автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Модернизация геофизических судов для совершенствования их технико-технологических параметров

УДК [629 564 629 563] 550 83(2б)(043 3) На правах рукописи

мохов

Григорий Витальевич

Модернизация геофизических судов для совершенствования их технико-технологических параметров

Специальность 05 08 04 «Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□ОЗ175457

Мурманск 2007

003175457

Работа выполнена в Мурманском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Макаров Владимир Георгиевич

Официальные оппоненты доктор технических наук,

Никитин Владимир Семенович

кандидат технических наук, доцент

Портной Алексей Семенович

Ведущая организация ОАО «Севморнефтегеофизика»

Защита состоится «7ИОЯ^рЯ » 2007 г в {¿I часов в ^¡Щх ЗШв на заседании Диссертационного Совета Д 212 228 05 при Санкт-Петербургском Государственном морском техническом университете по адресу 190008, Санкт-Петербург, ул Лоцманская, 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного морского технического университета

Автореферат разослан » ^£^£¿^^2007 г

1Ш. О/' ^сГ -

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из главных направлений развития современной нефтегазовой промышленности в третьем тысячелетии является освоение пространств и ресурсов Мирового океана Постепенное истощение запасов нефти и газа на суше, обострение мирового энергетического кризиса обусловливает в настоящее время необходимость все более и более широкого освоения нефтегазовых ресурсов морского дна, в недрах которого сосредоточено почти в 3 раза больше нефти и газа, чем на суше В настоящее время Россия стоит на пороге промышленного освоения запасов нефти и газа на весьма перспективном российском морском арктическом шельфе Однако его освоение сдерживается чрезвычайно сложными природно-климатическими условиями в этом регионе Именно поэтому в ближайшие годы здесь будут проводиться преимущественно поисково-разведочные работы, задача которых — подготовка сырьевой базы для последующей эксплуатации морских месторождений углеводородов Работы по освоению шельфовых месторождений первыми начинают геофизические научно-исследовательские суда (НИС), задачей которых является поиск залежей углеводородов на заданной акватории Работа НИС заключается в прохождении участков на акватории (профилей) и излучении при этом в толщу воды сейсмического сигнала Одновременно с излучением осуществляется прием и регистрация излученного сшнала, отраженного от различных геологических слоев морского дна Дальнейшая обработка эгих сигналов приводит к получению сейсмограмм, по которым в конечном итоге определяется наличие возможных залежей углеводородов на акватории

Для проведения геофизических работ в 80-х годах XX века стали строиться среднетоннажные специализированные суда, составляющие в настоящее время основу геофизического флота России Судовладельцами осуществляется их модернизация на отечественных и зарубежных верфях Поэтому вопросы модернизации и технологии ее осуществления, рассматриваемые в диссертационной работе, являются своевременными и актуальными

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка системного подхода к проведению модернизации геофизических судов, общий срок службы которых в настоящее время составляет 20 25 лет, а геофизическое оборудование , являющееся основным «вооружением» этих судов, должно обновляться каждые 5-7 лет Модернизация необходима для продления срока службы этих судов и поддержания их технико -технологических параметров на современном уровне

Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи

- провести анализ состава геофизического флота, его технического состояния и оценить соответствие основного оборудования современным требованиям,

определить основные направления технологии проведения модернизационных работ на геофизических судах,

разработать методику совершенствования спуско-подъемного оборудования сейсмического комплекса,

- осуществить комплекс мероприятий по увеличению автономности судов,

разработать комплекс мероприятий по оборудованию модернизируемых судов мощным компрессорным оборудованием высокого давления,

- предложить меры по модернизации средств обслуживания судов в порту базирования,

- разработать прогрессивные технологии проведения модернизационных работ на геофизических судах,

- выполнить теоретическое обоснование выработанных в диссертации рекомендаций и осуществить внедрение результатов работы на конкретных судах,

рассмотреть соответствие модернизированных конструкций, оборудования, систем и устройств современным требованиям Классификационных обществ и Международных Конвенций

Методы исследования, В работе использованы прикладные и теоретические методы исследования с привлечением математического аппарата для обоснования принятых решений

Научная новизна и научные результаты:

1 Выявлены многочисленные суда с недоиспользованным ресурсом и устаревшим геофизическим оборудованием, что создает условия для их модернизации

2 Впервые в практике судостроения осуществлен системный подход к созданию методики модернизации геофизических судов с целью обеспечения соответствия современным техническим и научным требованиям

3 Впервые выполнены разработки, позволившие в процессе модернизации создать условия для монтажа вертолетной площадки на судах малого водоизмещения

4 Поэтапный технологический процесс модернизации позволил значительно повысить способность геофизического оборудования для мониторинга шельфа арктических морей

Практическая ценность заключается в создании методики системного подхода к модернизации геофизических судов, позволившей обеспечить их тактико-технические характеристики, отвечающие современным требованиям

Реализация результатов исследований:

Рекомендации, предложенные в диссертации, использованы при модернизации ряда геофизических судов проектов В-93, 650, 3870 и др Модернизация судна пр В-93 «Академик Лазарев» в СРЗ «Нерпа» показала первый пример возможности модернизации гражданских судов на предприятиях ВПК в рамках конверсии

