NO333108B1 - Oppsamlingssystem for kjemikaliespill - Google Patents

Abstract

Det omtales et oppsamlingssystem for kjemikaliespill, omfattende en langstrakt, utstikkende fangarm utstyrt med minst en pongtong (14) som er innrettet til å bli trukket av et fartøy, hvori forurensning som flyter på eller i en vannflate (50) bringes til å strømme langs pongtongen (14) og til en oppsamlingsinnretning (20) for oppsamling av kjemikaliespillet. Den minst ene pongtong (14) er utstyrt med en duk (30, 30') som ligger om pongtongen (14), hvor duken har en nedre del (32, 32') som rager ut fra pongtongen under vannflaten (50) for å avgrense et overflateskikt av kjemikalie og vann fra underliggende vannmasser, og til å lede kjemikalien til oppsamlingsinnretningen (20), og at et taunettverk (18) er forbundet med duken (30, 30') for å dra duken (30, 30') og pongtongen (14) i fartsretningen.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et oppsamlingssystem for kjemikaliespill, omfattende en langstrakt, utstikkende fangarm utstyrt med minst en pongtong som er innrettet til å bli trukket av et fartøy, hvori forurensning som flyter på eller i en vannflate bringes til å strømme langs pongtongen og til en oppsamlingsinnretning for oppsamling av kjemikaliespillet, og der den minst ene pongtong er utstyrt med en duk som ligger om pongtongen.

Det tas sikte på å frembringe et system for oppsamling av kjemikalie i form av olje etter utslipp. Systemet tar utgangspunkt i fiskeriteknologiske løsningsmodeller for tauede fiskeredskaper, og som i dag opereres i nærmest allslags vær, i alle fall under værforhold der olje befinner seg på overflaten. Essensen i disse løsninger er at krefter tas opp og fordeles gjennom et rammeverk av tau, slik at mer ømfintlige deler av konstruksjonen, som presenningsduk, ikke belastes i samme grad. Moderne tauverk har en styrke betydelig større enn rustfritt stål, og kan bli benyttet i hele systemet.

Systemet omfatter i grove trekk en eller to pongtonger og en dukflate som settes fra trommel og som holdes utspent ved siden av et fartøy ved hjelp av et taunettverk festet i baugen, samt en pumpebrønn festet på enden av pongtongen(e) og som taues ved hjelp av en line fra baugen av fartøyet. Eksempelvis kan det for et 90 m fartøy tas sikte på en totalbredde av systemet på 50 m, men et slikt fartøy kan også operere to systemer, ett på hver side, slik at total oppsamlingsbredde blir 100 m. Duken holdes oppe av- og omslutter en eller to pølser (pongtonger) av eksempelvis Hypalondekket polyesterduk. Oljen samles ved at en horisontal eller nær horisontal høvel-lignende kant eller spalte i forkant av duken "barberer" oljen fra overflaten. Oljen ledes så langs pongtongen og bak i pumpebrønnen, der den pumpes til fartøyet av en skimmer eller en fiskepumpe.

Av kjent patentlitteratur vises til NL 7705258 A og EP 0129279 A1, som begge omhandler et fartøy med en fangarm som har en kanal for å lede olje mot et oppsamlingspunkt. Fra US 2006/0201867 A1 er det kjent å lede oljen langs en fangarm ved hjelp en roterende skrue.

DE 3344597 A1 viser en fangarm i form av en pongtong med flyvingeform, og hvor olje ledes inne i pongtongen.

Videre viser US 3559760 A og US 4673497 A bruk av dukposer for oppsamling og oppbevaring av olje, respektiv. US 3612280 A viser et fartøy med langstrakte, utstikkende fangarmer, og US 4096700 A viser en oljelense med opptil to oppdrifts-legemer med en neddykket duk for oppsamling av oljesøl.

