Бонові загородження для збору нафти: розрахунок і вплив сил, що діють на них

Коментарі Вимкнено

Бонові загородження для локалізації та збору нафтопродуктів на воді піддаються впливу різних природних чинників, включно з течією води, вітром і хвилями. Ці сили відіграють важливу роль у виборі конструкції загородження, методу його встановлення і способів кріплення. Коректний розрахунок навантажень, що діють на бон, допомагає запобігти його деформації, пошкодженню і зриву з якірних точок.

Розрахунок сил, що впливають на загороджувальні бони

Основною силою, що діє на бон, є опір потоку води. Для розрахунку приблизної сили (F) у кілограмах, що впливає на загородження з підводною площею (A) у квадратних метрах за швидкості течії (V) у метрах на секунду, використовують таку формулу:

F = 100 × A × V²

Приклад розрахунку: Розглянемо бон завдовжки 100 метрів із підводною спідницею 0,6 метрів, що піддається течії зі швидкістю 0,25 м/с (0,5 узла):

F = 100 × (0,6 × 100) × (0,25)² ≈ 375 кг

З аналізу видно, що подвоєння швидкості течії призведе до чотириразового збільшення навантаження. Це важливий фактор під час планування встановлення бонів в акваторіях із сильними течіями.

Вплив вітру на загороджувальний бон

Крім течії, значний вплив на бон чинить вітер, особливо на його надводну частину. Для оцінки сили впливу вітру можна використовувати аналогічну формулу, враховуючи, що еквівалентний тиск створюється за швидкості вітру, що перевищує швидкість течії в 40 разів.
Приклад розрахунку для бона завдовжки 100 метрів із надводним бортом 0,5 метра за швидкості вітру 7,5 м/с (15 вузлів):

F = 100 × (0,5 × 100) × (7,5/40)² ≈ 175 кг

У разі напрямку вітру і течії в один бік їхнє спільне навантаження на бон становитиме приблизно 550 кг. Це необхідно враховувати під час вибору якірних систем і методів буксирування.

Вплив хвиль на бонові загородження

Вплив хвиль на бонові загородження залежить від їхньої амплітуди і довжини. Якщо бон має достатню гнучкість, він може слідувати руху хвиль без значних навантажень. Однак при сильному хвилюванні можливі:

Різкі навантаження під час удару хвиль, що може призвести до розриву бона за недостатньої міцності матеріалів.
Деформація бона, що призводить до його часткового занурення і зниження ефективності локалізації забруднень.
Зменшення утримувальної здатності бона в разі сильного накочування хвиль, особливо в разі невідповідності конструкції умовам експлуатації.

Практичне застосування розрахунків

Для ефективного використання боонових загороджень необхідно враховувати:

Кут постановки бона по відношенню до течії для мінімізації навантаження.
Використання гнучких конструкцій, які можуть адаптуватися до хвильових коливань.
Посилені матеріали і з’єднання, що запобігають розриву при різких навантаженнях.
Оптимальну систему якірного кріплення, що забезпечує стійкість бона в складних умовах.

Висновок

Розрахунки сил, що діють на бонові загородження, є важливим етапом під час їхнього проєктування та встановлення. Правильний підбір конструкції, врахування швидкості течії, вітру і хвильових навантажень дає змогу підвищити ефективність використання бонів, подовжити їхній термін служби і мінімізувати ризик виходу з ладу в складних умовах експлуатації.