Рис 3. Преимущества и недостатки трубопроводного транспорта
Трубопроводы имеют несколько составных элементов, в том числе:
трубы, предназначенные для транспортировки продукта;
эстакады, колонны, стойки, лотки, подставки, подкладки - направляющие и поддерживающие элементы трубопроводов;
насосные и компрессорные станции, осуществляющие поддержание необходимого давления в трубах;
фланцы, штуцера, муфты и др. - используемые в разъемных соединениях элементы трубопроводов;
фасонные детали, предназначены для изменения направления потока (отводы) или диаметра трубопровода (переходы); устройства ответвлений (тройники и тройниковые соединения), а также закрытия свободных концов трубопровода (заглушки или днища);
компенсаторы, применяемые для защиты трубопровод от дополнительных нагрузок, возникающих при изменении температуры;
трубопроводную арматуру, представляющую собой конструктивно обособленные устройства управления, предназначенные для включения и отключения, распределения, смешивания или сброса транспортируемого продукта.
Трубопроводный транспорт представляет собой трубопровод из сварных, как правило, стальных труб различного диаметра с антикоррозийным покрытием и насосных станций, расположенных на трубопроводе через каждые 100—140 км и работающих в автоматическом режиме. При перекачке газа на трубопроводе также устанавливают через каждые 200 км компрессорные станции для сжатия (сжижения) газа, что повышает производительность перекачки.
К устройствам трубопроводного транспорта относятся также линейные узлы для соединения и разъединения параллельных или пересекающихся магистралей и перекрытия отдельных участков, в том числе при ремонте или авариях. В комплекс технического оснащения входят также средства связи для передачи информации, обеспечивающей функционирование всей системы, и сооружения для изменения физического состояния нефти или газа, например для поддержания определенного уровня температуры, очистки газа и т.д.
Расширение сети трубопроводов вызвано, в том числе, необходимостью снятия перевозки нефти и нефтепродуктов с железнодорожного, речного и автомобильного транспорта. Грузонапряженность нефтепроводов составляет 7,3 млн. т-км/км, а железной — примерно 16,0 млн. т-км/км. Естественно, необходимо расширение сети газопроводов как единственного экологически безопасного и экономически целесообразного способа транспортировки газа.
Технология работы трубопроводного транспорта характеризуется непрерывностью перекачки грузов. Для повышения производительности трубопровода, а иногда и просто для осуществления перекачки (например, особо вязких сортов той же нефти), возникает технологическая необходимость изменения физико-химических свойств грузов, так как температурный режим, или вязкость, либо другие особенности при их добыче могут отрицательно влиять на производительность подвижного состава. Поэтому в отдельных случаях необходимо осуществлять подогрев или понижение температуры, обезвоживание, смешение, дегазацию (разложение отравляющих веществ, выделяемых химическими соединениями, до нетоксичных продуктов) и другие действия. Например, сорт парафинистой нефти подогревается до 50°С, различные газы требуют разной температуры для сжижения (бутан сжижается при -48°С, пропан — при -45°С, а аммиак — при -33°С).
Трубопроводные конструкции и системы находят широкое применение практически во всех отраслях народного хозяйства. Трубопроводы относятся к категории энергонапряженных объектов, отказы которых сопряжены, как правило, со значительным материальным и экологическим ущербом. Многочисленные отказы на технологических трубопроводах, транспортирующих пожаро-взрывоопасные продукты, ядовитые компоненты и токсичные среды, приводят к локальным и масштабным загрязнениям окружающей среды, создают повышенный риск с точки зрения безопасности персонала и населения. Особую остроту приобретает проблема надежности и экологической безопасности в системах магистрального трубопроводного транспорта газа, нефти и нефтегазопродуктов, аммиакопроводов и других продуктопроводов. Отказ магистрального трубопровода, проявляющийся в местной потере герметичности стенки трубы, трубных деталей или в общей потере прочности в результате разрушения, приводит, как правило, к значительному экологическому ущербу с возможными непоправимыми последствиями для окружающей природной среды.