Foreliggende system er tenkt benyttet både for oljespill fra forlis og andre utilsiktede utslipp fra fartøyer, og for oljespill fra oljeinstallasjoner for produksjon og videre-befordring. Systemet baserer seg på at olje vanligvis har en densitet (ca. 0,8-0,9 g/cm<3>) som er mindre enn sjøvann (ca. 1.03 g/cm<3>), og følgelig vil befinne seg på overflaten så lenge værforholdene ikke drar oljen under ved turbulens. Oppfinnelsen kan imidlertid benyttes for oppsamling av alle kjemikalier og også andre tungt-flytende partikulære stoffer som "flyter" på tilsvarende måte.

Systemet er gjerne asymmetrisk ved at det leder oljen fra ytterkanten og kontinuerlig bakover og innover til oljestrømmen ender i en pumpebrønn med åpen bunn, slik at vann som følger med oljen kan gå ut gjennom pumpebrønnens bunn, mens oljen forblir på overflaten i pumpebrønnen og kan pumpes ombord i fartøyet kontinuerlig.

Systemet kan være selvspredende (eksempelvis mellom ca. 30 og 60 graders vinkel mellom fartsretningen og pongtongen) ved at væsketrykket langs fangarmen bringer det ut fra skutesiden, samtidig som det holdes på plass av tauemotstanden i pongtongen (e), og også av pumpebrønnsystemet som er opphengt i et tau i fartsretningen.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelsen å frembringe et mer effektivt oppsamlingssystem for kjemikalie, så som olje, og som flyter på eller i vann-overflaten.

Overnevnte formål oppnås med et oppsamlingssystem som angitt i det selvstendige krav 1, ved at duken har en nedre del som rager ut fra pongtongen under vannflaten for å avgrense et overflateskikt av kjemikalie og vann fra underliggende vannmasser, og til å lede kjemikalien til oppsamlingsinnretningen, og at et taunettverk er forbundet med duken for å dra duken og pongtongen i fartsretningen.

Alternative utførelser er angitt i de uselvstendige kravene 2-12.

Duken er fortrinnsvis anordnet rundt pongtongen, hvori den nedre delen kan være utformet som et skjørt som rager hovedsakelig horisontalt ut under vannflaten, og en øvre del av duken kan rage hovedsakelig horisontalt ut fra pongtongen over vannflaten og være innrettet til å fungere som en skvettskjerm.

Taunettverket eller den nedre delen av duken kan være utstyrt med blylodd innrettet til å regulere dyptgående til duken avhengig av tauefart.

Fangarmen kan i en videre utførelse være utstyrt med en andre pongtong, hvori den andre pongtongen er anordnet foran nevnte minst ene pongtong.

Duken kan være anordnet rundt begge pongtongene slik at det dannes et i det minst delvis lukket rom mellom pongtongene, og den nedre delen av duken kan være utstyrt med flere spalteåpninger for å avgrense overflateskiktet av kjemikalie og vann fra underliggende vannmasser.

Den nedre delen av duken, i et område mellom spalteåpningene og pongtongen, kan være utstyrt med blylodd eller blyliner. I et område tilstøtende blyloddet kan det være anordnet flere utløpsåpninger for overskuddsvann.

Et antall stropper kan være anordnet om en eller begge pongtonger, og være forbundet med taunettverket. Videre kan et antall stropper eller flatbånd løpe mellom den første og den andre pongtongen, og være forbundet med taunettverket.

En bakre del av den nedre delen av duken kan være festet i forkant av den bakre pongtongen, i et område hovedsakelig over vannflaten. En dukrenne kan videre være anordnet under pongtongen, hvor dukrennen er tett i bakkant og i det minste delvis åpen i forkant, og dukrennen kan i forkant være festet med flatbånd til den nedre delen av duken.

Oppsamlingsinnretningen er fordelaktig en pumpebrønn innrettet til å motta kjemikalie og vann som strømmer innover langs fangarmen, og til å pumpe hovedsakelig kjemikalie til fartøyet eller en slepesekk.

