализированные самолеты с полезной нагрузкой более 2 т и практической дальностью полета более 1000 км используются для борьбы с разливами нефти в открытом море (с базированием на стационарных аэродромах);

— многоцелевые и сельскохозяйственные вертолеты разной грузоподъемности — для ликвидации разливов нефти в прибрежной зоне и на внутренних водоемах (базирование на ближайших аэродромах и рабочих площадках).

Проведение сертификационных испытаний — ^подвесного устройства 4208.0479.000 на внешней подвеске вертолета Ми-8Т

Использование сельскохозяйственных вертолетов для борьбы с разливами нефти на акваториях определяется наличием на них штатной опрыскивающей аппаратуры, обеспечивающей размещение, перемешивание и внесение с заданной нормой и показателями равномерности рабочих жидкостей, а также имеющимся технологическим и практическим опытом выполнения авиационного опрыскивания.

Первые опыты по авиационным обработкам нефтяных разливов на водной поверхности у нас в стране были проведены на акватории Черного моря с применением сельскохозяйственных вертолетов Ми-2 и Ка-26. Проведенные ВНИИ ПАНХ ГА (НПК «ПАНХ») исследования показали практическую возможность и высокую эффективность использования отечественных (ОМ-6) и зарубежных (КОРЕКСИТ-9527) диспергентов для ликвидации нефтяных пленок толщиной до 1 мм. На фото показаны нефтяные пятна в Новороссийском порту до и после нескольких рабочих проходов вертолета Ка-26, который с высоты 10 м при скорости 60 км/ч распределил по поверхности пятна ОМ-6.

На основании совместных исследований ВНИИ ПАНХ ГА, Одесского ЧЦПКБ и ЦНИИМФ была подготовлена «Инструкция по применению диспергентов нефти ОМ-6, ОМ-84 и КОРЕКСИТ 9527». Она определяет общие правила организации и проведения авиационных работ по обработке диспергентами разливов нефти, технологические нормативы авиационного опрыскивания и методику выполнения полетов при борьбе с аварийными разливами нефти на водных поверхностях. Применительно к вертолетам Ми-2 и Ка-26 принципиальными положениями этой инструкции являются следующие:

— диапазон норм внесения 15-100 л/га при использовании различных концентраций диспергента (в зависимости от толщины пленки) и 5–6 типоразмеров распылителей штатной опрыскивающей аппаратуры;

— рабочие режимы авиационного внесения диспергентов: скорость 60-120 км/с и высота полета над водной поверхностью 1020 м (для уменьшения сноса) при расстоянии перехода (ширине захвата) 40 м;

— рациональная схема обработки нефтяного поля по периметру пятна (по спирали) или с подветренной стороны с применением загонного или челночного способа.

Использование сельскохозяйственных вертолетов Ми-2 и Ка-26 для борьбы с разливами нефти на водной поверхности изначально ограничено невысокой полезной нагрузкой (в пределах 500–600 кг) и малым практическим радиусом действия (до 100 км), то есть их применение технически реализуемо и экономически оправданы при ликвидации небольших разливов в прибрежной зоне. В случае возникновения более крупного разлива нефти грузоподъемности и дальности полета отмеченных легких вертолетов недостаточно, требуется применение более тяжелых вертолетов типа Ми-8 и Ка-32, а в перспективе и Ми-26.

В настоящее время в России в эксплуатации находится два типа сертифицированного подвесного оборудования для борьбы с разливами нефти с применением вертолетов средней грузоподъемности типа Ми-8 и Ка-32 — устройство 4208.0479.000 и опрыскиватель ВОП-3.

Участок морской поверхности, покрытый нефтяной пленкой, до и после внесения с вертолета Ка-26 диспергента ОМ-6

Подвесное устройство 4208.0479.000 разработано НПК «ПАНХ» в середине 80-х годов, оно размещается на внешней подвеске вертолета Ми-8 и выполнено по традиционной для опрыскивателей схеме. Конструктивно устройство представляет собой бак для рабочей жидкости, закрепленный внутри пространственной стержневой фермы-основания. К стержневой ферме крепятся опрыскивающие штанги серийной опрыскивающей аппаратуры вертолета Ми-2. Рабочая жидкость из бака засасывается и нагнетается в штанги центробежным насосом АМ-42 с приводом от ветряка с ленточным тормозом. На штангах установлены распылители жидкости, работающие под давлением. Устройство устанавливается на вертолет типа Ми-8 с помощью штатной наружной тросовой подвески и имеет следующие основные характеристики:

— масса пустого устройства — 310 ± 10 кг;

— габаритные размеры — 15,0х3,0х2,5 м;

— емкость бака изделия — до 2000 ± 10 л;

— секундный выпуск жидкости — 2,014,0 л/с;

— рабочая ширина захвата при скорости 80-120 км/ч и высоте устройства над поверхностью 10–20 м — не менее 20 м;

— рабочий диапазон норм внесения — 20150 л/га.

Регулировка расхода рабочей жидкости устройства аналогична регулировке на устройстве вертолета Ми-2 и обеспечивается изменением диаметра сечения распылителей, их количеством и скоростью полета. В комплект устройства входят распылители с диаметром выходного отверстия 1,25; 2; 3; 4; 5 мм, обеспечивающие при скорости 90 км/ч внесение жидкости 20-130 л/га.

