CC BY
64
УДК 622.692.6
РАЗВИТИЕ СРЕДСТВ ДОСТАВКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ ПОСЛЕ ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ В СТРАНАХ ЕВРОПЫ _И США
А.И. ИВАНОВ, к.т.н., доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа Т.В. ДМИТРИЕВА, к.т.н., доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа O.A. МАКАРЕНКО, д.т.н., профессор кафедры транспорта и хранения нефти и газа ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия, 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1). E-mail: lvanov_ai@inbox.ru
В работе рассмотрено совершенствование систем автомобильного транспорта нефти и нефтепродуктов за рубежом. Показаны основные конструкции и развитие технологий транспорта нефти и нефтепродуктов наливом в автомобильные цистерны.
Ключевые слова: нефть, нефтепродукт, автомобильный транспорт, цистерна.
В послевоенные годы система снабжения горючими и смазочными материалами в США и Западной Европе основывалась на перевозке нефтепродуктов автомобильным транспортом. Развитая система автомобильных дорог с твердым покрытием в США обеспечивала доставку нефтепродуктов на значительные расстояния «от ворот до ворот». При этом использовались самые различные средства транспорта: автомобили-цистерны, прицепы-цистерны, полуприцепы-цистерны, комбинированные цистерны, эластичные контейнеры. Цистерны в основном имели цилиндрическое и эллиптическое сечение (рис. 1).
Наряду с новыми транспортными средствами использовались и цистерны довоенной постройки. Цистерны устанавливались практически на все модели грузовиков, выпускаемых на автозаводах США. На многих автоцистернах продолжал сохраняться стиль стримлайн (рис. 2).
Цилиндрические цистерны были более простыми в конструктивном отношении и обладали преимуществом, выражающимся в том, что при определенном объеме они имели наименьшую поверхность, что позволяло сократить количество потребляемого материала и удешевляло их производство. Цилиндрические цистерны были наиболее целесообразны при перевозке и разгрузке жидкостей под давлением. Недостатком цилиндрической формы являлась большая высота и высокое местоположение центра тяжести по сравнению с остальными типами цистерн. Для уменьшения этого недостатка цилиндрические цистерны обычно располагали с некоторым наклоном назад (рис. 3).
Эллиптические цистерны позволяли обеспечить более низкое местоположение центра тяжести, но были несколько сложнее в производстве, что повышало их стоимость по сравнению с цилиндрическими (рис. 4).
Прямоугольные цистерны были наиболее простыми в изготовлении, но при этом более металлоемкими. При движении такие цистерны испытывали значительные
|Рис. 1. Автопоезд «Ричфилд Ойл компани», Портленд, 1946 год. Фото из коллекции Кена Гоуди
| Рис. 2. Бензовоз компании «Стандард Ойл» модели
«Интернешнл Ди»
I
Рис. 3. Бензовоз компании «Транспорт Стерлинг» для перевозки бензина. Фото из коллекции Гарри Мортона
динамические нагрузки. Прямоугольные цистерны не получили большого распространения (рис. 5).
Способ крепления цистерны на шасси требовал тщательного конструктивного подхода, так как жесткость цистерны больше жесткости шасси. Целесообразным являлось крепление цистерны в трех точках: жестко сзади в двух местах и впереди на продольном шарнире, благодаря чему нагрузки, скручивающие раму, не передавались на корпус цистерны. Однако при этом на заднюю часть рамы действовали большие концентрированные нагрузки, а передняя ее часть имела наименьшую жесткость. Для увеличения жесткости корпуса цистерны на продольный изгиб ее днище усиливалось продольными брусьями. В США и большинстве стран Западной Европы кабина устанавливалась над двигателем, и рама базового шасси не наращивалась. На автомобилях-цистернах не устанавливались специальные кабины управления и ящики для шлангов, все специальное оборудование крепилось сбоку или спереди, а рукава закреплялись на самой цистерне при помощи кронштейнов или в специальных трубах. Горловина располагалась не выше габаритной высоты кабины. На некоторых автомобилях-цистернах устанавливалось электрическое дистанционное переключение насоса на режим всасывания, нагнетания и в нейтральное положение.
В этот период на большинстве автоцистерн, в частности на голландских автомобилях ДАФ, применялась пневматическая система подвески, обеспечивающая возможность необходимого регулирования жесткости от движения с грузом к порожним рейсам.
Несмотря на то, что особых требований к весу автомобилей не существовало, для повышения экономичности предпочтительно было уменьшать вес элементов корпуса и механизмов. Снизить вес на десятки фунтов позволило применение алюминия для изготовления картера маховика, крышки привода, кожуха коробки переключения передач и топливных баков. Применялся алюминий и при изготовлении автомобильных подвесок.
