МурманшельфИнфо. 2009, N 5.

V V Рисунок 2. Структура пузырькового шлейфа. Таблица 1. Характеристики плавучести судов. по законам турбулентных струй. Харак- терной особенностью турбулентной струи является малость поперечных составляющих скорости в любом сече- нии струи, по сравнению с продольной скоростью. Давление в струе, как пока- зывают опыты, практически неизменно и равно давлению в окружающем про- странстве. В рассматриваемом случае это давление будет определяться глуби- ной расположения сечения струи. На поверхности жидкости газожид- костная струя создает выпуклость с мак- симальным возвышением над общим уровнем в точке полного погашения скорости жидкости. В этом месте верти- кальная составляющая скорости равна нулю (жидкость растекается в горизон- тальном направлении). При таком тече- нии происходит интенсивная дегазация струи в связи с тем, что вертикальная составляющая скорости жидкости ста- новится равной нулю, а относительная скорость всплывания пузырей сохра- няется. Таким образом, радиус потен- циально опасного пятна с пониженной плотностью жидкости в районе выхода струи на поверхность практически не изменяется [3, 4]. Распространение шлейфа сопрово- ждается значительным изменением плотности среды. В случае попадания морских плавучих объектов в зону пу- зырьковой среды происходит суще- ственное снижение сил поддержания, сопровождающееся изменением их плавучести и устойчивости. В общем случае негативное воздействие пузырь- кового шлейфа может быть оценено по первому из указанных параметров, т. е. по степени снижения плавучести объ- екта. где V – объем непроницаемой части корпуса судна, расположенный выше ва- терлинии, V – объемное водоизмещение судна. Величина запаса плавучести зависит от типа и назначения судна. В таблице 1 представлены основные характеристи- ки плавучести некоторых типов судов. На основании представленных в та- блице данных можно сделать заключе- ние о том, что для оценки опасности для судна необходимо знать три характери- стики: тип судна, его размеры и значе- ние параметра газосодержания. Этот показатель может быть определен по формуле: b = , где k g – объемная концентрация газа, соответственно, чем меньше значение параметра b, тем больше в струе коли- чества газа, тем опаснее становится шлейф. Если параметр газосодержания на поверхности меньше критических вели- чин, указанных в таблице, и длина судна сопоставима с диаметром пятна выхода шлейфа на поверхность, то существует опасность потери плавучести. На основании представленной модели разработаны алгоритм и программа для выполнения расчетов на ЭВМ. На рисун- ке 3 представлены результаты расчета для случая укладки газопровода на глу- бине 400 метров при давлении в месте разрушения 15 МПа. Полученные зави- симости достаточно хорошо согласуются с результатами численного моделирова- ния, выполненного на основании систе- мы балансных соотношений в работе [5]. Поскольку параметр концентрации в районе выхода струи на поверхность для газопроводов всех рассмотренных диаметров лежит в диапазоне от 20 до 40, то на основании сопоставления данных с величинами, приведенными в таблице 1, можно сделать вывод о том, что разрыв трубопроводов Штокманов- ского месторождения на глубинах свы- ше 100 – 150 метров не представляет опасности для судоходства с точки зре- ния потери плавучести. Реальную опасность представляет случай разрыва морского трубопровода на глубинах менее 100 метров. Однако, учитывая то, что основная трасса мор- ского трубопровода ШГКМ - Териберка проходит на глубинах 200 – 300 м, угро- за для потери плавучести возникает на относительно коротком участке. Это обстоятельство должно учитывать- ся как при проектировании, так и при эксплуатации морского трубопровода, ограничивая по возможности длительное нахождение судов непосредственно над трубопроводом. ÿíâàðü 2009 № 5 ÌóðìàíøåëüôÈíôî 51 4,00 - 2,00 4,88 - 1,27 1,27 - 0,61 9,00 - 4,00 Наибольшее безопасное значение параметра газосодержания Тип судна Запас плавучести, % Максимальная объемная концентрация газа, % Сухогрузные суда Нефтеналивные суда Пассажирские суда и военные корабли Подводные лодки в надводном положении 25 - 50 20 - 80 80 - 150 12 - 25 20 - 33 17 - 44 44 - 62 10 -20 , ЗП = x 100%