Приложение К (справочное). Буксировка айсбергов

Приложение К
(справочное)

Буксировка айсбергов

К.1 Наибольшую опасность айсберги представляют для стационарных морских сооружений, так как данные сооружения не имеют возможности уклониться от встречи с ними. В связи с этим в последние годы разрабатываются и совершенствуются методы борьбы с айсберговой опасностью. Накоплен более чем 30-летний опыт исследований в этой области, выполненных в Канаде на шельфе Большой Ньюфаундлендской банки у острова Ньюфаундленд и полуострова Лабрадор, при эксплуатации нескольких стационарных и плавучих нефтегазодобывающих платформ. В последние годы несколькими российскими компаниями также проводились специализированные исследования в области борьбы с айсберговой угрозой в акваториях Баренцева и Карского морей.

К.2 Основная решаемая с помощью данных методов задача - добиться посредством активного воздействия на потенциально опасные айсберги изменения траектории движения айсберга таким образом, чтобы исключить возможность его столкновения с объектом, причем, наиболее эффективным образом с точки зрения вовлеченности технических ресурсов и временных затрат.

К.3 В настоящее время существует четыре общепризнанных апробированных метода управления движением айсбергов:

- буксировка одним судном;

- буксировка двумя судами;

- воздействие струями винтов;

- воздействие гидропушкой.

К.4 Метод буксировки айсберга судном с помощью синтетического каната стал общепринятым с начала 70-х годов XX века. Этот метод достаточно прост, получил наиболее широкое применение в практике активной борьбы с айсбергами и заслужил доверие добывающих компаний. Он заключается в том, что для буксировки используют синтетический буксировочный канат, обладающий плавучестью и выдерживающий нагрузку не менее 600 кН (60 тс). В типичном случае процедура включает в себя подсоединение одного конца каната к бую, а другой конец каната разматывают через корму судна-буксира по мере его движения. Судно-буксир обходит вокруг айсберга, не приближаясь к нему и разматывая канат до конца. После завершения маневра обхода айсберга судно подходит к опущенному на воду концу каната, который помечен буем. Два конца каната соединяют и крепят для утяжеления (притапливания) к стальному буксировочному тросу длиной примерно 100 м. Затем осуществляют буксировку айсберга на безопасное расстояние или до момента изменения направления его дрейфа на безопасное расстояние для защищаемого объекта. Маневр обхода айсберга и его буксировка приведены на рисунке К.1.

1 - буксирное судно; 2 - айсберг; 3 - стальной буксирный трос; 4 - плавучий буксирный трос; 5 - соединительный узел; 6 - проводник; 7 и 8 - маркерные буи (или огни)

Рисунок К.1 - Общая схема транспортировки айсберга

К.5 Между буксируемым айсбергом и судном поддерживают безопасную дистанцию (порядка 1-2 км). Такая дистанция, в частности, обусловлена опасностью переворота айсбергов, которые в силу специфики формы подводной части могут оказаться в момент начала буксировки фактически в положении неустойчивого равновесия. Навигационные опасности могут возникнуть также при обламывании части паруса, которая при падении в воду может генерировать большие волны.

К.6 Буксировка айсберга с помощью синтетического каната требует стандартного судна обеспечения с тягой на швартовах от 700 до 1400 кН (от 70 до 140 тс). Основными требованиями к синтетическому канату являются его прочность, плавучесть и отсутствие скручивания. Время развертывания и установки всей системы составляет в среднем от 0,5 до 2 ч. Сам процесс буксировки достаточно длителен и может занимать много часов - до тех пор, пока не появится уверенность, что угроза столкновения с платформой миновала.