По результатам работы увеличена автономность судов пр 650 и 1870, в частности, НИС «Геолог Дмитрий Наливкин» вплоть до 10 суток, что позволяет обеспечить выполнение полного цикла геофизических работ без захода в порт для бункеровки Это подтверждается соответствующим актом внедрения

Разработки по модернизации судового оборудования и систем реализованы в ОАО «Севморнефтегеофизика» на судах «Профессор Полшков» и «Искатель-5» Внедрение этих разработок позволило увеличить производительность и эффективность работы этих судов при выполнении геофизических работ на акваториях, что также подтверждено актом внедрения

Модернизация компрессорного оборудования высокого давления на НИС «Геоарктик» позволила значительно увеличить его мощности, увеличить производительность и эффективность работы судна при выполнении исследовательских работ, что подтверждено актом внедрения

Опыт модернизации кормового спуско-подъемнот о устройства, схем и способов увеличения длины сейсмических кос, а также расстояния между ними и линейными пневматическими излучателями с помощью мощных отводителей, управляемых с борта судна, или расположенных побортно специальных выстрелов, принято для использования в ОАО «ССЗ «Авангард» при постройке и модернизации тральщиков, что подтверждено актом внедрения

Разработки по модернизационному переоборудованию промыслового судна в учебный центр позволили создать бассейновый учебно-тренировочный центр (БУТЦ) «Хабаровск» На базе центра созданы тренажерные комплексы по обучению личного состава судов борьбе за живучесть при возникновении пожаров и затоплении судов Центр успешно эксплуатируется, о чем свидетельствует акт внедрения Подготовка личного состава судов в центре позволит значительно сократить число жертв в аварийных ситуациях и сохранить сами суда.

По результатам работы впервые суда относительно малого водоизмещения пр В-93 были дооборудованы вертолетными площадками для работы с вертолетом Ка-32 Это позволяет увеличить безопасность плавания судов и повысить их мониторинговые возможности

Для работы на мелководье разработан и создан плавучий модуль с источником сейсмических колебаний, позволяющий значительно увеличить возможности геофизических исследований в транзитных зонах

Продление и расширение палубы бака на судах, зашивка бортов в этом районе позволили получить дополнительные площади и объемы для размещения современного геофизического оборудования, что значительно повышает их поисковые возможности

На всех судах при модернизации усовершенствовано спуско-подъемное устройство, они доукомплектованы оборудованием и приборами, отвечающими современным требованиям науки и техники

Все рекомендации по модернизации судов, предлагаемые в диссертации,

подтверждены необходимыми расчетами

Личное участие автора в работе. Основные результаты работы получены лично автором, включая постановку задач исследования, разработку документации, авторский надзор за ее внедрением

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Международных научно-практических конференциях «Нефть и газ - 2000» (Москва), «Наука и образование - 2005», «Наука и образование - 2006», «Наука и образование - 2007» (Мурманск, МГТУ), «Баренцево море - 2007» ( Хаммерфест, Норвегия)

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 11 публикациях Из них 5 статей, 6 тезисов докладов В личном авторстве - 8 работ, в остальных доля автора - от 30 до 50 % В изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК - 3 работы

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 132 наименований, 8 актов внедрения и 3 приложений Работа содержит 188 страниц текста, 56 иллюстраций и 26 таблиц

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, отражена научная новизна и практическая ценность результатов работы

В первой главе дается обоснование необходимости модернизации геофизических судов Оно базируется на анализе современного состояния геофизического флота Суммарные прогнозные запасы нефти и газа на шельфе России в пересчете на условное топливо составляют более 100 млрд т Одной из наиболее изученных и перспективных по прогнозным запасам углеводородов является акватория Западной Арктики, где открыто свыше 10 месторождений нефти и газа, среди которых 4 гигантских, например, Штокмановское газоконденсатное В настоящее время Россия стоит на пороге промышленного освоения запасов нефти и газа на морском шельфе.

Геофизические суда, осуществляющие поиск углеводородного сырья (УВС), действуют следующим образом При прохождении профилей они с помощью буксируемой части сейсмокомплекса излучают в толщу воды сейсмический сигнал, принимают его отраженным от различных геологических слоев морского дна и регистрируют специальной аппаратурой Получаемые в результате этой работы сейсмограммы позволяют после их интерпретации судить о наличии УВС в районе проведения работ

Анализ состояния геофизического флота России показал, что построенные в 70-х годах прошлого века малотоннажные геофизические суда (водоизмещением менее 1000 т) к настоящему времени в большинстве своем списаны, а основу флота составляют построенные в 80-х годах XX века среднетоннажные суда пр В-93, пр 650, пр 3870 и пр 16151 Строительство геофизических судов за рубежом сразу пошло по пути создания мощных крупнотоннажных судов С 1995 года для компании «Petroleum Geophysical

Services» построена серия судов типа «Ramform» (рис.1) водоизмещением 8350 т, особенностью которых является «треугольная» форма корпуса: при длине 82,2 м максимальная ширина составляет 39,6 м. Эти суда способны одновременно буксировать разветвленный сейсмокомплскс, расстояние между крайними точками которого во время буксировки составляет ориентировочно 720 м.