Конструктивная надежность как свойство трубопроводной конструкции должно удовлетворять экологическим критериям, поскольку полная или частичная утрата трубопроводом его работоспособности неизбежно сопровождается отрицательным воздействием на окружающую среду. Таким образом, расчетные модели конструктивной надежности трубопроводов должны строиться с учетом экологических ограничений. Количественной мерой таких ограничений должны быть значения предельных допустимых воздействий, оцениваемых по всем компонентам окружающей природной среды, находящимся в контакте с трубопроводом.
Наибольшую потенциальную опасность для окружающей среды представляют магистральные трубопроводы, являющиеся линейно-протяженными объектами с высоким уровнем экологической опасности. Поэтому поиск эффективных путей, направленных на гарантированное обеспечение конструктивной надежности трубопроводов, — весьма актуальная задача с высокой экологической ответственностью.
К основным технико-экономическим особенностям и преимуществам трубопроводного транспорта относят: возможность повсеместной прокладки трубопроводов; массовость размеров перекачки; самую низкую себестоимость транспортировки (если принять среднюю себестоимость перевозок на транспорте за 100%, то на трубопроводном транспорте она составит 30%, на железнодорожном — 80%, на автомобильном — 1600%); полную герметизацию, что дает абсолютную сохранность качества и количества грузов; полную автоматизацию операций по наливу, сливу и перекачке; меньшие капитальные первоначальные вложения; независимость от климатических условий, а также отсутствие отрицательного воздействия на окружающую среду при соответствующей изоляции и малочисленность обслуживающего персонала. Основной недостаток — узкая специализация по видам грузов.
Главной проблемой в развитии трубопроводного транспорта следует считать дальнейшее увеличение сети трубопроводов для увеличения размеров перекачки и возможности переключения грузопотоков с других видов транспорта. Грузонапряженность нефтепроводов составляет более 7,3 млн. т-км/км (для сравнения — на железной дороге 16,0 млн т-км/км; на речных путях — 1,8 млн т-км/км). Необходимо развитие сети газопроводов как единственно возможного, безопасного и экономически выгодного вида транспорта газа.
Одной из основных технических проблем является проблема повышения провозной способности трубопроводов. Зависимость провозной способности нефтепровода от диаметра трубы может быть проиллюстрирована следующими цифрами: при диаметре 720 мм — 15 млн. т в год; 1020 мм — 45 млн. т;. 1420 мм — 75 млн. т. В нашей стране основная сеть трубопроводов имеет диаметр до 1020 мм. Удельные капитальные вложения снижаются от увеличения диаметра. Например, использование труб диаметром 1420 мм дает уменьшение капиталовложений на 20%, а по эксплуатационным расходам — на 30% от уровня затрат при диаметре 1020 мм. Трубы диаметром 1420 мм при давлении в 10 МПа позволяют повысить производительность на 40%, а при давлении 12 МПа — в 2 раза. При диаметре труб 1600 мм и давлении 7,6 МПа провозная способность трубопровода может увеличиваться вдвое, а при диаметре 2000 мм — в 3—4 раза по сравнению с диаметром 1020 мм. Однако стоимость трубы и ее транспортировки к месту укладки возрастает значительно, поэтому эксперимент прокладки труб диаметром 2500 мм не дал положительного результата.
Повысить провозную способность можно, увеличив давление в трубах, но для этого требуются многослойные трубы, что удорожает их стоимость. Увеличение провозной способности может достигаться также прокладкой вторых линий. Производительность транспортировки газа в сжиженном состоянии повышается в 3—4 раза, но из-за повышения его химической активности требуются легированные стали для изготовления труб. Природный газ из скважин имеет температуру около 40°С и его необходимо охлаждать до температуры фунта. Разрабатывается метод охлаждения газа до температуры минус 70—75°С с теплоизоляцией труб, что также повысит пропускную способность газопроводов. Производительность может быть повышена при ликвидации турбулентности, снижающей скорость транспортировки. Для этого применяют искусственные водоросли , разбивающие поток жидкого груза.
Морской транспорт. География морского транспорта в странах СНГ и в мире
Морской транспорт — вид водного транспорта. К морскому транспорту относится любоесудно, способное передвигаться по водной поверхности (морей,океанови прилегающих акваторий), а также просто находиться на плаву и выполнять при этом определенные функции, связанные с перевозкой, перевалкой, хранением, обработкой различных грузов; перевозкой и обслуживаниемпассажиров.