Для повышения грузоподъемности автомобилей, транспортирующих нефтепродукты в странах Западной Европы, в 1950-1960 годах широко использовали легкие алюминиевые сплавы при изготовлении цистерн, а также изготавливались цистерны безрамной конструкции. Автомобили-цистерны безрамной конструкции отличались тем, что у них при отсутствии рам роль несущего элемента выполняли сами резервуары. Прочность резервуара повышалась путем устройства различного рода ребер жесткости.
Автоцистерны, изготовленные из легкого алюминиевого сплава, при той же прочности, весили в два раза меньше, чем стальные. Тем не менее алюминиевые цистерны получили широкое распространение, несмотря на более высокую стоимость (примерно в 1,5 раза дороже цистерн, изготовленных из малоуглеродистых сталей). Достаточно широкое развитие получило изготовление цистерн из нержавеющей стали.
Наличие хороших дорог в США и Западной Европе в 1950-1970 годах способствовало широкому использованию автоцистерн для перевозки нефтепродуктов. Наряду с обычными автоцистернами большое распространение получили прицепы и полуприцепы различной
■ Рис. 4. Автопоезд компании «Интернешнл»
|Рис. 5. Бензовоз компании «Петролеум транспорт». Фото из коллекции Гарри Мортона
■ Рис. 6. Цистерна компании «Вестил»
1
вместимости. С применением прицепов и полуприцепов объем перевозимых нефтепродуктов превысил 15 м3 (рис. 6).
Они изготавливались как обычной конструкции (рамные), так и безрамные. Для изготовления цистерн использовалась сталь, алюминий, и в этот же период начали внедряться цистерны из пластических масс. Наибольшее распространение получили реактопла-сты, к которым относились феноло-формальдегид-ные, эпоксидные и полиэфирные смолы с различными наполнителями.
Сравнительная характеристика материалов, применяемых для изготовления автоцистерн, приводится в табл. 1.
Малая масса пластиковых материалов, простота и легкость их обработки, достаточная прочность и относительно низкая стоимость по сравнению с традиционными конструкционными материалами из металлов заинтересовали изготовителей автомобильных цистерн и контейнеров-цистерн. Были учтены также и высокие теплотехнические свойства пластмасс, возможность использования их для теплоизоляции перевозимых грузов, а также высокая химическая стойкость многих пластиков при контакте с различными жидкими продуктами вплоть до агрессивных нефтехимических веществ (рис. 7).
Во Франции в 1950-1970 годы автомобильный транспорт выполнял самый большой объем перевозок нефтепродуктов как с НПЗ и баз импортных нефтепродуктов, так и с распределительных нефтебаз. Основу парка автомобильных цистерн во Франции составляли цистерны на полуприцепах (в 1976 году их было 7859 общей вместимостью 229,2 тыс. м3) и цистерны на автомобильных шасси (соответственно 4094 и 48,8 тыс. м3), а число цистерн на прицепах было невелико - всего 142 (2505 м3). Для перевозки нефтепродуктов также использовалось небольшое количество эластичных резинотканевых резервуаров на бортовых автомобилях. Нефтеналивной парк автомобильных цистерн-полуприцепов и прицепов обслуживали 7297 тягачей.
Налив нефтепродуктов в автоцистерны производился на специальных пунктах налива на НПЗ и наливных эстакадах нефтебаз. В этот период налив нефтепродуктов производился через верхние горловины цистерн с применением различного типа стояков и эстакад (рис. 8).
В 80-е годы начинается промышленное внедрение в практику сливно-наливных операций на НПЗ и нефтебазах технологии нижнего налива автомобильных цистерн. Нижний налив - это заполнение автоцистерн нефтепродуктами через систему арматуры, расположенную под днищем автоцистерны.
В начале 1940-х годов возник ряд проблем, связанных с верхним наливом нефтепродуктов. Это прежде всего
Таблица 1
Сравнительная характеристика материалов, применяемых для изготовления автоцистерн
Показатели Полиэфирные жгуты Полиэфирные материалы Конструкционная сталь Алюминий
Удельный вес, г/см3 1,8-1,9 1,5-1,6 7,8 2,7
Максимальное растягивающее усилие, кгс/см2 6000-8500 15002400 4200-4900 700-2500
Удельное растягивающее усилие, кгс/см2 3100-4500 10001500 540-640 260-950
Максимальное сжимающее усилие, кгс/см2 3500-4200 1750 3500-4700 700-1050
Максимальное изгибающее усилие, кгс/см2 8000-10500 21002500 4200-4550 700-1750
Упругость, кг/см 3,8 1,1 2,5 1,1
Теплопроводность, ккал/мчас°С 0,37 0,17-0,24 40 178
накопление значительного заряда статического электричества, а также безопасность оператора, осуществляющего контроль за заполнением, и еще проблема загрязнения окружающей среды и перевозимого нефтепродукта.
Широкое распространение технологии нижнего налива долгое время сдерживалось трудностями коренного переоснащения новым оборудованием и приборами автоматики как самих пунктов налива, так и действующего парка автомобильных цистерн: требовались крупные единовременные капитальные затраты.