Рис. 1 НИС типа «Ramform» Значительные успехи, достигнутые с помощью подобных НИС, стимулировали работы иностранных компаний по модернизации ранее построенных судов. Так, НИС «Geco Gamma», построенное в 1982 году, дооборудовалось за время эксплуатации несколько раз, и в 1994 году было существенно модернизировано. Судно удлинили на 10 метров, оно стало способно буксировать источник сейсмических колебаний (ИСК) и 6 сейсмокос длиной до 5 км каждая при разносе между ними в 500 м; судно «Western Monarch» после модернизации стало способно буксировать сейсмокомплекс из 12 кос и восьми линейных пневматических излучателей (ЛПИ).

Рис. 2 НИС «Western Monarch» Построенные за рубежом мощные геофизические суда не обладают, однако, необходимыми для работы в Арктике ледовыми усилениями (подкреплениями) корпуса. Это делает невозможным их применение в арктических морях даже в период открытой воды.

В качестве буксируемого ИСК в настоящее время широко используется комплекс пневмопушек (ПП), рабочим телом для которых является воздух

высокого давления (ВВД). ГТП для повышения суммарной эффективности излучения обычно объединяются в линейный пневмоизлучатель (ЛПИ). В настоящее время в составе ЛПИ применяются ПП производства различных иностранных фирм, известные под названиями «Bolt», «Sleeve Gun», «G-gun», а также ПП отечественного производства «Пульс-2», «Пульс-6» и «Сигнал».

Рис. 3 ПП типа «BOLT»

Для приема отраженного от морского дна сейсмосигнала используются сейсмокосы, содержащие входящие в их состав приемники, провода, кабели связи, грузонесущий трос в полимерном секционированном шланге.

Рис.

Анализ характеристик современных геофизических НИС позволил сформулировать некоторые общие требования к геофизическому судну: наличие большого палубного пространства для размещения геофизического оборудования и его технического обслуживания, рациональная установка пультов управления этим оборудованием; увеличение автономности и т.п. Такие требования следует учитывать как при строительстве новых судов, так и при модернизации или во время планового ремонта существующих. Модернизация и ремонт судна осуществляются по технической документации, разработанной специализированной технологической организацией. При выполнении модернизации приходится решать вопросы увеличения размерений судна, улучшения его мореходности, наличия ледовых усилений корпуса, особенно с учетом перспективности поисковых исследований в Арктических морях. Существенное влияние при этом оказывают технологические возможности предприятия, где будет модернизироваться судно, а также требуемая для буксировки мощность энергетической установки, допустимые уровни гидроакустического шума,

4 Сейсмокоса стравливается за корму судна

г

создаваемого судном, уровни вибрации и акустического шума в лабораторных и жилых помещениях, обитаемость судна и тп Необходимость сокращения периода времени от начала геофизических работ на объекте до сдачи обработанных материалов диктует сокращение числа заходов в порт и, соответственно, повышение надежности машин и механизмов, для чего замена экипажей, дозаправка, снабжение и ремонтно-профилактические работы судна часто проводятся в море Отсюда автономность геофизического судна, работающего на арктическом шельфе, должна быть не менее 60 суток Судно должно быть оборудовано вертолетным комплексом для замены персонала, пополнения запасов продуктов и др, приспособлено для дозаправки топливом в море, оборудовано опреснительной установкой для пополнения запасов пресной воды На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи работы Структурно-логическая схема исследования представлена на рис 5

Во второй главе рассматривается современное состояние геофизического флота России и основные подходы к его модернизации

На начальной стадии геофизических работ на морских акваториях использовались арендованные суда рыбопромыслового и транспортного флотов, однако в 80-х годах XX века стали поступать вновь построенные специализированные геофизические суда В настоящее время геофизические суда, принадлежащие мурманским организациям, по типам и проектам практически полностью отражают состав геофизического флота России на современном этапе Почти все эти суда имеют ледовые подкрепления корпуса, что необходимо для работы на Арктическом шельфе

Отечественные геофизические суда можно условно разделить на три группы суда водоизмещением свыше 3000 т, суда водоизмещением менее 3000 т, и суда с малой осадкой Все эти суда уже с момента постройки обладали определенными недостатками, связанными, в основном, с устаревшим к тому времени геофизическим оборудованием Для его замены, которая могла бы привести к существенному повышению производительности работы геофизических НИС (технология производства этих работ также рассмотрена во второй главе), геофизические суда следовало модернизировать, для этого необходимо разработать проект модернизации и технологии ее выполнения

Выполнение конструкторско-технологических работ по модернизации судов следует отнести к творческим работам, направленным на достижение планируемого результата оригинальным, зачастую не имеющим аналога, путем Это подтверждается примерами, изложенными в настоящей работе Следует отметить, что принимаемые технологом решения по изменению или усовершенствованию того или иного элемента судна или его оборудования зачастую бывают уникальными, те обладают существенными признаками новизны С другой стороны, все принимаемые решения должны находиться в рамках действующих правил и регламентов по обеспечению соответствующих норм и требований безопасности

Рис 5 Структурно-логическая схема исследования

В третьей главе рассматриваются вопросы непосредственной модернизации геофизических судов с учетом приведенного во второй главе их разделения на группы.