К.7 Для больших айсбергов задачей буксировки является изменение направления дрейфа айсберга на несколько градусов от его первоначального курса (отведение айсберга). Для отведения больших айсбергов в некоторых экспериментах применяют их буксировку двумя судами. Стандартная последовательность действий при этом заключается в следующем. Первое судно находится рядом с айсбергом и ориентировано в ту сторону, в которую будет осуществляться буксировка. Второе судно тащит секцию буксировочного троса к первому судну, которое подбирает его и наращивает его к своему буксировочному тросу. Второе судно огибает айсберг по дуге, после чего оба судна начинают буксировку айсберга в выбранном направлении.

В данном случае вместо синтетического используют стальной канат и, как указано, два судна, развивающих значительную тягу. Отмечается, что метод достаточно эффективен и опасен не более, чем ранее описанная базовая методика с одним судном. Использование при буксировке троса с отрицательной плавучестью позволяет располагать его вокруг айсберга на некоторой глубине (или у уреза воды) и тем самым прикладывать тяговое усилие ближе к центру плавучести (центру величины) айсберга. Некоторая плавучесть буксировочного троса достигается путем присоединения поплавков, крепящихся к тросу на отрезках фалов (см. рисунок К.2).

К.8 Однако по сравнению с базовым методом существуют дополнительные трудности. Они, в частности, состоят в сложности синхронизации "рывков" судов и сбалансированности нагрузок (тяговых усилий судов), что выражается в склонности к колебательным перемещениям судов вокруг айсберга во время буксировки, а также в трудности контроля глубины нахождения буксировочного каната. По результатам ограниченного количества натурных экспериментов сделан вывод о том, что система, основанная на двух тросах, более эффективна, хотя ее развертывание более трудоемко.

а - одно буксирное судно

б - два буксирных судна

1 - буксирный трос

Рисунок К.2 - Общая схема транспортировки айсберга с использованием при буксировке троса с отрицательной плавучестью

Предполагается, что в данном методе уменьшена вероятность переворачивания айсберга и соскальзывание троса, надежность этого способа буксировки выше, чем у базового метода. Однако установка систем, использующих трос с отрицательной плавучестью, более сложна, чем подготовка к буксировке обычным синтетическим канатом, а также занимает больше времени. Для успешной буксировки трос должен быть расположен таким образом, чтобы опрокидывающий момент был минимален, что требует точного знания формы и размера айсберга и регулировки глубины погружения троса.

К.9 Известно запатентованное изобретение способа транспортировки крупных ледовых объектов с помощью дополнительной скобы-вставки в буксировочный трос. Операцию буксировки выполняют следующим образом: два судна-буксира ставят в позицию "корма к корме" против направления дрейфа айсберга и на безопасном удалении подсоединяют друг к другу при помощи стальных буксирных тросов повышенной прочности через соединительную скобу. К скобе в одну линию по высоте на одном фале прикрепляют буи-индикаторы с различной цветовой окраской, определяющие глубину погружения соединительной скобы. После охвата айсберга суда буксируют его одним курсом параллельно друг другу на безопасном расстоянии друг от друга.

К.10 Разработан также метод буксировки айсберга двумя судами, при котором одно из них толкает айсберг струей от винтов. Суть метода состоит в том, что айсберг находится в петле, и один буксир тянет айсберг на стандартном буксировочном конце. Другое судно присоединяет свой шкентель к середине петли с другой стороны айсберга и, находясь рядом с айсбергом, толкает его струей своих винтов, способствуя буксировке.

В натурном эксперименте показано, что эта методика позволила отводить достаточно большие айсберги, применение к которым других способов буксировки было неэффективным. Однако на выполнение операции требуется больше времени, чем при использовании базовой методики. Работа двух судов на небольшом расстоянии от айсберга и друг от друга требует повышенной осторожности, особое внимание необходимо проявлять для того, чтобы не запутать винты синтетическим канатом.

К.11 К небольшим, неустойчивым и округлым айсбергам, склонным к переворачиванию, допускается применять буксирование методом "двойная петля" ("двойное обматывание"). Этот метод состоит в том, что свободный конец буксировочного троса вытравливают в воду, и судно (с находящимся на нем закрепленным концом) делает полтора обхода вокруг айсберга. Затем из воды вылавливают свободный конец троса и получают "двойную петлю", распределяющую тяговое усилие (или силу, приложенную к айсбергу) по всему периметру айсберга.

