Наливные суда, или танкеры
Основная часть танкерного флота предназначена для перевозки нефтегрузов—сырой нефти, различных сортов нефтепродуктов, смазочных масел. Эксплуатационные характеристики танкеров определяются транспортно-технологическими свойствами груза. Танкеры строят как однопалубные суда с минимальным надводным бортом и сравнительно небольшой удельной грузовместимостью—1,3—1,4 куб.м/т. Машинное отделение и надстройка располагаются в корме, что повышает пожарную безопасность судна, увеличивает его грузоподъемность, грузовместимость и снижает стоимость постройки- (за счет уменьшения длины гребного вала). Верхняя палуба свободная — без мачт, грузовых колонн, стрел или кранов. Доступ в грузовые помещения (танки) обеспечивается через горловины овальной формы площадью около 1 м2, которые имеют комингсы высотой до 0,8 м и закрываются водонепроницаемыми металлическими крышками. Для уменьшения вероятности возникновения свободных уровней жидкости и их площади в грузовых помещениях танкеров устанавливают непрерывные продольные и поперечные переборки, которые делят эти помещения на отдельные отсеки (танки). На современных танкерах обычно предусматривается две продольные переборки, а при ширине судна 35—50 м и более в ряде случаев устанавливают третью переборку, которая может быть проницаемой. Лишь на малых судах допускается одна переборка. За счет большого числа продольных и поперечных связей и отсутствия больших вырезов на верхней палубе повышается прочность корпуса. Это позволяет увеличить допустимую осадку и грузоподъемность танкеров. По действующим международным правилам о грузовой марке при одинаковой длине судов минимальный надводный борт, устанавливаемый для танкеров, меньше, чем для сухогрузных судов. Для безопасного перемещения экипажа вдоль судна оборудуют стационарный переходный мостик над верхней палубой, а на современных крупнотоннажных танкерах — туннель внутри корпуса судна.
Так как жидкий груз может погружаться в любые помещения, даже загроможденные конструкциями набора и системами, то наливные суда в пределах грузовых танков могут не иметь двойного дна или каких-либо бортовых отсеков. Однако в связи с мерами по охране мирового океана от загрязнения танкеры строят с двойным дном.
Танкеры перевозят груз, как правило, лишь в одном направлении, а в обратных рейсах принимают балласт в специальные балластные танки.
Для предотвращения опасности проникновения нефтяных паров в жилые и служебные помещения экипажа устраивают так называемые коффердамы—узкие отсеки, образуемые двумя поперечными нефте- и газонепроницаемыми переборками, отстоящими друг от друга на расстоянии не менее 0,9—1 м. Коффердамы оставляют пустыми, а при перевозке легковоспламеняющихся грузов заполняют водой.
Нефтяные грузы, перевозимые на морских судах, подразделяют на три разряда. К первому разряду относятся грузы, у которых температура вспышки ниже +28° С (бензин, легроин), ко второму — грузы, у которых температура вспышки до +65 °С (керосин, моторное топливо), к третьему—грузы, у которых температура вспышки +65 °С и выше. В зависимости от разряда перевозимых нефтяных грузов к судам предъявляют различные требования в отношении, главным образом, непроницаемости, электрооборудования, средств пожаротушения. Для обеспечения в танках взрывобезопасной газовой среды используют инертные газы, в качестве которых применяют охлажденные и очищенные дымовые газы, отводимые от котлов танкера.
К особенностям оборудования танкеров относится ряд специальных систем: грузовая, зачистная, подогрева груза, мойки танков, газоотводная, орошения палубы, инертных газов, вентиляции, пропаривания и осушения воздуха в танках.
Наливные грузы выгружают с помощью грузовой и зачистной систем. Они состоят из насосов, размещенных в специальных насосных отделениях, магистральных трубопроводов и приемных отростков к грузовым танкам. Трубопроводы снабжены клинкетами, а отростки—клинкетами и приемными храпцами. Трубопроводы выполняют по кольцевой или чаще по линейной схеме. На некоторых современных танкерах, предназначенных для перевозки 1—2 сортов сырой нефти, применяют грузовую систему с переборочными клинкетами. При этом трубопроводы подводятся либо только к крайним кормовым танкам, либо к одному из танков каждой группы. Такая схема позволяет резко сократить затраты на монтаж и ремонт трубопроводов.