Суда пр. В-93 (рис. 6) относятся к первой группе и представляют собой самоходные, стальные двухпалубные суда с верхней палубой и платформой, палуба надстройки I яруса образует длинный бак. Форма корпуса -нормальных образований, форштевень - с характерным полуледокольным срезом, корма - транцевая. Суда предназначены для проведения комплекс-

Рис.6. НИС пр. В-93. Построечный вариант судна

ных геофизических исследований шельфа морей с целью разведки морских месторождений нефти и газа. Район плавания - неограниченный. Главные размерения Ь х В х Н составляют 82 х 14,8 х 7,5 м. Класс судна - КМ * УЛ I А2 - исследовательское. Суда стали модернизироваться практически сразу после постройки и прошли несколько ее этапов. На первом этапе существующий на судне рамный источник сейсмических колебаний был заменен ИСК, состоящем из четырех ЛПИ. Для их размещения был спроектирован и построен ангар в междупалубном пространстве между верхней палубой (ВП) и палубой бака. Технология его выполнения была такова: палуба бака расширялась на всю ширину судна, пространство между ней и ВП и зашивалось по линии бортов, т.е. образовалось закрытое с трех сторон помещение, простирающееся от 45 шп. по ПрБ и от 65 шп. по ЛБ до кормового среза судна. Ангар явился, таким образом, продолжением помещений ВП вплоть до кормы судна, а открытый кормовой срез стал использоваться для спуска ИСК и сейсмокосы в воду. Таким образом был осуществлен переход на работу с ИСК из линейных пневматических излучателей (ЛПИ) взамен работы с рамным ИСК. Это существенно улучшило условия работы специалистов геофизической партии, впоследствии такая схема стала применяться на всех отечественных геофизических судах.

Для работы с ИСК было предусмотрено спуско-подъемное устройство (СПУ), состоящее из четырех направляющих из профильного проката, расположенных попарно и побортно на подволоке ангара и простирающихся

от 27 шп. до -7 шп, В направляющих на специальных роликовых подвесах размещались ЛПИ, в кормовой части направляющие имели ложкообразную разделку для приема ГШ при их подъеме из воды. На палубе бака для спуска-подъсма каждого ЛПИ в плоскости каждой направляющей были установлены гидравлические лебедки. Для осуществления контроля за спуско-подъемными операциями была предусмотрена специальная рубка с круговым остеклением. В рубке находились пульты управления гидравлическими лебедками СПУ, пульты управления лебедками спуска-подъема отводителей, пульт пневматического управления ЛПИ, другое оборудование. Видеоконтроль за операциями в кормовой части судна осуществлялся с помощью телевизионной установки: телекамеры устанавливались на крыше рубки, в ангаре ЛПИ и на палубе бака. Проект был внедрен на СРЗ «Нерпа», что подтвердило конверсионные возможности предприятий ВПК. Внешний вид судна после первого этапа модернизации показан на рис. 7.

Рис. 7 НИС «Академик Лазарев» в 1994 году после внедрения проекта, Печорское море (фото автора). 1 - кормовая рубка на палубе бака; 2 -бортовая зашивка ангара.

На втором этапе были выполнены работы по существенной модернизации СПУ; по модернизации элементов непосредственно самого геофизического комплекса; по размещению на судне компрессоров ВВД для работы мощного ИСК, по оборудованию судна вертолетным комплексом.

Спуско-подъемное устройство (СПУ) после модернизации представило собой совокупность механизмов, устройств и оборудования для спуска за борт, буксировки за кормой в течение определенного времени и последующего подъема на борт судна двух сейсмокос длиной не менее 6 км каждая и четырех ЛПИ. Были изготовлены две сейсмолебедки по типу ранее существующей, их габариты позволили вместить на барабан каждой косу длиной не менее 6 км. Лебедки размещались в помещении существовавшей на судне сейсмокосы, при этом помещение увеличивалось по высоте практически в два раза. Расположение элементов СПУ приведено на рис. 8:

складной поворотный выстрел 1 с лебедками 6 и канатами 17 предназначен для разведения на требуемое расстояние ЛПИ и сейсмокос;

- канатами 16 с лебедок 4 через блоки 9 ЛПИ перемещаются в воду по направляющим 2;

- лебедки 3,5,7 предназначаются для различных манипуляций с элементами ЛПИ при их спуске за борт и подъеме на судно;

- на тумбу 8 крепятся канифас-блоки 11, проводящие канат 15;

- отводители и концевые буи 19, 20 сейсмокос опускаются за борт судовым краном

для буксировки сейсмокосы.

Во время спуска-подъема, как и при выполнении всех остальных операций, особое внимание уделялось соблюдению норм безопасности, для чего автором разработано для судовладельца специальное руководство по технике безопасности.