Морским транспортом перевозится большая часть грузов по всему миру. Особенно это касается наливных грузов, таких как сырая нефть, нефтепродукты, сжиженныйгази продукты химической промышленности наливом. Второе место по объему перевозок морским транспортом занимаютконтейнеры.Суда-контейнеровозывытеснили с рынка универсальные суда, так как в стандартный 20- или 40-футовый контейнер может быть помещен любой груз от иголок до автомобилей. Притом время обработки таких судов снижено в десятки раз, благодаря унификации транспортной системы всего мира в отношении контейнерных перевозок. Немалую роль играет механизация и информационное обеспечение транспортных процессов.
Также к специализированным судам, которые предназначены для перевозки одного или нескольких видов груза, можно отнести суда-автомобилевозы, рефрижераторные суда, скотовозы, тяжеловозы, навалочные (балкеры),лихтеровозы,буксирныеи т. д.
В зависимости от задач и рода груза, суда обладают соответствующими характеристиками, которые отражают их автономность, грузоподъемность, методы погрузки-выгрузки, скоростные данные; способность противостоять погодным условиям, ограничения по району плавания, способность проходить ПанамскимилиСуэцкимканалами (panamax и handymax), сохранять температурные и атмосферные режимы грузовыхтрюмов.
Линейные суда— суда, которые курсируют по определенному маршруту между несколькими портами по расписанию.
Трамповые суда (англ.tramp — бродяга) составляют половину единиц мирового флота, занимаются свободной перевозкой случайных, попутных грузов. Они не привязаны к определенным географическим точкам и не обременены долгосрочными контрактами на перевозку.
Пассажирские судаипаромызанимают отдельную нишу в перевозках морским транспортом. Чаще всего являются линейными. К ним со стороны контролирующих органов предъявляются очень высокие требования по конструкции и снабжению.
В настоящее время морской транспорт является неотъемлемой частью мировой транспортной системы.
Морской транспорт и его деятельность регулируется как национальными законами, так и международными нормативными документами, конвенциями и правилами, выполнение и соблюдение которых строго контролируется со стороны всех стран-участников, подписавших определенные обязательства.
Особенно большое внимание уделяется экологии и безопасности мореплавания. Учитывая тот объем груза, который может перевезти одно судно за один раз, морской транспорт нельзя назвать медленным.
Рис.4. Преимущества и недостатки морского транспорта
Техническая основа морского транспорта представляет собой совокупность вещественных элементов транспортного производства, прежде всего средств труда, а также общих материальных условий производства, в единстве с уровнем его организации и технологии.
Решающим и необходимым элементом материально-технической базы морского транспорта является техника – искусственно созданные материальные системы, в единстве с технологией и организацией производства.
По признаку функций, выполняемых в транспортном производстве, в составе материально-технической базы морского транспорта выделяют следующие основные элементы:
Морской транспортный флот – совокупность судов, предназначенных для перемещения грузов и пассажиров по морским путям от порта погрузки до порта выгрузки (посадки – высадки).
Судном называется плавающее сооружение, способное нести на себе определенную нагрузку и предназначенное для транспортировки пассажиров, грузов и других специальных целей.
Как плавающее сооружение судно должно обладать рядом особых качеств, называемых мореходными качествами. Оно должно быть прочным, водонепроницаемым и иметь минимальный вес.
Чтобы судно могло успешно выполнять функции в соответствии с его назначением, оно должно удовлетворять ряду эксплуатационных и экономических требований: иметь достаточную грузоподъемность и грузовместимость, быть простым и дешевым в постройке, ремонте и эксплуатации, обладать долговечностью, представлять удобства для размещения экипажа и выполнения специальных функций, связанных с эксплуатацией, и т. д.
Современное судно — весьма сложное инженерное сооружение. Судостроение, бывшее когда-то искусством, в настоящее время является отраслью техники, базирующейся на выводах ряда специальных технических дисциплин: корабельной архитектуры, теории корабля, строительной механики корабля.
Морские суда разделяются на два основных класса: гражданские, военные, называемые кораблями военно-морского флота. Гражданские суда разделяются на следующие основные типы: транспортные — для перевозки груза и пассажиров; промысловые — для добычи, переработки, хранения и доставки продуктов морского лова; служебные — для обслуживания различных нужд, возникающих при эксплуатации флота; суда технического флота — для обслуживания транспортных и промысловых судов, портов, морских путей; спортивные.