I sistnevnte tilfelle kan vann unnslippe gjennom et bunnutløp. Det kan også være fordelaktig å føre fangarmer/pongtonger direkte inn i en slepesekk, spesielt for små systemer tilpasset små og enkelt utrustede fartøyer.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av de vedlagte figurer, hvori: Figur 1 viser en prinsippskisse av et fartøy utstyrt med en enkel fangarm i følge oppfinnelsen, og vist uten en overliggende duk. Figur 2 viser en prinsippskisse av et fartøy utstyrt med en enkel fangarm i følge oppfinnelsen, og vist med en overliggende duk. Figur 3 viser en prinsippskisse av et fartøy utstyrt med en dobbel fangarm i følge oppfinnelsen, og vist uten en overliggende duk Figur 4 viser en prinsippskisse av et fartøy utstyrt med en dobbel fangarm i følge oppfinnelsen, og vist med en overliggende duk.

Figur 5 viser et snitt av en enpongtongløsning i følge oppfinnelsen.

Figur 6 viser et snitt av en topongtongløsning i følge oppfinnelsen.

Figur 7 viser en videre variant av løsningen vist i figur 6.

Figur 8 viser et utsnitt av et dukområde med spalteåpninger.

Figur 9 oppheng og taufeste foran en pongtong.

Figur 10 og 11 viser en pumpebrønn, sett henholdsvis ovenfra og fra siden.

Som figurene 1, 2 og 5 viser omfatter en første utførelse av foreliggende oppfinnelse en fangarm 10 som rager skrått ut fra et fartøy 12. Fangarmen i denne utførselen omfatter fortrinnsvis en pongtong 14 som er omgitt av en duk 30. Duken 30 kan ligge om pongtongen 14 slik som figur 5 viser, slik at duken ligger med en u-form rundt pongtongen 14. Duken 30 er videre forbundet med et taunettverk 18 med flere forgreninger som er festet suksessivt i dukens lengderetning.

Prinsippet for oppsamling av kjemikalie, så som olje, er at en nedre del 32 av duken 30 danner en hovedsakelig horisontal dukflate, så som et skjørt, foran pongtongen

14 og avgrenser overflateskiktet av olje og vann fra underliggende vannmasser. Vannflaten er vist med henvisningstall 50. Vannet støter mot pongtongen 14 og reflekteres bakover og utover, og oljen ligger på toppen av dette vannlaget og bringes bakover og inn mot en pumpebrønn 20. Overskuddsvann kan renne ut over kanten av duken, mens overflateskiktet av olje strømmer bakover langs pongtongen 14 og ender i pumpebrønnen 20. Det dannes altså en «elv» langs pongtongen 14, og på toppen av denne «elven» flyter oljen. Den horisontale dukflaten 32 er i forkant festet i taunettverk 18 mot baugen til fartøyet 12. Dette taunettverket 18 drar duken 30 og pongtongen 14 i fartsretningen. Tauene 18a kan være utstyrt med blylodd 42 like foran festene mot duken 30, eller alternativt kan den nedre delen 32 av duken være utstyrt med blylodd. Dette for å regulere dyptgående til duken i forhold til tauefart, som eksempelvis kan være mellom 3 og 5 knb.

Som figur 5 viser kan den øvre delen 34 av duken rage tilsvarende horisontalt ut fra pongtongen 14 og over vannflaten 50 slik at det dannes en form for en skvettskjerm. Figur 2 pongtongen 14 med den øvre dukflaten 34. Framstikket foran pongtongen 14 kan være like stort for begge dukflatene 32, 34 slik at øvre og nedre dukkant er direkte over hverandre, men duken 30 kan være bredere (eksempelvis ca. 4 m) mot pumpebrønnen enn på ytterenden (eksempelvis ca. 0,5 m). Figurene 3, 4 og 6 viser en andre variant av en fangarm 10' med to pongtonger 14, 16. Fangarmen 10' er tilsvarende festet i taunettverket 18. Den andre varianten baserer seg på samme prinsipp (overflateolje høvles av sammen med vann og danner en «elv» bakover langs pongtongen), men er noe annerledes utformet. Den fremste pongtongen 16 kan fungere som en bølgedemper, samtidig som den posisjonerer flere inntaksspalter 40 i duken 30' i rett dyp for å fange oljen på overflaten, hvilket kan erstatte blyloddene på tauene. Oljen og en del vann presses under den fremste pongtongen 16 og gjennom spaltene 40 i dukens nedre del 32'. I mellomrommet mellom pongtongene 14, 16 vil olje og vann danne en elv bakover som i den første varianten, og overskuddsvann kan enten slippes ut gjennom spalter 44 i bakkant av mellomrommet mellom pongtongene, eller renne ut gjennom bunnen i pumpebrønnen 20.