Суммарный объем ИСК, каждый из четырех ЛПИ которого был составлен из трех ПП «Пульс-2С» с объемом рабочей камеры по 2 л и семи ПП «Пульс-2М» с объемом рабочей камеры по 1,5 л, составил 66 л, или примерно 4000 дм3. Для излучения сейсмосигнала всем ИСК с интенсивностью 15 импульсов/мин потребовалось примерно 1000 л/мин ВВД. Для этого было рекомендовано установить на второе дно судна в районе 60-75 шп. четыре предполагавшиеся к кыпуску компрессорные установки типа НЭМ-12/250 производительностью 12 м3/мин свободного

воздуха давлением до 25 МПа Существовавшие в этом районе топливные цистерны демонтировались, для подачи воздуха на всасывание компрессоров монтировалась шахта в районе 60 шп с уровня палубы мостика На основании расчета во вновь оборудованном компрессорном помещении устанавливалась специальная звукоизоляция, чтобы уровень шума при работе компрессоров не мешал работе вышерасположенной геофизической лаборатории Устанавливались четыре блока очистки и осушки воздуха, что было необходимо, так как по ходу движения по трубопроводам, шлангам, переходным элементам и внутренним каналам пневмопушки при изменении сечений ВВД дросселирует, изменяя свое агрегатное состояние он может замерзать сам, вызывать обмерзание ПП, путевой арматуры и приводить к отказам в пневматической системе Сжатый воздух, насыщенный парами масла, может при определенных обстоятельствах взорваться и разрушить трубопроводы и оборудование

При дооборудовании судна вертолетным комплексом было принято решение по использованию вертолета без базирования на судне Этим сразу исключалась проблема его дозаправки, т е не надо было дооборудовать судно специальной системой топлива с температурой вспышки менее 43 °С для заправки вертолета, что само по себе являлось сложной технической задачей Для работы с НИС пр В-93 рассматривался транспортный вертолет Ка-32 с нормальной взлетной массой 12 т, вмещающий 16 пассажиров или 4 т груза, обладающий несущим винтом диаметром 15,9 м Посадочная площадка вертолета (ППВ) была предусмотрена на уровне палубы рубки в районе -10 18 шп, прочность разработанной конструкции была подтверждена расчетом ППВ выполнялась из рифленой стали, по оконечностям была ограничена брусом высотой 150 мм для предотвращения скатывания вертолета, имела два независимых схода на нижележащую палубу Для увеличения грения между колесами вертолета и палубой устанавливалась сеть размерами 10 х 10 м с шагом ячеи 30 см Для крепления в экстренных случаях вертолета по-походному предусматривались утопленные в палубу рымы По бортам и на корме ППВ для предотвращения падения персонала за борт устанавливалось откидывающееся леерное ограждение с гидравлическим приводом Предотвращение столкновения вертолета с птицами обеспечивалось биоакустической установкой Предусматривались трубопроводы осушения вертолетной палубы с перепуском собирающейся на ней воды на нижележащие палубы, соответствующее освещение палубы, противопожарные и прочие мероприятия Проект вертолетного комплекса для НИС был согласован государственным НИИ гражданской авиации, была сделана предварительная летная оценка проекта командиром и ведущим летчиком-испытагелем вертолетного отряда и дано положительное заключение

Второй этап переоборудования НИС пр В-93 пришелся на перестроечные годы, и положение, в котором оказались судостроительная и судоремонтная промышленность, вынудило перенести дальнейшую модернизацию судов на зарубежные верфи При этом были использованы практически все

конструкгорско-технологические решения, принятые ранее, в том числе по установке мощного компрессорного оборудования.

За границей производство компрессоров ВВД с требуемыми техническими характеристиками (давлением воздуха и производительностью) сосредоточено, в основном, в двух фирмах - австрийской Leobersdorfer Maschinen Fabrik AG (LMF) и английской Hamworthy. С 80-х годов прошлого века они выпускают совершенно новую конструкцию компрессоров, у которых от электродвигателя или от дизельного двигателя приводятся во вращение одновременно две части — винтовая и поршневая, расположенные соосно по обе стороны от приводного двигателя. НИС «Академик Лазарев» по окончании первого этапа был дооборудован двумя компрессорами LMF контейнерного типа производительностью 24 м3/мин. Контейнерные компрессорные установки размещены на палубе бака и подсоединены к соответствующим судовым системам. НИС «Академик Шатский» (рис. 9) и «Академик Немчинов» (рис.10) проходили модернизацию на зарубежных судоремонтных предприятиях. Компрессорное оборудование на них размещалось во вновь оборудованном помещении на уровне второго дна в районе 60...75 шп. На НИС «Академик Шатский» установлены два компрессора производительностью по 37 м3/мин каждый, на НИС «Академик Немчинов» установлены два компрессора производительностью по 51 м3/мин каждый. Через специально изготовленную вентиляционную шахту, проходящую от палубы рубки до второй палубы, воздух поступал на всасывание компрессоров, через эту же шахту проходили выхлопные трубы компрессоров, что отчасти решало задачу предварительного нагрева воздуха.

Т......Гр«® ГЗЭЗШЕ&:.....