К показателям, характеризующим состояние транспортного флота, относятся: число судов и тоннаж флота, структура флота по эксплуатационному назначению (специализация) судов, грузоподъемность и скорость, приспособленность для грузовых операций, возраст судов, уровень автоматизации, тип СЭУ.
Сложность внутренних и внешних связей системы «морской транспорт» определяет необходимость соответствующего хозяйственного механизма управления, отражающего специфику отрасли. Хозяйственный механизм управления морским транспортом учитывает следующие особенности:
территориальную разобщенность низовых производственных единиц – морских транспортных судов и, как следствие, необходимость развитой системы связи;
всемирную сферу деятельности морского транспорта, которая требует специальных методов учета и прогнозирования деятельности зарубежных предприятий и организаций;
недостаточную полноту и достоверность информации о грузах, подлежащих перевозке;
подверженность частым воздействиям непрогнозируемых факторов – политических, экономических, гидрометеорологических, военных.
Конечный результат производственного процесса на транспорте – перемещение грузов и людей.
Комплекс операций в результате, которого осуществляется перевозка и перегрузка грузов (пассажиров) – составляет на транспорте основное производство – основная эксплуатационная деятельность – рейс.
Продолжительность рейса судна включает в себя ходовое и стояночное время. Ходовое время зависит от протяжённости рейса и скорости хода судна, стояночное - от производительности погрузочно-разгрузочных средств, а также уровня организации обслуживания судна в портах.
Различают простые, сложные и круговые рейсы. При перевозке грузов или пассажиров между двумя портами рейс судна называют простым. При перевозке грузов между несколькими портами, в каждом из которых производится погрузка или выгрузка, рейс называют сложным. Если судно перевозит груз между двумя или несколькими портами и возвращается в порт первоначального отправления, то такой рейс называется круговым.
География морского транспорта в странах СНГ и в мире. Морской транспорт обеспечивает 80% перевозок между странами и значительную часть внутренних грузов прибрежных стран. Средняя дальность перевозок грузов на нем во много раз выше, чем на железнодорожном транспорте. Перевозки на большие расстояния обеспечивают минимальные затраты на тонну транспортируемого груза. Более 40% общей массы перевозимых грузов составляют сырая нефть и нефтепродукты. На долю сухих грузов (железная руда, зерно, уголь, бокситы, глинозем, фосфаты) приходится 25%. Другие грузы в основном представлены генеральными или тарно-штучными товарами высокой степени обработки.
Для характеристики тоннажа морского флота используется два показателя: валовая (полная) вместимость, измеряемая в брутто-регистровых тоннах (бр.рег.т.) и грузоподъемность (масса груза, которую может принять судно) – измеряется в тоннах-дедвейт (дедвейт – полная грузоподъемность судна).
Наибольший тоннаж зарегистрирован под флагами Панамы и Либерии. Под их “удобным” флагом плавают суда многих стран мира. «Удобный» флаг имеют также Кипр, Сомали, Сингапур, Багамские острова и др. страны. Уменьшение флота Японии, Норвегии, Великобритании, Франции, Германии в основном связано с переводом их судов под «удобные флаги», которые нередко называют и флагами «удобной регистрации». Плавание под «удобным флагом» позволяет судовладельцам экономить на нологах, заработной плате моряков и обеспечении безопасности судов.
В международном судоходстве существуют две основные формы организации перевозок – линейная (регулярная) и трамповая (нерегулярная, от анг. tramp – бродяга). Трамповое судоходство зависит от наличия грузов и осуществляется на основе договоров фрахтования (фрахт – плата за перевозку грузов) судна.
Мировое судоходство обслуживается более чем 2000 морских портов. Большинство из них расположено на берегах Атлантического океана и его морей. Главный показатель величины порта – его грузооборот. Основная часть мирового морского грузооборота приходится на порты Атлантического и Тихого океана, причем доля последнего заметно растет. Азиатские морские порты обрабатывают больше грузов, чем порты любого другого региона мира. Самые крупные универсальные порты мира – Роттердам (Нидерланды), Сингапур, Шанхай (Китай), Нагоя, Токио-Иокагама (Япония), Новый Орлеан, Нью-Йорк (США).
