EA026259B1

EA026259B1 - Способ упаковки и транспортировки айсберга

Info

Publication number: EA026259B1
Application number: EA201400291A
Authority: EA
Inventors: Александр Васильевич Козловский
Original assignee: Александр Васильевич Козловский
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2017-03-31
Also published as: WO2015120528A2; WO2015120528A3; EA201400291A1

Abstract

Изобретение относится к области использования нетрадиционных источников пресной воды, в частности талой воды льдов айсбергов, и касается технологии их доставки для получения питьевой воды. Технический результат: улучшение эффективности термостатирования льдины айсберга, повышение технологичности процесса упаковки, безопасности, надежности и скорости транспортировки его к месту назначения и обеспечение экологической безопасности за счет сохранения температурного режима океанской воды на маршруте транспортировки айсберга и использования водородного топлива для судна-буксира 19. Способ включает визуальное обследование водной акватории, выбор айсберга 1, его надводное и подводное обследования, термостатирование путем упаковки в двухслойную гибкую оболочку 18, доставку в пункт назначения, забор и поставку потребителям пресной талой воды. При этом верхний слой двухслойной гибкой оболочки 18 в надводной части герметичной упаковки снабжают полыми каналами 20 с возможностью замкнутой рециркуляции охлаждающего агента, например воздуха с температурой не более минус 1-2°C, который пропускают через средство охлаждения - кондиционер 21. Айсберг предварительно разделяют на мерные части 8 с возможностью получения ледяной глыбы заданных размеров и формы с отношением площади его поверхности Sк объему Vв интервале S/Vне более 0,01-0,09 (м/м). Форму мерной части 8 ледяной глыбы айсберга 1 задают с возможностью обеспечения минимального миделя 24 в процессе её транспортировки. Транспортировку производят посредством морского судна - буксира 19 со скоростью не менее 5 узлов/ч.

Description

Изобретение относится к области использования нетрадиционных источников пресной воды, в частности талой воды льдов айсбергов, и касается технологии их доставки для получения питьевой воды.

Известны технические решения с использованием принципа укрытия или упаковки айсберга в водонепроницаемую пленку [1, 2]. Так, в изобретении [1] представлен способ упаковки айсберга гибким покрытием из водонепроницаемых фрагментов пленочной оболочки. Фрагменты покрытия выполнены с возможностью погружения подобно сети, имеющей длину и ширину, достаточную для того, чтобы простираться под соответствующим айсбергом в форме корыта. В продольных и боковых сторонах покрытия размещены надувные трубы-поплавки. По крайней мере одна из труб разделена на воздушные камеры, способные раздуваться отдельно друг от друга. Фрагмент покрытия, который можно тянуть по соответствующему айсбергу, закреплен на одну трубу-поплавок и может быть связан с другими трубамипоплавками или сторонами фрагмента с образованием водонепроницаемой оболочки.

Способ [2] предусматривает упаковку айсберга в оболочку в форме сумки с последующей его транспортировкой и производством пресной воды. Оболочка выполнена из ткани значительной длины и состоит из двух слоев водонепроницаемого, гибкого материала, устойчивого к действию соленой воды, солнечного излучения и низких температур. Ткань имеет значительную длину и выполнена в форму предпочтительно круга (или эллипса, прямоугольника, квадрата и т.д.), состоит из двух слоев и свернута в два рулона от краев к центру и стянутых плоской полосой с образованием структуры, названной в патенте удвоенным рулоном, разворачивание которого обеспечивает упаковку айсберга в своеобразную сумку. Материал оболочки назван пузырем и содержит маленькие воздушные пузырьки в каждом слое ткани. Слои ткани соединены швами в виде пересекающихся вертикальных и горизонтальных линий с образованием рисунка сети. Каждая ячейка этой сети представляет увеличенную копию воздушного пузыря в форме прямоугольника или квадрата и рассматривается в изобретении как воздушная подушка. Водонепроницаемая связь слоев достигнута прилипанием или сваркой по предварительно отмеченным линиям. Оболочка содержит систему поддерживающих поясов в форме двух соседних концентрических окружностей в форме колец, связанных через петли, размещенные с другой стороны ткани, главным образом на краю, через равные интервалы для крепления спускоподъемных кабелей из комплекта оборудования, расположенного на судне. Оболочка содержит также группу тонких гибких вентиляционных управляющих воздушных каналов (воздуховодов) между слоями. Каждая воздушная подушка содержит конец такого канала, введенного внутрь, в то время как противоположные концы всех каналов заведены вместе на краю ткани с образованием компактного узла - выхода, который служит для связи с технологическим судном. Связь ткани с технологическим судном в данном изобретении называют пупом, через который вентиляционные каналы ткани соединены с воздушными насосами технологического судна. Таким образом, пуповина служит местом нагнетания или выпуска воздуха из воздушных подушек в оболочке и обеспечение её всплытия или погружения.