П§ ¡г........L'u-Jj— - -1................b^.ju-Jvv-

Рис. 9. НИС «Академик Шатский» после переоборудования

Рис 10 НИС «Академик Немчинов» после переоборудования

На НИС «Академик Шатский» и «Академик Немчинов» при переоборудовании за границей устройство разведения сейсмокос и ЛПИ было изготовлено с использованием мощных отводителей, управляемых с борта судна Принципиально устройство повторяло схему, предусмотренную технологией модернизации еще на начальных этапах переоборудования судна

Модернизация НИС «Академик Наметкин» (переименовано в «Геоарктик», рис 11) начала проводиться в 1997 году на одной из норвежских верфей, прошла несколько стадий на судоверфях разных стран и продолжается по мере необходимости до настоящего времени Принципиальные решения аналогичны для всех судов пр В-93, но на НИС «Геоарктик» дополнительно к ранее рассмотренным судам установлена бакштовная лебедка для бункеровки топливом в море, заменено более мощным носовое подруливающее устройство, вертолетная площадка выполнена шириной 20 м с откидывающимся крылом ЛБ, кормовая мачта претерпела конструктивные изменения для размещения на ней аппаратуры спутниковой связи

Рис 11 НИС «Геоарктик» после переоборудования

Большой объем модернизационных работ был выполнен на судах пр 650 По разработанной технологии были выполнены следующие работы

- значительно перепланированы помещения на второй палубе, в результате чего с судна был демонтирован дизель-генератор, обеспечивавший ранее электродвижение судна при работе сейсмокомплекса (это решение, принятое при проектировании судна, было признано ошибочным и не давшим предполагаемого эффекта), а на его месте были размещены помещения для компрессора ВВД типа ЬМР, инсинератора и станции гидравлики,

- в кормовой части главной палубы за счет перепланировки помещений был оборудован ангар, в котором размещен линейный пневматический излучатель (ЛПИ) с комплексом лебедок, помещение операторов ЛПИ и выгородка с пультами ВВД,

- на ВП были установлены отводители ЛПИ с буксировочными лебедками и дополнительная вьюшка сейсмокосы,

- автономность этих судов по топливу была увеличена за счет приема дополнительного топлива в топливно-балластные танки 4, 5, которые ранее были только балластными

В первых после модернизации производственных рейсах судна использовались 4 ЛПИ с ПП типа «Пульс 2» общим количеством 40 единиц Электропневмомагистрали (ЭПМ) для каждого ЛПИ изготавливались в мастерских НИИМоргеофизики Для дополнительной защиты кабелей ЭПМ от возможных повреждений при морской буксировке, на московском НПО «Пластик» была осуществлена технологическая операция по покрытию кабеля тонким слоем (приблизительно 1 мм) полиуретана Для исключения возможности затекания морской воды в контакты кабелей была разработана специальная технология изготовления соединителей для подключения кабелей к ПП Соединитель представлял собой металлическую заделку, в которую через уплотнительные кольца вставлялся кабель и припаивался к вилке с электроконтактами Уплотнительные кольца затягивались специальной гайкой, и соединитель целиком, включая заделку, заливался полиуретаном Операция заливки соединителей полиуретаном выполнялась с использованием специально спроектированных прессформ

При модернизации НИС «Геолог Дмитрий Наливкин» дополнительно переоборудовались балластные танки 2, 3 в топливно-балластные В танке 2, граничившем с охлаждаемым помещением провизионной кладовой, для дополнительной защиты этого помещения была предусмотрена противопожарная изоляция на вертикальной переборке Для выполнения требований Регистра в помещении провизионной кладовой был предусмотрен дополнительный дымосигнальный датчик и два переносных пенных комплекта

Судно-катамаран проекта 3870 обладает малой осадкой и большим палубным пространством, поэтому при модернизации на ВП судна были размещены 4 лебедки для ЛПИ (рис 12) СПУ было выполнено по оригинальной схеме с установкой направляющих на открытой палубе, ЭПМ

Установкой дополнительных цистерн была увеличена автономность судна по топливу и пресной воде. Увеличению автономности по пресной воде способствовало также размещение в МО правого корпуса опреснительной установки ЗОИВЕХ.

Рассмотрен вопрос о проведении геофизических работ с самоподъемных буровых установок (СГ1БУ) и транспортно-епасательных буксиров (ТСБ). Разработана технология производства таких работ, спроектирован и изготовлен транспортабельный комплекс соответствующей техники. Работы по вертикальному сейсмическому профилированию (ВСП) скважин, пробуренных в море, были успешно проведены в конце 90-х годов и продолжаются по настоящее время.

В четвертой главе приведены расчеты, обосновывающие технологические решения, изложенные во 2 и 3 главах. Приведенные расчеты касаются определения прочности вновь оборудованной на судах пр. В-93 вертолетной палубы, прочности соединительного моста катамарана пр. 3870 после установки на судно дополнительного компрессорного оборудования и выгородки для его размещения. Расчеты подтверждают правильность выбора количества ПП в ЛПИ для погашения пульсаций газового пузыря, возникающего при их работе, определяют толщину звукоизоляции помещения компрессоров для уменьшения уровня шума при их работе.

была частично изготовлена в условиях экспериментального производства. Для установки компрессоров ЬМБ на ВП оборудована специальная рубка, выполненная из стальных листов. Соединение рубки со смежными помещениями, изготовленными при постройке судна из алюминиевых листов, произведено по специальной технологии с помощью болтовых соединений через электроизоляционные прокладки из полиизобутилена.