Специализация ряда государств на добыче и поставках на мировой рынок нефти, каменного угля, железной руды привела к образованию крупных специализированных портов. Порт Тубаран (Бразилия) специализируется на вывозе железной руды, Ричардс-Бей (ЮАР) – угля, Рас-Таннура (Саудовская Аравия) – нефти.
Очень большое значение для морских перевозок имеют морские проливы и каналы, которые существенно сокращают морские пути.
Пролив Ла-Манш (Английский канал) – самый грузонапряженный в мире. В сутки через него проходит до 500 судов. Через Кильский канал, хотя он и не глубокий, ежегодно проходит до 80 тысяч небольших судов. Гибралтарский пролив ежесуточно пропускает 140 судов.
Крупнейшим каналом мира является Суэцкий, через который ежегодно проходит 18 тысяч судов. Его длина 193 км, ширина 190-365 м. Он сокращает во много раз путь от Персидского залива до портов Западной Европы (по сравнению с морским путем вокруг Африки). Небольшая глубина (всего 20 м) не позволяет проходить через него крупным танкерам, в связи с этим предусмотрена его реконструкция.
Столь же важен Панамский канал, открывающий путь из Западной Европы к портам тихоокеанского побережья США и других стран американского региона. Его длина 82 км, ширина 150 м, глубина от 13 до 26 м, однако он имеет 6 шлюзов, что очень замедляет движение судов. Канал пропускает за год 13-15 тысяч судов.
Авиационный транспорт. Элементы техники и технология работы транспорта
Авиационный транспорт - самый быстрый и в то же время самый дорогой вид транспорта. Основная сфера его применения - пассажирские перевозки на расстояниях свыше тысячи километров. Также осуществляются и грузовые перевозки, но их доля очень низка. В основном авиатранспортом перевозят скоропортящиеся продукты и особо ценные грузы, а также почту. Во многих труднодоступных районах авиатранспорту нет альтернатив. В таких случаях, когда в месте посадки отсутствует аэродром, используют не самолёты, а вертолёты, которые не нуждаются в посадочной полосе.
Главная функция авиационного транспорта — перевозка пассажиров на дальние расстояния. Соответственно на него приходится около четверти пассажирооборота в дальнем сообщении, а среднее расстояние перевозок составляет 1800 км. Авиационный транспорт является единственным круглогодично действующим в северо-восточной части страны, когда там замерзают реки и моря.
В состав авиационного транспорта входят предприятия воздушного транспорта, осуществляющих перевозку пассажиров, грузов, багажа, почты, аэрофотосъемки, сельскохозяйственные работы, а также аэропорты, аэродромы, аэроклубы, транспортные средства, системы управления воздушным движением, учебные заведения, ремонтные заводы гражданской авиации и другие предприятия, учреждения и организации независимо от форм собственности, обеспечивающие работу авиационного транспорта.
К землям авиационного транспорта относятся земли, предоставленные в пользование под:
аэропорты, аэродромы, обособленные сооружения (объекты управления воздушным движением, радионавигации и посадки, очистные и другие сооружения), служебно-технические территории со зданиями и сооружениями, обеспечивающими работу авиационного транспорта;
вертолетные станции, включая вертолетодромы, служебно-технические территории со всеми строениями и сооружениями;
ремонтные заводы гражданской авиации, аэродромы, вертолетодромы, гидроаэродромы и другие площадки для эксплуатации воздушных судов;
служебные объекты, обеспечивающие работу авиационного транспорта.
Рис 5. Преимущества и недостатки авиационного транспорта
Подвижным составом воздушного транспорта , являются самолеты, вертолеты, планеры.
Самолет - это аппарат, полет которого становится возможным благодаря взаимодействию силы тяги двигателя и подъемной силы крыла, которое возникает во время движения. Самолет состоит: из планера, тяговых двигателей, шасси, и комплекса агрегатов, приборов, которые обеспечивают функционирование всех систем самолета и управления.
Подвижным составом воздушного транспорта , являются самолеты, вертолеты, планеры.
Самолет - это аппарат, полет которого становится возможным благодаря взаимодействию силы тяги двигателя и подъемной силы крыла, которое возникает во время движения. Самолет состоит: из планера, тяговых двигателей, шасси, и комплекса агрегатов, приборов, которые обеспечивают функционирование всех систем самолета и управления.