Vist i figur 6 er en første variant av topongtongløsningen. Duken 30' omgir begge pongtongene 14, 16 slik at det dannes et hovedsakelig lukket rom mellom pongtongene. Duken 30' er om den fremste pongtongen 16 fortrinnsvis festet med flere stropper 36, og det kan også strekke seg stropper 38, 38' mellom de to pongtongene 14,16. Som nevnt er den nedre delen 32' utstyrt med flere spalteåpninger40 som strekker seg i dukens lengderetning. Figur 8 viser et eksempel på spalter 40 i den nedre delen 32' av duken 30'. Den nedre delen 32' av duken 30' kan videre være utstyrt med blylodd eller en blyline 42' for å regulere den nedre delens 32' plassering i vannet, slik at spaltene 40 har best mulig effekt i forbindelse med "høvlingen" av olje i vannflaten.

Den fremre pongtongen 16 kan være omgitt av et nett av festestropper som igjen er festet til taunettverket 18, og kan ha festepunkter for taunettverket med 2-3 m mellomrom. Duken 30' omgir begge pongtongene, og kan ha korresponderende festepunkter til taunettverket med den fremre pongtongen.

Ved anvendelse av foreliggende prinsipp trenger pongtongene 14, 16 bare være festet i flatstroppene 36 om pongtongen 16 med noen få karabinkroker 52 for å holdes på plass. Under operasjon vil vannpresset holde dem der de skal være. Taunettverket 18 kan også være festet til duken med karabinkroker. Dette gjør det enkelt å skifte ut komponenter, samt å demontere utstyret for renhold. Hver komponent blir også såpass lett og liten at den kan håndteres ganske enkelt.

Figur 7 viser en videre variant av topongtongløsningen. Den nedre delen 32' av duken kan være festet i forkant av pongtongen 14, hvilket er vist med henvisningstall 32a. For å hjelpe på spredningskraften kan det monteres en renne 60 av duk under pongtongen 14 for å gi større kraft på tvers av taueretningen. Denne renna 60 kan gå i hele pongtongens lengde, under midten av pongtongen og kan være festet med et flatbånd 64 eksempelvis for hver meter til den horisontale dukdelen 32' som samler olje. I bakkant 62 er rennen tett, og rennen kan holdes åpen ved at den i underkant er vektet med en blyline tredd gjennom en løpegang.

Pongtongene 14, 16 kan holdes konstant under et lite overtrykk (eksempelvis 1,1 bar) via en luftslange fra luftuttak ombord eller kompressor (ikke vist). Dette forenkles ved at den asymmetriske konstruksjonen gjør at bakparten på systemet alltid ligger like inntil akterenden av slepefartøyet 12.

Kreftene som påvirker systemet (bølger, strøm, tauefart, slepemotstand) tas opp gjennom at flatstropper med stor styrke er sydd/sveiset inn i dukflatene. Taunettverket kan omfatte tau av høy molekylvekt polyetylen (eksempelvis Dyneema, Spectra) som er sterkere enn rustfritt stål i samme dimensjon.