Известен также способ для транспортировки айсбергов с использованием панелей, перекрывающих всю горизонтальную подводную часть айсберга [3]. С помощью двух буксирных судов с каждой стороны айсберга панели размещают отдельно и параллельно друг другу с возможностью перекрытия нижней поверхности айсберга и удерживают под указанной нижней поверхностью тросами или держателями, закрепленными к анкерным точкам на верхней поверхности айсберга. В процессе транспортировки айсберга панели отклоняются в результате динамического давления, созданного морской водой, и преобразуют режим течения воды с турбулентного в ламинарное на границе контакта с нижней поверхностью айсберга, что замедляет режим таяния льда в подводной части айсберга.

Недостатком таких технических решений является низкая степень теплоизоляции айсберга и, как следствие, значительные потери пресной воды за счет интенсивного таяния льда в низких широтах в тропической зоне при пересечении экватора и грубое нарушение экологии за счет изменения температурного режима воды на маршруте транспортировки айсберга.

В качестве прототипа к предлагаемому изобретению выбрано техническое решение, основанное на методе транспортировки айсберга, включающем упаковку его в гибкую герметичную двухслойную термостатирующую оболочку и использования технологического судна с комплектом оборудования для доставки айсберга в пункт назначения [4]. Способ включает визуальное обследование водной акватории и выбор айсберга, надводное и подводное его обследование. Упаковку в гибкую двухслойную термостатирующую оболочку производят с использованием технологического судна, снабженного комплектом оборудования для доставки в пункт назначения с последующим забором и поставкой потребителям пресной талой воды, образующейся в процессе естественного таяния айсберга. Айсберг предварительно термостатируют путем герметичной упаковки в упомянутую выше оболочку. Надводную поверхность айсберга укрывают двойной оболочкой, содержащей двухстороннее зеркальное отражающее покрытие. При этом внутренние поверхности слоев материала оболочки выполнены черными матовыми с излучательной способностью г(Х, Т) не более 0,96 и близкой к абсолютно черному телу. Зеркальное отражающее покрытие выполнено металлическим напылением из алюминия или титана или их сплавов в виде пленки толщиной 1ι = 20-60 нм. Оболочка для упаковки подводной части айсберга выполнена однослойной, а материал содержит двухстороннее зеркальное отражающее покрытие. Оболочку, предварительно свернутую в рулон, посредством комплекта оборудования разворачивают на водной поверхности.

- 1 026259

Затем один торцевой край нижней части оболочки для упаковки подводной поверхности айсберга затапливают, заводят под айсберг, протягивают под ним, поднимают из воды на поверхность с противоположной стороны айсберга. Далее посредством канатной системы с лебедками закрепляют в анкерных точках по периметру айсберга и герметично соединяют со вторым краем верхней части оболочки, которой укрывают надводную поверхность айсберга. С технологического судна по воздухопроводу из комплекта оборудования закачивают воздух в воздушную арматуру оболочки и обжимают айсберг и одновременно стабилизируют оболочку на воде. В пункте назначения айсберг размещают в шлюз и снимают с его надводной части первый верхний слой оболочки. При этом обнажают черную матовую поверхность внутреннего второго слоя оболочки и создают оптимальный режим таяния массива льда айсберга путем его эффективного нагрева солнечной лучистой энергией в процессе ее поглощения черной матовой поверхностью нижнего слоя верхней части оболочки.