На крупнотоннажных танкерах устанавливают по 3—4 грузовых насоса производительностью 3—4,5 тыс. м3/ч каждый, а диаметр грузовых трубопроводов достигает 500—700 мм. Для выкачки остатков груза используют зачистную систему, характеристики которой значительно ниже: 3—4 насоса по 300—350 м3/ч при диаметре трубопроводов до 200—300 мм. Современные танкеры оборудованы дистанционными гидравлическими приводами, которые позволяют управлять клинкетами непосредственно с центрального поста, что значительно облегчает проведение грузовых операций.
Система подогрева груза обеспечивает перекачку судовыми насосами вязких сортов нефтегрузов (сырая нефть, темные нефтепродукты) при относительно низкой наружной температуре. Она состоит из проложенных по днищу танков на высоте 100—150 мм от обшивки змеевиков, по которым подается пар под давлением б — 12 атм.
Танкеры оборудуют мощными противопожарными средствами, обычно системой паротушения (совмещается с системой пропаривания) и пенотушения.
Конструкция грузовой системы танкера позволяет обеспечить высокую интенсивность грузовых работ. Суммарная часова~я производительность грузовых насосов на современных судах достигает 8—12% чистой грузоподъемности, а общая продолжительность стояночного времени с учетом зачистки танков и вспомогательных -операций составляет 3—5 сут за круговой рейс.
Кратковременные стоянки в портах обусловливают эффективность использования большой грузоподъемности танкеров. Как показывают расчеты, при увеличении грузоподъемности в 4 раза себестоимость перевозок снижается примерно в 2 раза. Крупные партии запродаж сырой нефти, концентрация этих грузопотоков на ограниченное число глубоководных и широко оснащенных портов, а также высокая интенсивность обработки танкеров и возможность их загрузки-разгрузки у выносных причалов либо у плавучих буев, что снижает затраты на дноуглубление,— все эти факторы обусловили широкое строительство сверхкрупных танкеров для сырой нефти.
Размер партий груза при перевозке нефтепродуктов значительно ниже, чем сырой нефти, что привело к специализации танкеров. Специализация позволяет использовать на перевозках каждого вида нефтяных грузов суда оптимального размера, а также снизить стоимость постройки за счет упрощения конструкции и оборудования судна. Например, танкер, предназначенный для перевозки сырой нефти, незачем приспосабливать для перевозки 3—4 сортов нефтяных грузов одновременно, а судно для перевозки светлых нефтепродуктов может не иметь системы подогрева груза.
Танкеры разделяют на следующие основные группы: суда дейвейтом 2—5 тыс. т для перевозки присадок и смазочных масел, суда дедвейтом 60— 100 тыс. т для перевозки нефтепродуктов и крупнотоннажные океанские танкеры для перевозки сырой нефти, дедвейт которых достигает 540 тыс. т.
Так как сырая нефть и нефтепродукты являются относительно дешевыми грузами и не требуют срочной доставки, скорость танкеров сравнительно невелика и составляет обычно 14—17 уз.
В 1973 г. была принята Международная конвенция по предотвращению загрязнения моря с судов, которая требует наличия танков чистого балласта. Кроме того, установлены максимальные размеры танков: не более 50 тыс. м3 для центральных и не более 22,5 тыс. м3 для бортовых. Расположение и размеры грузовых танков должны быть такими, чтобы возможный разлив нефти при различных вариантах аварий не превосходил регламентируемой Конвенцией величины. Все эти ограничения привели к увеличению надводного борта и числа танков на крупнотоннажных танкерах, что вызвало соответствующее повышение массы корпуса и стоимости судов.
Особую группу танкеров составляют узкоспециализированные суда, предназначенные для различных химических грузов, сжиженных газов, присадок к топливам, а также суда для перевозки вина, патоки, пищевых и технических масел.