Рис. 12 НИС «Искатель - 5». Вид в корму по ЛБ

Так, расчет прочности соединительного моста катамарана выполняется следующим образом

Изгибающий момент, вызываемый горизонтальными гидростатическими силами

М„=г12у1ТН.^ 12—— * 2 110[ 2Н]

Изгибающий момент, вызванный вертикальными силами, силами веса и силами поддержания

гГаТ

,10;

Изгибающий момент, вызванный горизонтальными инерционными силами Величину определим из выражения

Д Д

8

&

Общее горизонтальное ускорение массы одного корпуса и присоединенной к нему воды

а, =0,09(2,55-^1 + 0,07-^^Х,

Отстояние равнодействующей сил инерции от нейтральной плоскости моста

/„ =#, - 0,657"

Гидростатическая составляющая поперечной силы

Мст=-\0щ2 £Г ^

Сила инерции в горизонтальном направлении массы одного корпуса и присоединенной к нему массы воды

Горизонтальное усилие, действующее на мост катамарана

Вертикальная срезывающая сила в опорных сечениях моста, возникающая в момент нахождения одного корпуса на вершине волны, а другого - на подошве

, Д С

=9,81 0,41

2 С+Д

Срезывающая сила в опорных сечениях моста от его собственного веса

О —

и 2

Суммарная срезывающая сила в месте соединения моста с корпусом

Расчетная длина волны

д 2с

Расчетная высота волны

\ =0,637Л

Крутящий момент, действующий на мост при положении катамарана под углом к направлению бега волн

м^ъукв^

Дополнительный крутящий момент, вызванный равнодействующими срезывающих сил при несовпадении по длине судна центра массы и центра кручения моста

М*= 0,11- —£—af "" 2 C + Bt J

Наибольшее значение крутящего момента

Мтл=М +Mä

Kf> 1V*K!> * hp

Изгибающий момент в опорных сечениях моста, вызванный его собственной массой

м,

■" 12

Наибольшая величина вызванного волнением вертикального изгибающего момента, постоянно! о для всех сечений моста без учета его массы

Наибольший вертикальный изгибающий момент

МТ = М+М„

Результирующий расчет показывает, что прочность соединительного моста НИС пр 3870 достаточна для выполнения всех работ, предусмотренных проектом его эксплуатации

В пятой главе рассматриваются организационно - технологические мероприятия проведения модернизационных работ Разработка проекта мобильного источника сейсмических колебаний (МИСК, рис 13) была направлена на осуществление геофизических работ в переходных зонах, т е там, где глубины не позволяют проводить работы с морских НИС МИСК представлял собой плавсредство габаритами 10 х 6 м с минимальной осадкой, изготовленное по специальной технологии из полиэтиленовых труб и оборудованное комплексом геофизического оборудования На МИСК использовались пневмопушки типа «Пульс-2», спроектированные в НИИМоргеофизики и изготовленные на отечественных предприятиях Приводится состав ПП и принцип ее работы На мелководье ПП дооборудуются специальным изготовленным экраном (шейпером) (рис 14), который должен направлять энергию, излучаемую ПП, в сторону морского дна

Рис. 13 Макет МИСК

1

Рис. 14. Пневмопушка «Пульс» с экраном

При нахождении геофизических судов в порту Мурманск для их обслуживания привлекаются некоторые суда портофлота. Так, судно пр. 1582уд., предназначенное для сбора с судов, стоящих в порту, нефтесодержащих, сточных вод и мусора, по выполненному проекту модернизации дооборудовано дополнительно для доставки на суда дизельного топлива и мазута. На судне перепланированы некоторые существующие помещения - установлены коффердамы для отделения судовых помещений от топливных цистерн, смонтировано помещение для размещаемых топливоперекачивающих насосов и помещение для их приводов. Вновь установленные переборки проверены на прочность выполненным расчетом. Установлены счетчики выдаваемого топлива, грузовые цистерны объединены по виду перевозимого топлива и оборудованы системой газоотвода. Все это повысило эффективность использования судна.

БМРТ пр. В-408, выведенный из эксплуатации, переоборудован по специально разработанным проектам модернизации в бассейновый учебно-тренировочный центр для обучения экипажей судов по программе сохранения человеческой жизни на море СОЛАС. На судне оборудованы учебные классы и специальные тренажеры для обучения экипажей судов (курсантов) борьбе с водой и пожарами. Тренажеры размещены в различных районах судна и работают независимо друг от друга.

Рассматривается возможность проведения модернизационных работ на судоремонтных предприятиях г. Мурманска, приводятся их характеристики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации получены следующие основные результаты, определяющие научную новизну работы, ее практическую значимость и являющиеся предметом защиты:

1. Истощение запасов углеводородных ресурсов выдвинуло проблему освоения морских месторождений. Россия обладает 22 % площади шельфа Мирового океана, ведутся исследования по расширению этих площадей. Исследование шельфа и разведка морских месторождений осуществляются с помощью геофизических судов.