Недостатком прототипа является технологическая сложность обеспечения качественной упаковки глыбы айсберга, которая имеет произвольную форму, а также низкая степень термоизоляции надводной части айсберга, что приводит к его интенсивному таянию при транспортировке. Недостатком является большой расход и дороговизна традиционного топлива на транспортировку. Целью изобретения является устранение указанных недостатков и повышение надежности и экономичности транспортировки айсберга.

Техническим результатом изобретения является улучшение эффективности термостатирования льдины айсберга, повышение технологичности процесса упаковки, надежности, скорости и экономичности транспортировки и обеспечение экологической безопасности.

Технический результат достигается тем, что в способе упаковки и транспортировки айсберга, включающем визуальное обследование водной акватории, выбор айсберга, надводное и подводное обследования айсберга, его термостатирование путем герметичной упаковки в двухслойную гибкую оболочку с воздушной арматурой для обжатия айсберга и стабилизации оболочки на воде, доставку в пункт назначения, забор и поставку потребителям пресной талой воды, согласно изобретению верхний слой двухслойной гибкой оболочки надводной части герметичной упаковки снабжают полыми каналами с возможностью замкнутой рециркуляции охлаждающего агента, например воздуха, который предварительно пропускают через средство охлаждения, айсберг предварительно разделяют на мерные части с возможностью получения ледяной глыбы заданных размеров и формы с отношением площади его поверхности 8_м._ч._а. к объему У_м._ч._а. в интервале 8_м._ч._а./У_м._ч._а. не более 0,01 - 0,09 (м²/м³), где 8_м._ч._а. - площадь поверхности мерной части айсберга, а У_м._ч._а.- объем мерной части айсберга с возможностью обеспечения минимального миделя; транспортировку производят посредством силовой двигательной модульной установки, функционально связанной с глыбой айсберга, в качестве топлива которой использую водород, вырабатываемый из талой воды айсберга, при этом транспортировку ведут со скоростью порядка не менее 5 узлов/ч.

В качестве двигательной модульной установки используют силовой агрегат морского судна и/или морское судно с водородным двигателем.

Замкнутую рециркуляцию охлаждающего агента в полых каналах надводной части герметичной упаковки осуществляют посредством кондиционера как средства охлаждения.

Ледяной глыбе айсберга придают форму преимущественно параллелепипеда, а форма носовой части выполнена обтекаемой виде форштевня и снабжена принудительной системой охлаждения.

Айсберг разделяют на мерные части с получением ледяной глыбы заданных размеров и формы путем механического или термического воздействия на него любым известным средством разделения, причем процесс разделения начинают с подводной части айсберга с последовательным перемещением средства разделения вертикально снизу вверх.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-6.

На фиг. 1 представлен вид сверху схемы фиксации айсберга в бухте; на фиг. 2 - схема механического разделения айсберга (вид сбоку в разрезе); на фиг. 3 - схема бурения шурфов для разделения айсберга;

на фиг. 4 - фрагмент секции оболочки надводной части айсберга; на фиг. 5 - схема транспортировки айсберга морским судном; на фиг. 6 - мерная часть айсберга в положении транспортировки.

Айсберг 1 предварительно перемещают в близлежащую от акватории их дрейфа бухту 2 посредством двигательной модульной установки 17 (силовой агрегат морского судна-буксира 19 и/или морское судно с водородным двигателем) с системой 3 для разделки его на мерные части. Система 3 содержит установленные на берегах бухты 2 колонны 4 с фиксирующими канатами 5, которые выполнены с возможностью крепления к анкерам 6 и предварительно смонтированным на глыбе айсберга 1 и механизм 7 разделки айсберга 1 на мерные части 8.