Предполагается, что в применении к небольшим неустойчивым айсбергам данный метод более предпочтителен, чем обычное буксирование на синтетическом плавучем канате. При плохой видимости следует проявлять особое внимание, чтобы не намотать канат на винты при повторном обходе айсберга.

К.12 Опыт буксировки айсбергов с помощью одного буксировочного каната показал, что в случае округлых и нестабильных айсбергов канат обычно соскальзывал с айсберга, и осуществить буксировку не удавалось. Поэтому выдвинута идея об использовании сети вместо буксирного троса. Теоретически, правильно спроектированная сеть будет облегать айсберг и распределять тяговое усилие выше и ниже центра сопротивления, уменьшая вероятность переворачивания айсберга и соскальзывания сети.

Поскольку все предложенные сети разрабатывают для буксировки обломков айсбергов, для их использования достаточно судна с относительно небольшой тягой на швартовах. Остальное оборудование состоит из плавучего каната, стального троса, самой сети и лебедки с барабаном. Схема сети для транспортировки айсбергов приведена на рисунке К.3. Развертывание сети занимает порядка 45-60 мин.

1 - строп; 2 - буй; 3 - верхний канат; 4 - двухсторонний карабин; 5 - средний канат; 6 - нижний канат; 7 - двухсторонний карабин; 8 - петля; 9 - обвязка

Рисунок К.3 - Схема сети для буксировки айсбергов который изменяет направление его движения.

Технология установки сетей хорошо отработана в рыболовной отрасли, трудность заключается в их точном позиционировании относительно айсберга, а также в наличии тенденции к скручиванию и действию как единый канат. В некоторых случаях отмечается вмерзание сети в лед, что делает весьма трудным или невозможным ее подъем. Кроме того, сети чувствительны к размерам айсберга и могут намотаться на винт судна.

К.13 Необходимо отметить, что ограничением всех вышеперечисленных методов буксировки является наличие волнения моря и битого льда на акватории, поскольку эти факторы увеличивают как нагрузку на канаты, возникающую при буксировке айсберга, так и необходимое тяговое усилие судна буксира.

К.14 В настоящее время для изменения траектории (отведения) небольших масс льда используют два проверенных метода:

- воздействие струями гребных винтов;

- воздействие гидропушками.

Небольшие обломки айсбергов или торосистых образований могут быть отведены струями гребных винтов. При этом методе судно медленно кормой вперед приближается к айсбергу, а затем резко реверсирует движитель и ускоряется в обратном направлении. В этом случае винты отбрасывают в сторону айсберга большой объем воды, который изменяет направление его движения. Иногда приходится выполнять несколько попыток, чтобы достичь запланированного результата. Однако этот метод достаточно трудоемок и бывает малоэффективен, особенно, при волнении моря. Кроме этого необходимо учитывать определенный риск изменения пространственного положения айсберга при подходе судна, что может привести к аварийной ситуации.

К.15 Для изменения траектории движения небольших айсбергов также проведены эксперименты по использованию водяных пушек. Использована пожарная гидропушка производительностью 1 м ³/с при скорости воды в струе 54 м/с. Эксперимент показал, что данный метод может быть использован для небольших айсбергов массой до 60 000 т и в условиях волнения моря с высотой волны до 7 м при скорости ветра до 16 м/с. Предполагается, что применение гидропушки будет эффективным и при больших значениях высоты волн и скорости ветра. Однако наличие дрейфующего льда снижает эффективность этого метода, а отрицательные температуры воздуха могут вызывать брызговое обледенение судна.

К.16 Необходимо отметить, что в случае дрейфа айсберга в окружении морского льда высокой сплоченности буксировка айсберга в любом случае будет значительно осложнена или даже вообще невозможна.