2 Анализ состояния геофизического флота показал, что новые суда практически не строятся, срок службы существующих судов составляет 20-25 лет Поэтому выполнение глобальных задач на российском шельфе возможно только при модернизации этих судов с установкой геофизического оборудования последнего поколения

3 Определены основные направления технологии проведения комплексной модернизации геофизических судов, позволяющей осуществлять эти работы на отечественных и зарубежных верфях Впервые модернизационные работы на геофизическом судне «Академик Лазарев» (пр В-93) были выполнены в СРЗ «Нерпа», что явилось примером конверсиоонных возможностей модрнизации гражданских судов на судоремонтных предприятиях ВПК

4 При модернизации судов «Академик Шатский», «Академик Лазарев», «Академик Немчинов» и «Геоарктик» палуба бака была продлена на всю ширину судна, а пространство между ней и верхней палубой было зашито по линии бортов Образовавшееся помещение послужило ангаром для размещения дополнительного современного геофизического оборудования, кормовой срез стал использоваться для спуска забортного оборудования, что повысило эффективность и безопасность геофизических работ

5 Впервые суда относительно малого водоизмещения пр В-93 были дооборудованы вертолетным комплексом со всеми необходимыми системами, устройствами и площадкой шириной 14,8 м При модернизации НИС «Геоарктик» ширина вертолетной площадки была увеличена до 20 м за счет двух крыльев

6 Путем переоборудования балластных цистерн в топливно-балластные и после монтажа опреснительной установки автономность судов «Профессор Полшков», «Геолог Дмитрий Наливкин» и «Искатель-5» была увеличена примерно на 10 суток, чго удлинило срок выполнения геофизических работ без заходов в порт

7 Начиная с 1988 г на геофизических судах велась постоянная модернизация оборудования сейсмокос, источников сейсмических колебаний, спуско-подъемных устройств, систем ВВД, компрессоров, подруливающих устройств и др Это позволило значительно повысить эффективность и качество проведения геофизических работ

8 Для проведения отдельных видов работ с борта неспециализированных судов разработан специальный транспортабельный комплекс геофизического оборудования, включающий источник колебаний, компьютерное оборудование и средства связи Для работы на мелководье построен мобильный плавучий источник сейсмических колебаний

9 Результаты диссертационной работы использованы при выполнении модернизационных работ на судах пр В-93, 650, 3870 Достоверность результатов обоснована необходимыми расчетами Эффективность результатов подтверждается успешной эксплуатацией модернизированных судов в отечественных морях и морях Австралии, Вьетнама, Бразилии и др

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1 Мохов, Г В Дооборудование судов средствами ПЗМ / Г В Мохов // Рыб хоз-во - 1987 - № 4 - С 19-20

2 Мохов, Г В Безопасность морских геофизических работ — на новый уровень/Г В Мохов // Геофиз вестник-2001 -№3 -С 12-13

3 Мохов, Г В О некоторых требованиях к новому геофизическому судну / Г В Мохов // Вестник МГТУ Труды Мурман гос техн ун-та -Мурманск, 2006 - Т 9, № 2 - С 337-339

В прочих изданиях:

4 Мохов, Г В Широкополосный пневмоизлучагель многоцелевого применения «Пульс-2» / Г В Мохов, A M Скрицкий, А Б Воеводина // Разведка и охрана недр - 1998 -№4-5 -С 49-51

5 Мохов, Г В Подготовка операторов пневматических источников для морских геофизических судов / Г В Мохов, H H Болобонцев // Тезисы докл Науч метод Совета по геолого-геофизическим технологиям (Мурманск, 2325 мая 2001 г)/НМСГГТ МПРРФ -Мурманск, 2001 -С 44-45

6 Мохов, Г В Подготовка «Руководства по безопасности для морских геофизических работ» / Г.В Мохов // Тезисы докл Науч метод Совета по геолого-геофизическим технологиям (Мурманск, 23-25 мая 2001 г ) / НМС ГГТ -Мурманск, 2001 -С 42-44

7 Мохов, Г В Широкополосный пневмоизлучатель «Пульс» / Г В Мохов//«Геоакустика—2001» тезисы докл науч практ конф (Москва, 1620 апреля 2001 г)/МГУ -М, 2001 -С 15-16

8 Мохов, Г В Пневмоизлучатели для сейсморазведки и сейсмоакустики / Г В Мохов, A M Скрицкий // Разведка и охрана недр - 2002 - № 1 - С 37

9 Мохов, Г В О модернизации геофизических судов / Г В Мохов // МГТУ «Наука и образование 2005» материалы междунар науч техн конф (Мурманск, 6-14 апреля 2005 г) в7ч / Мурман гос техн ун-т - Мурманск, 2005 -Ч 7 -С 236-238

10 Мохов, Г В Использование «Правил российского морского регистра судоходства» в учебном процессе / Г В Мохов //МГТУ «Наука и образование 2006» материалы междунар науч техн конф (Мурманск, апрель 2006 г ) / Мурман. Гос. техн ун-т - Мурманск, 2006 - С 907-909

11 Мохов, Г В Модернизация судна для добычи краба / Г В Мохов // Тезисы докл VII Всерос конф по промысловым беспозвоночным (Мурманск, 9-13 октября 2006 г ) / ВНИРО - M , 2006 - С 306-307

«Типография «РиО-Мурманск» ул. Комсомольская, д 36 Подписано в печать 25 09 2007

Объем 1 пен. л. Тираж 100 экз. Заказ № 13328