Механизм 7 разделки айсберга содержит направляющие фермы 9 с тросом 10 и режущим инструментом 11, приводной двигатель 12, гидравлические домкраты 13 для вертикальной подачи режущего инструмента 11. Ледяной глыбе айсберга 1 придают форму преимущественно параллелепипеда. Форма носовой части выполнена виде форштевня и снабжена принудительной системой охлаждения (на чертеже не показано).

- 2 026259

Двухслойная гибкая герметичная оболочка 18 содержит воздушную арматуру (на чертеже не показано) для обжатия айсберга и ее стабилизации, полые каналы 20 в верхнем слое надводной части, кондиционер 21 в качестве средства охлаждения для рециркуляции охлаждающего агента.

Лучший вариант реализации изобретения

Проводят визуальное обследование водной акватории и выбирают глыбу айсберга 1, преимущественно с плоской надводной поверхностью, и доставляют в близлежащую от акватории дрейфа бухту 22 с помощью морского судна - буксира 19 с двигательной модульной установкой 17, работающей на водородном топливе. Для выработки водорода из талой воды айсберга используют любую известную систему 16 и монтируют ее непосредственно на глыбе айсберга. В Южном океане, вблизи материка Антарктида, для этой целей наиболее пригодна бухта на островах Херд и Макдональд (60° ю.ш.), где на специально созданной базе монтируют систему 3 для разделки айсбергов на мерные части 8. В глыбу айсберга 1 вбивают анкеры 6 и посредством системы фиксирующих канатов 5 якорят, привязывая к колоннам 4, которые смонтированы на берегах бухты 2, и, таким образом, обеспечивают условия для последующей его разделки. Далее, используя механизм 7 разделки для айсберга, подводят к глыбе айсберга 1 направляющие фермы 9, пропускают трос 10 под нижнюю подводную часть айсберга, запускают двигатель 12 и приводит в возвратно-поступательное движение трос 10 с режущим инструментом 11. Одновременно гидравлическими домкратами 13 обеспечивают вертикальную подачу режущего инструмента 11 в направлении снизу-вверх. В качестве режущего инструмента 11 используют фрезу с буровую головкой или пароводяной плазматрон (на чертеже не показано). Для надежного разделения глыбы айсберга 1 предварительно проводят также бурение шурфов 15 буровым устройством 14 по линии разделения (распиливания) льдины айсберга и заполняют шурфы водным рассолом (соленой морской водой) с последующим инициированием в нем электрогидродинамического удара электрическим разрядом и обеспечивают надежное отделение мерной части 8 от глыбы айсберга 1. Ледяной глыбе, откалываемой от айсберга 1, придают форму преимущественно параллелепипеда, при этом мерные части 8 формируют с отношением площади ее поверхности 8_м._ч._а. к объему У_м._ч._а. в интервале 8_м._ч._а./У_м._ч._а. не более 0,01-0,09 (м²/м³), а форму части 8 ледяной глыбы задают с возможностью обеспечения минимального миделя 24 в процессе её транспортировки (см. фиг. 6). Для обеспечения контроля в процессе транспортировки на айсберг устанавливают радиомаяк (на чертеже не показано).

Подготовленную мерную часть 8 глыбы айсберга 1 термостатируют путем упаковки в гибкую, в верхней части двухслойную, герметичную оболочку 18 с использованием технологического комплекта оборудования (на чертеже не показано) судна-буксира 19. Надводную поверхность мерной части 8 айсберга укрывают двойной оболочкой содержащей двухстороннее зеркальное отражающее покрытие. При этом нижнюю подводную часть герметичной упаковки 18 выполняют с воздушной арматурой (на чертеже не показано) посредством которой обжимают айсберг. Верхний слой надводной части герметичной упаковки 18 снабжают полыми каналами 20, по которым производят прокачку охлаждающего агента в процессе транспортировки айсберга. В качестве охлаждающего агента используют воздух, который подают в каналы 20 с замкнутой рециркуляцией и, прогоняя его через средство охлаждения - кондиционер 21, постоянно охлаждают до температуры не менее минус 1-2°С. Носовую часть айсберга виде форштевня снабжают также принудительной системой охлаждения.