Большинство химических грузов характеризуется сильными коррозионными свойствами, а некоторые из них (расплавленная сера, битумы) перевозят при температуре 100—150 °С. Это требует специальной конструкции танков и грузовых систем, использования при их изготовлении особых сплавов и покрытий. Так, на танкерах-спиртовозах танки изготавливают из цинка, на судах для перевозки серкой кислоты—из алюминия, на виновозах—из специальных сталей. К современным танкерам для перевозки химических грузов предъявляют также требования по обеспечению безопасности 'и защиты окружающей среды. В соответствии с требованиями Кода по конструкции и оборудованию судов для перевозки химических грузов наливом для судов химовозов предусматриваются три типа конструктивной защиты в зависимости от биологической опасности грузов. Они отличаются друг от друга максимальным количеством груза, допускаемого к перевозке в единичном танке, и расположением грузовых танков относительно наружной обшивки.
Современные многоцелевые химовозы могут перевозить одновременно 10—20 различных видов груза без риска смешения. Они имеют до 40 грузовых танков различной вместимости (от 200 до 1500 м3), большое число грузовых насосов, часть которых может размещаться в насосных отделениях, часть непосредственно в танках. Двойное дно предусматривается по всей длине грузовой части судна, двойные борта ограничивают все грузовые отсеки или их часть, некоторые центральные танки отделяют продольными и поперечными коффердамами. Дедвейт таких судов достигает 20— 25 тыс.т.
Основную часть флота газовозов составляют танкеры-метановозы, которые перевозят сжиженный природный газ при атмосферном давлении, но при очень низкой температуре—около 163° С. При сжижении газ уменьшает свой объем в 565 раз, однако и в жидком состоянии метан имеет большой погрузочный объем — более 2 м3/т. Танки газовоза имеют двойные стенки и слой теплоизоляции. Они могут быть трех конструктивных типов: свободно стоящие, полностью отделенные от корпуса, за исключением опор мембранного типа, опирающиеся на корпус через изолированное основание, и сферические танки, устанавливаемые в заранее подготовленное пространство в корпусе судна. Танки изготавливают из материалов, не склонных к хрупкости: алюминия, стали с 9%-ным содержанием никеля, нержавеющей стали, сплава инвара с 36%-ным содержанием никеля. Для контроля за состоянием груза в процессе морской перевозки, для своевременного обнаружения утечки сжиженного газа на судне устанавливают температурные датчики, уровнемеры, датчики давления и т. д.
Вследствие высокого погрузочного объема метана и потерь вместимости на устройство специальной конструкции грузовых помещений и изоляцию танков размеры газовозов значительно больше, чем размеры нефтетанкеров равной грузоподъемности. Газовозы строят с избыточным надводным бортом, причем отношение H/d достигает у них 2/5 и более, в то время как у обычных танкеров 1,4/1,6. Для обеспечения остойчивости судна на обратных переходах предусматривается развитая система балластных танков, причем общая масса принимаемого балласта примерно равна дедвейту, а кубатура танков—почти половине грузовместимости судна. Вместимость современных газовозов достигает 50—125 тыс. м3. Метановозы отличаются от нефтетанкеров также повышенной скоростью: 18—20 уз. Объясняется это высокой стоимостью самих судов и перевозимого груза, а также стремлением снизить потери газа от испарения за счет сокращения продолжительности рейса.
Вторую группу газовозов составляют суда для перевозки аммиака и сжиженных нефтяных газов (пропана, бутана). Груз перевозят при температуре от —45 до —48 °С и при повышенном давлении.
В Советском Союзе были построены наливные суда типа «Крым» грузовместимостью 150 тыс. т. Максимальная длина судна 295,2 м, ширина 45 м, высота борта 25,4 м, осадка в полном грузу 17 м. Водоизмещение судна 180 тыс. т при дедвейте 150 тыс. т, т. е. масса корпуса составляет лишь 16% полного водоизмещения в грузу. Паротурбинная установка мощностью 24 тыс. квт обеспечивает судну скорость в грузу 17 уз, что позволяет отнести теплоход «Крым» к числу наиболее быстроходных танкеров. Для повышения маневренности предусмотрены подруливающие устройства и винт регулируемого шага в направляющей насадке.
Помимо танкеров типа «Крым», в состав советского флота входила большая группа универсальных танкеров дедвейтом 40— 50 тыс. т, танкеры дедвейтом 5, 15 и 25 тыс. т для перевозки нефтяных продуктов. К узкоспециализированным относятся танкеры типа «Самотлор» дедвейтом 15 тыс. т для перевозок нефтяных продуктов, химовозы типа «Алиот» и газовозы типа «Юрмала» для перевозки аммиака и сжиженных нефтегазов.