Экспериментальное исследование растекания нефтепродуктов в кильватерных следах судов в счале

Согласно статистическим данным наибольшее количество разливов нефти происходит при выполнении погрузо-разгрузочных операций, что вызывает необходимость выполнения мер по предупреждению перерастания небольших разливов в чрезвычайную ситуацию. В этом случае целесообразно заранее создать такие условия, которые бы приводили к однозначно прогнозируемому распространению нефти в области с заранее известными гидродинамическими условиями, для которых может быть предусмотрено специальное оборудование, характеристики которого исключают унос нефти. В работе представлены результаты экспериментального исследования полей скоростей, возникающие при обтекании судов в счале в зависимости от формы корпуса судов, расстояния между ними и относительного смещения корпусов судов. Смоделировано движение имитаторов нефтепродукта на поверхности воды за корпусами счаленных судов. Произведено сопоставление результатов измерений скорости потока и видеозаписей движения пленки в кильватерном следе. Получено, что для моделей судов без обводов характер сонаправленного с движением судна потока жидкости существенно зависит от расстояния между моделями. В частности, увеличение расстояния между моделями может приводить к значительному увеличению скорости спутного течения в раннем следе за счаленными корпусами судов. Пятно загрязняющего нефтепродукта, двигаясь по направлению спутного следа, может быть задержано в некотором заранее предусмотренном месте с помощью специального оборудования с заранее определенными параметрами и конструкцией. При этом при относительном продольном смещении корпусов такой картины на ранних возрастах следов не наблюдается. Полученные предварительные результаты позволяют предположить существование некого «оптимального» с точки зрения локализации и ликвидации разливов нефти расстояния между корпусами в счале, которое в дальнейшем может изменить подход к технологиям локализации и ликвидации разливов нефти на рейдах рек при выполнении грузовых операций с нефтью и нефтепродуктами.

1. Войткунский Я. И. Сопротивление движению судов. Учебник. 2-е изд. доп. и перераб. Л.: Судостроение, 1988. 288 с.

2. Fay J. A. The spread of oil slicks on a calm sea // Oil on the Sea / Ed. By D. P. Hoult. Plenum New York, 1969. P. 53—63.

3. Unni Hajime, Inone Ichiro. Initial behavior of oil slick // Journal Chem. Eng. Jap. 1978. Vol. 11, N. 1. P. 13—18.

4. Коротаев Г. К., Кровотынцев В. А. Интегральная модель динамики нефтяного разлива // Дистанционное зондирование океана. Севастополь: МГИ АНУССР, 1982. С. 108—115.

5. Журбас В. М. Основные особенности распространения нефти в море // Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа. М.: ВИНИТИ, 1978. Т. 12. С. 144—159.

6. Phillips W. R. C. On the Spreading Radius of Surface Tension Driven Oil on Deep Water // Applied Scientific Research 57: 67—80. Kluwer Academic Publishers, 1997.

7. Ермаков С. А., Капустин И. А. Экспериментальное исследование расширения турбулентного следа надводного судна // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2010. Т. 46, № 4. C. 565—570.

8. Jiankang Wu, Lee T. S., Shu C. Numerical study of wave interaction generated by two ships moving parallely in shallow water // Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 2001. 190. 2099—2110.

9. Ермакова О. С., Ермаков С. А., Мальков Ю. А., Сергеев Д. А., Троицкая Ю. И. Исследование нелинейных течений, возбуждаемых стоячими поверхностными волнами в жидкости: лабораторный эксперимент // Изв. РАН ФАО. 2009. Т. 45, № 6. С. 846—853.

10. Numerical study of the hydrodynamic interaction between ships in viscous and inviscid flow. José Miguel Ahumada Fonfach (PhD thesis).

11. Комаровский Д. П., Липский В. К. Взаимодействие нефтяного пятна на поверхности водотока с боновым заграждением // Природные ресурсы. 2003. № 4. C. 113—116.

12. Lee C. M., Kang K. H., Cho N. S. Trapping of leaked oil with tandem oil fences with Lagrangian analysis of oil droplet motion // Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering. 1998. V. 120. P. 50—55.

13. Lee C. M., Kang K. H. Investigations on containment-capability and dynamic response of an oil fence in waves // Annual Report of Advanced Fluids Engineering Research Center, AFR-93-F01. 1994. P. 1—42.

14. Clavelle E. J., Rowe R. D. Numerical simulation of oilboom failure by critical accumulation // Proc. 16th Arctic and Marin Oilspill Program Technical seminar, Calgary, June 7—9, 1993. V. 1. P. 409—418.

15. Чебан Е. Ю. Использование программного комплекса «FlowVision» для разработки методики оценки эффективности нефтесборного бонового ограждения // САПР и графика. Москва: Изд. «КомпьютерПресс», 2007. С. 92—96.

16. OHMSETT. URL: http://www.ohmsett.com (Дата обращения: 10.10.2015).

17. Ермаков С. А. Влияние пленок на динамику гравитационно-капиллярных волн: Монография. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2010. 164 с.

18. Ермаков С. А., Капустин И. А., Мольков А. А., Сироткин Е. М., Чебан Е. Ю. Теоретическое и экспериментальное исследование эффекта прохождения нефтепродуктов за боновые заграждения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12, № 2. С. 127—139.

19. Ермаков С. А., Капустин И. А., Лазарева Т. Н., Шомина О. В. Экспериментальное исследование разрушения поверхностных пленок обрушивающимися гравитационными волнами. предварительные результаты // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12, № 1. С. 72—79.