В процессе упаковки оболочку 18, предварительно свернутую в рулон, посредством комплекта оборудования разворачивают на водной поверхности. Затем один торцевой край нижней части оболочки для упаковки подводной поверхности айсберга затапливают, заводят под мерную часть 8 айсберга, протягивают под ним, поднимают из воды на поверхность с противоположной стороны. Далее посредством канатной системы с лебедками (на чертеже не показано) закрепляют в анкерных точках 23 по периметру и герметично соединяют со вторым краем верхней части оболочки 18, которой укрывают надводную поверхность айсберга. С технологического судна-буксира 19 по воздухопроводу из комплекта оборудования (на чертеже не показано) закачивают воздух в воздушную арматуру оболочки 18 и обжимают мерную часть 8 айсберга и одновременно стабилизируют оболочку 18 на воде.

После упаковки мерной части 8 айсберга 1 производят его транспортировку в пункт назначения морским судном-буксиром 19 с водоизмещением 20000 т и более со скоростью не менее 5 узлов/ч. Топливо для двигательной модульной установки 17 судна-буксира 19 получают из части неизбежно образующейся талой воды айсберга, которую разлагают на водород и кислород, используя для этого известные системы 16 электролиза воды с необходимой производительностью. Систему 16 монтируют непосредственно на глыбе айсберга.

После доставки в пункт назначения мерной части 8 глыбы айсберга 1 ее размещают в шлюз (на чертеже не показано) и снимают с надводной части первый верхний слой оболочки 18. При этом обнажают черную матовую поверхность внутреннего второго слоя (на чертеже не показано) оболочки 18 и создают оптимальный режим таяния массива льда в результате интенсивного нагрева солнечной лучистой энергией в процессе ее поглощения черной матовой поверхностью нижнего слоя верхней части оболочки 18. Полученную пресную талую воду поставляют потребителям по системе водоводов (на чертеже не показано).

- 3 026259

Источники информации

1. ΏΕ 3315744, 1984.

2. АО 2004113620, 2004.

3. И8 4199273,1980.

4. ΕΑ 014481 В1, 2010 (прототип).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ упаковки и транспортировки айсберга, включающий визуальное обследование водной акватории, выбор айсберга, надводное и подводное обследования айсберга, его термостатирование путем герметичной упаковки в двухслойную гибкую оболочку с воздушной арматурой для обжатия айсберга и стабилизации оболочки на воде, транспортировку в пункт назначения, забор и поставку пресной талой воды потребителям, отличающийся тем, что верхний слой надводной части двухслойной гибкой оболочки снабжают полыми каналами с возможностью замкнутой рециркуляции охлаждающего агента, например воздуха, который предварительно пропускают через средство охлаждения, айсберг перед транспортированием разделяют на мерные части с получением ледяной глыбы заданных размеров и формы, обеспечением при этом минимального миделя и с отношением площади ее поверхности 8_м._ч._а. к объему У_м._ч._а. не более 0,01-0,09 (м²/м³); транспортировку осуществляют посредством функционально связанной с айсбергом силовой двигательной модульной установки, для которой в качестве топлива используют водород, который вырабатывают из талой воды айсберга, при этом транспортировку ведут со скоростью порядка не менее 5 узлов/ч.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве двигательной модульной установки используют силовой агрегат морского судна с водородным двигателем.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что замкнутую рециркуляцию охлаждающего агента в полых каналах надводной части герметичной упаковки осуществляют посредством кондиционера как средства охлаждения.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ледяной глыбе придают форму, преимущественно параллелепипеда, а форму носовой части выполняют обтекаемой, в виде форштевня, и снабжают принудительной системой охлаждения.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что айсберг разделяют на мерные части с получением ледяной глыбы заданных размеров и формы путем механического или термического воздействия на него любым известным средством разделения, причем процесс разделения начинают с подводной части айсберга с последовательным перемещением средства разделения вертикально снизу вверх.