Pumpebrønnen 20 (som kan ha en vekt på ca. 1 tonn) kan taues i fartsretningen etter et separat dimensjonert tau av eksempelvis Dyneema, hvor tauet kan være festet i en egen tauebrakett 80. Kreftene som påvirker systemet belaster ikke dukflater eller andre svake deler av konstruksjonen, men tas opp gjennom flatstropper med stor bruddstyrke og tau som kan ha overdimensjonert bruddstyrke.

Figurene 10 og 11 viser pumpebrønnen nærmere. Pumpebrønnen 20 kan i en eksempelutførelse være en brønn 72 i form av eksempelvis et rør med diameter 3 m og dyp 1,5 m. «Elven» langs pongtongen 14 strømmer ubrutt rett inn i pumpe-brønnen, og vannet, som er tyngre enn oljen, fortrenges ut gjennom den åpne bunnen 74, mens oljen flyter på overflaten og kan pumpes ombord i slepefartøyet gjennom en slange 54 via en hydraulisk pumpe 76.

Innløpet til pumpebrønnen 20 kan bestå av en horisontal spalte 70 posisjonert under vann, fortrinnsvis i flukt med den horisontale nedre delen 32, 32' av duken. Selve brønnen 72 kan, utenom innløpet, være omgitt av en flytekrage (ikke vist) som kan være ca. 1 m høy og 1 m bred. Pumpesynken i midten kan være dekket av et avtakbart lokk (ikke vist) som sammen med den nedre delen 32. 32' til duken danner et lukket rom over pumpebrønnrøret og overgangen mellom pongtongsystemet og pumpebrønnsystemet. Pumpebrønnsystemet kan være laget i aluminium, og hulrom i flytekragen og pongtongadapterne kan fylles med polyurethanskum.

Et adapter kan skrues på systemet som terminal for den andre pongtongen. Forøvrig er systemene like. Det betyr at man kan veksle mellom de to systemene etter værforhold og oljetype. I dårlig vær vil topongtongsystemet gjerne være best ved at bølger dempes samt at inntaksdypet holdes konstant. Dersom oljen er tykk (eks. tungolje eller sterkt voksholdige oljetyper) vil gjerne enpongtongsystemet være best ved at klumper o. I. vil kunne samles og pumpes.

Pumpen 76 kan være en hydraulisk drevet pumpe, som kan kreve omtrent 90-130 l/m hydraulisk oljemengde som kan leveres via en slange 82, tåle et maksimaltrykk på ca. 200 Bar og kan levere 1600 tonn vann/time ved høyde 5 m. Sugemunnstykket 78 til pumpen kan være plassert ca. 10 cm under væskeoverflaten. Olje og vann pumpes til tanker i fartøyet 12, og vann skilles fra ved gravitasjon og pumpes overbord igjen.

Dersom et fartøy uten tanker benyttes kan olje/vannblanding pumpes inn i slepe-sekker av presenningsduk omgitt av et nettverk av flatstropper som tar opp kreftene (ikke vist). Slepesekkene kan fylles ved at en slange fra pumpen i pumpebrønnen via en treveis ventil på akterdekket på fartøyet og stikkes langt inn i sekkene. Det kan også være aktuelt å la pongtongsystemene ende direkte inn i oppsamlingssekken dersom systemet benyttes til små eller dårlig utstyrte fartøyer

I den fremre enden av disse sekkene kan det være en utløpsstuss på undersiden der vann kan unnslippe. Utløpsstussen er av presenningsduk, og kan lukkes fra fartøyet ved å stramme en snor som er tredd gjennom en løpegang i enden av utløps-stussen. Når sekken er full av olje (vannet er trengt ut gjennom avløpsstussen) kan den slippes og ankres med en ankerline med markeringsbøye. Før den slippes er en ny sekk tredd inn på en parallell slange, og treveisventilen dirigerer væskestrømmen inn i denne sekken. Før sekken slippes, lukkes den ved å stramme en snor tredd gjennom en løpegang i påfyllingstuten, og denne påfyllingstuten vektes slik at den synker ned under sekken og ikke lekker. Sekken holdes i posisjon ved fartøyet av en line fra flatstroppnettverket fortøyd i en pullert. Denne kan være festet i dreggtauet og bøyen, som slippes sammen når sekken er fylt.