Управление устройством осуществляет бортмеханик при помощи выносного пульта управления, соединенного кабелем через вертлюг-токосъемник с двумя механизмами МП-100 на центробежном насосе. Эксплуатация подвесного устройства 4208.0479.000 в полете не требует режимов, выходящих за ограничения РЛЭ вертолета, при этом внесение диспергентов осуществляется в соответствии с требованиями «Технологической инструкции по обработке диспергентами разливов нефти на водной поверхности вертолетами Ми-8Т (АМТ) с применением подвесного устройства 4208.0479.000».

В настоящее время в эксплуатации находятся три комплекта подвесных устройств 4208.0479.000, один из которых обслуживает освоение нефтяных месторождений Сахалинского шельфа, обеспечивая при необходимости ликвидацию разливов нефти на водной поверхности.

Определенные ограничения (прежде всего, по нормам внесения) при использовании опрыскивающей аппаратуры Ми-2 и Ка-32 и устройства 4208.0479.000 на вертолетах Ми-8 привели к необходимости создания опрыскивателя, способного выполнять обработку с нормами 500 л/га и более. Таким опрыскивателем стал разработанный НПК «ПАНХ» в конце 90-х годов по заказу МЧС России опрыскиватель ВОП-3. Специфика решаемых опрыскивателем задач определила нетрадиционный подход к его конструктивной и функциональной схеме, ориентированной на высокую мобильность, транспортабельность, простоту в эксплуатации и хранении при обеспечении заданных целевых показателей.

Вертолетный подвесной опрыскиватель ВОП-3 предназначен для доставки на внешней подвеске вертолетов Ми-8 и Ка-32 растворов диспергентов (ОМ-6, КОРЕКСИТ-9527 и др.) и биопрепаратов («Дестройл», «Девоуройл» и др.) к местам разливов нефтепродуктов, нанесения их на загрязненные участки акваторий методом опрыскивания со средними и высокими нормами, оперативного проведения специальных видов авиационного опрыскивания.

ВОП-3 представляет собой сборно-разборную конструкцию, заправляемую рабочей жидкостью на земле. Его основание — ферменная конструкция, служащая для размещения и соединения всех составных частей опрыскивателя.

Мягкая емкость имеет форму тела вращения, к верхнему срезу которой крепится жесткий обод, устанавливаемый и закрепляемый на основании. В нижней части емкости есть отверстие, к которому через фланец крепится клапан с устройством управления. Устройство электрического управления клапаном предназначено для открытия и закрытия клапана путем нажатия кнопок на пульте управления, размещенном на рабочем месте бортоператора в грузовой кабине вертолета. Подача рабочей жидкости из емкости в коллектор осуществляется самотеком, за счет напора жидкости в емкости.

Смонтированная на опорной раме ВОП-3 мягкая емкость с помощью мягкого грузового стропа ЛС-5А подсоединяется к штатному замку вертолета.

Основные технические характеристики опрыскивателя:

— общий вес комплекта — 200 кг;

— габаритные размеры в собранном состоянии — 3,0х3,0х2,1 м;

— максимальный объем мягкой емкости — до 3000 л;

— ширина смоченной полосы (высота ВОП-3 над местом опрыскивания — 10 м) с распылителями — 12 м, без — 18 м;

— рабочий диапазон норм внесения — 403400 л/га.

Аэродинамическая симметричность опрыскивателя с учетом других особенностей его конструкции обеспечивает его безопасную транспортировку на внешней подвеске со скоростями до 180 и 140 км/ч (с заполненной и порожней емкостью). Следует отметить также, что равномерное распределение распылительных устройств на штангах с учетом особенностей осаждения капель рабочей жидкости в поле вихревого следа вертолета при заданных геометрических параметрах подвески ВОП-3 автоматически обеспечивает рациональное и стабильное покрытие диспергентом водной поверхности, рабочая ширина полосы при умеренном боковом ветре (2–4 м/с) составляет 15–20 м.

Истечение рабочей жидкости с биопрепаратом из опрыскивателя ВОП-3 при обработке загрязнения плавней с вертолета Ми-8Т

ВОП-3 в разобранном виде легко переносится одним человеком, при хранении на складе занимает минимальное пространство, просто транспортируется к месту проведения работ внутри фюзеляжа вертолета или на любом автомобиле. Подготовка к работе (сборка) опрыскивателя осуществляется в течение одного часа с участием 4 человек. Техническое обслуживание ВОП-3 выполняется одним человеком и включает в себя минимум технологических операций.

Опрыскиватель ВОП-3, удостоенный золотой и бронзовой медалей на международных выставках-салонах в Брюсселе (2000 г.) и Женеве (2001 г.), в настоящее время используется авиацией МЧС России, им оснащены ВС аварийно-спасательных служб морских портов.

Характеризуя современное положение дел с использованием вертолетов для борьбы с разливами нефти, можно отметить, что имеющийся в России парк легких и средних вертолетов позволяет решать широкий круг задач по ликвидации разливов нефти и выполнению специальных видов их обработки с помощью диспергентов и биопрепаратов. При этом, говоря о расширении сферы и повышении эффективности применения вертолетной техники для борьбы с разливами нефти на водной поверхности, необходимо выделить ряд перспективных технико-технологических направлений работ, к которым относятся отработка технологических приемов внесения новых диспергентов и биопрепаратов, создание устройств и технологий распределения сорбентов (адсорбентов) и выжигания нефти, разработку специального оборудования борьбы с нефтяными разливами для тяжелого вертолета типа Ми-26 и систем автономного приготовления рабочих жидкостей в месте обработки вертолетами нефтяных разливов.

Валерий АСОВСКИЙ, ОАО НПК «ПАНХ»