Вертолёт — винтокрылый летательный аппарат, у которого подъёмная и толкающая силы на всех этапах полёта создаются одним или несколькими несущими винтами с приводом от одного или нескольких двигателей.
По своему целевому предназначению вертолеты подразделяются на четыре основных класса: боевые, разведывательные, многоцелевые и транспортно-десантные. Отдельно иногда выделяются машины для выполнения специальных задач.
Боевые (ударные) вертолеты - это вертолеты, несущие на борту разнообразное вооружение и предназначенные в первую очередь для борьбы с танками, другими бронированными машинами и оказания непосредственной (огневой) поддержки подразделениям сухопутных войск на попе боя.
Разведывательные вертолеты - это, согласно современной американской трактовке, легкие вертолеты, предназначенные для ведения воздушной разведки, наблюдения за полем боя, обнаружения целей и выдачи данных целеуказания боевым вертолетам, наземным огневым средствам и общевойсковым командирам, обеспечения управления и связи.
Многоцелевые (общего назначения) вертолеты предназначены для обеспечения воздушной мобильности войск, что предполагает их применение в первую очередь для высадки тактических десантов и их эвакуации, доставки войск и предметов материально-технического обеспечения на поле боя, проведения поисково-спасательных операций, эвакуации раненых.
Транспортно-десантные (транспортные) вертолеты - это средние и тяжелые машины, используемые главным образом для транспортировки средств тылового обеспечения войск при ведении боевых действий.
В особый класс выделяются вертолеты специального назначения, предназначенные для решения специфических задач с применением радиоэлектронного оборудования.
Планер — безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полёте за счёт аэродинамической подъёмной силы, создаваемой на крыле набегающим потоком воздуха. Планёром или планером также называют несущую конструкцию летательного аппарата.
Современные планёры отличаются большим разнообразием: начиная от сверхлёгких, весом в десяток килограммов и скоростью полёта чуть больше скорости лошади, и заканчивая космическими челноками, стартовой массой более 100 тонн и скоростью на орбите 28 тыс. км/ч — любой крылатый космический корабль снижается в атмосфере и садится в режиме планёра, хотя по своим лётным характеристикам мало напоминает обычный планёр.
Основные элементы летательного аппарата:
Крыло — создаёт при поступательном движении самолёта необходимую для полёта подъёмную силу за счёт возникающей в набегающем потоке воздуха разницы давлений на нижнюю и верхнюю поверхности крыла: давление на нижнюю поверхность самолётного крыла больше чем давление на верхнюю его поверхность. На крыле располагаются аэродинамические органы управления (элероны, элевоны и др.), а также механизация крыла — то есть устройства, служащие для управления подъемной силой и сопротивлением самолёта.[2][6]
Фюзеляж — предназначен для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования, а также для крепления крыла, оперения, шасси, двигателей и т. п. (является как бы «телом» самолёта). Известны самолёты без фюзеляжа (например — «летающее крыло»).
Оперение — аэродинамические поверхности, предназначенные для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолёта. Для управления самолётом на оперении располагают отклоняемые поверхности — аэродинамические рули (руль высоты, руль направления), или же делают поверхности оперения цельноповоротными.
Шасси — система опор, необходимых для разбега самолёта при взлёте, пробега при посадке, а также передвижения и стоянки его на земле. Наибольшее распространение имеет колёсное шасси. Также известны конструкции шасси с лыжами, поплавками, полозьями. В СССР осуществлялись эксперименты с гусеничным шасси и шасси на воздушной подушке. Многие современные самолёты, в частности большинство самолётов военного назначения, а также пассажирских самолётов, имеют убираемое шасси.
Силовая установка самолета, состоящая, вообще говоря из двигателя и движителя (например, воздушного винта) — создаёт необходимую тягу, которая, уравновешивая аэродинамическое сопротивление, обеспечивает самолёту поступательное движение.
Системы бортового оборудования — различное оборудование, которое позволяет выполнять полёты при любых условиях. Приблизительно последние 30-40 лет бортовая электроника является наиболее умным, сложным и дорогостоящим оборудованием, превосходящим по стоимости всю остальную конструкцию самолёта.