Systemene er skalerbare og kan bygges for fartøyer fra eksempelvis 10 m til 200 m. De krever ikke mye slepekraft, og et 10 m fartøy med en maskinkraft på ca 100 hk kan taue et slikt system med 4 knb. For fartøy uten tilgjengelig hydraulisk kraft kan det leveres et dieseldrevet hydraulisk aggregat.

Claims (12)

1. Oppsamlingssystem for kjemikaliespill, omfattende en langstrakt, utstikkende fangarm utstyrt med minst en pongtong (14) som er innrettet til å bli trukket av et fartøy, hvori forurensning som flyter på eller i en vannflate (50) bringes til å strømme langs pongtongen (14) og til en oppsamlingsinnretning (20) for oppsamling av kjemikaliespillet, og der den minst ene pongtong (14) er utstyrt med en duk (30, 30') som ligger om pongtongen (14),karakterisert vedat - duken har en nedre del (32, 32') som rager ut fra pongtongen under vannflaten (50) for å avgrense et overflateskikt av kjemikalie og vann fra underliggende vannmasser, og til å lede kjemikalien til oppsamlingsinnretningen (20), og - at et taunettverk (18) er forbundet med duken (30, 30') for å dra duken (30, 30') og pongtongen (14) i fartsretningen.

2. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat duken (30) er anordnet rundt pongtongen (14), hvori den nedre delen (32) er utformet som et skjørt som rager hovedsakelig horisontalt ut under vannflaten (50), og at en øvre del (34) av duken rager hovedsakelig horisontalt ut fra pongtongen over vannflaten (50) og er innrettet til å fungere som en skvettskjerm.

3. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat taunettverket (18) eller den nedre delen (32) av duken (30) er utstyrt med blylodd (42) innrettet til å regulere dyptgående til duken (30) avhengig av tauefart.

4. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat fangarmen (10) er utstyrt med en andre pongtong (16), hvori den andre pongtongen (16) er anordnet foran nevnte minst ene pongtong (14).

5. System i samsvar med krav 4,karakterisert vedat duken (30') er anordnet rundt begge pongtongene (14, 16) slik at det dannes et i det minst delvis lukket rom mellom pongtongene, og at den nedre delen (32') av duken er utstyrt med flere spalteåpninger (40) for å avgrense overflateskiktet av kjemikalie og vann fra underliggende vannmasser.

6. System i samsvar med krav 5,karakterisert vedat den nedre delen (32') av duken, i et område mellom spalteåpningene (40) og pongtongen (14), er utstyrt med blylodd (42').

7. System i samsvar med krav 6,karakterisert vedat det i et område tilstøtende blyloddet (42') er anordnet flere utløpsåpninger (44) for overskuddsvann.

8. System i samsvar med krav 5,karakterisert vedat et antall stropper (36) er anordnet om en eller begge pongtonger (14, 16), og som er forbundet med taunettverket (18).

9. System i samsvar med krav 5,karakterisert vedat et antall stropper (38, 38') løper mellom den første og den andre pongtongen (14, 16), og som er forbundet med taunettverket (18).

10. System i samsvar med krav 2 eller 5,karakterisert vedat en bakre del (32a) av den nedre delen (32') av duken er festet i forkant av den bakre pongtongen (14), i et område over vannflaten (50).

11. System i samsvar med krav 10,karakterisert vedat en dukrenne (60) er anordnet under pongtongen (14), hvor dukrennen (60) er tett i bakkant (62) og i det minste delvis åpen i forkant (64), og at dukrennen (60) i forkant (64) er festet til den nedre delen (32').

12. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat oppsamlingsinnretningen er en pumpebrønn (20) innrettet til å motta kjemikalie og vann som strømmer innover langs fangarmen (10), og til å pumpe hovedsakelig kjemikalie til fartøyet eller en slepesekk.