Лишь со второй половины 70-х годов, когда в условиях мирового энергетического кризиса особую остроту приобрела проблема экономии нефти и нефтепродуктов и как ее следствие - проблема борьбы с потерями углеводородов, темпы внедрения способов нижнего налива транспортных цистерн ускорились. Их стали широко применять в США и других промышленно развитых странах.
Во Франции фирмы «Эльф» и «Тоталь», а также местные филиалы транснациональных нефтяных компаний «Экссон», «Шелл», «Бритиш петролеум» и др. к началу 80-х годов построили либо переоборудовали из старых 36 нефтезаводских и нефтебазовых сливно-на-ливных пунктов с технологией нижнего налива и довели
I
Рис. 8. Одновременный налив трех бензовозов компании «Мак», 1950 год. Фото из коллекции Мартина Фиппарда
Рис. 9. Принципиальная схема оборудования автоматизированного наливного пункта и транспортной цистерны для технологии нижнего налива под слой нефтепродуктов
Рис. 10. Образцы алюминиевых автоцистерн-полуприцепов: а - на 5 отделений, 32 м3; б - на 5 отделений, 34 м3; в - на 4 отделения, 33,3 м3; г - на 4 отделения 32 м3
парк автомобильных цистерн, пригодных для этого, до 2000 машин. На этих пунктах в основном применяли два способа нижнего налива, различающихся по принципам измерения уровня взлива нефтепродукта в отсеке цистерны: при помощи уровнемеров-термисторов или оптоэлектронных сигнализаторов двух уровней взлива.
Ниже приведена принципиальная схема оборудования автоматизированного наливного пункта и транспортной цистерны для технологии нижнего налива под слой нефтепродуктов (рис. 9).
Нижний налив осуществлялся в полностью загерметизированную цистерну, поэтому из нее почти не происходило испарения углеводородов. Опыт эксплуатации первых установок нижнего налива и экспериментальные исследования, проводившиеся в США и других странах, показали, что при наливе транспортных цистерн под слой нефтепродукта потери углеводородов от испарения оказываются в два раза меньше, чем при наливе открытой струей через верхний люк цистерны (соответственно 0,05 и 0,1% объема отгрузки). Для повышения устойчивости автомобильной цистерны в движении предлагалось (по результатам исследований) применять в ней герметично разделенные отсеки. При перевозке нефтепродуктов с большой плотностью это позволяло не заполнять один-два отсека при условии
полного заполнения продуктом остальных. В данном случае важное значение имело равномерное распределение нагрузки на ведущие оси. Вместе с тем отмечается, что применение герметичных отсеков удорожает цистерну, снижает ее полезную вместимость за счет устройства внутренних перегородок, усложняет проведение сливно-наливных операций и тем самым повышает эксплуатационные расходы.
При доставке нефтепродуктов разным заказчикам в одной цистерне рекомендовалась очередность опорожнения отсеков четырехсекционной цистерны-полуприцепа для снижения вероятности ее опрокидывания в движении (вариант цистерны с овальным поперечным сечением) за счет регулирования допустимых углевых колебаний -нефтепродукт сливается поочередно из второго, третьего, первого и четвертого отсеков.
Для повышения устойчивости цистерны-полуприцепа большой вместимости предлагалось увеличивать количество ее герметичных отсеков до пяти. Для двух- и трехосных цистерн-полуприцепов важное значение имело правильное распределение нагрузок от жидкости в отсеках на оси седельного тягача и полуприцепа. В частности, рекомендовалось целиком заполнять продуктом первый и пятый отсеки. Большую устойчивость имели цистерны-полуприцепы при удалении ведущих осей колес седельного
Рис. 11. Проект цистерн нового типа
Рис. 13. Проекты разного типа кузовов
тягача от осей полуприцепа на максимально большое расстояние.
В1970-1990 годы существенно увеличивается вместимость как автоцистерн, так и полуприцепов, входящих в состав автопоезда (рис. 10).
В 1980-2000 годы разрабатывались и перспективные проекты автоцистерн. В августе 1988 года компанией «Юниверсал» был предложен проект создания цистерн нового типа для перевозки топлив для установки на существующие колесные базы (рис. 11).
Авторами проекта предусматривалось увеличение стоимости производства цистерны в сравнении с традиционной на 15-20%, но с увеличением стоимости закладывалось и увеличение жизненного цикла до 30 лет, а срок гарантии безотказной работы должен был составлять 20 лет.
Помимо создания цистерны закладывалось и создание новой колесной базы (рис. 12).
Предусматривался и выпуск разного типа кузовов и цистерн для расширения транспортных возможностей (рис. 13).
Проект планировалось осуществить в несколько этапов, каждый из которых делился на несколько фаз. Первый этап описывался в трех фазах, включающих в себя создание чертежей и компьютерных моделей, а также создание прототипа будущей машины. Компанией «Юниверсал» планировалось ввести в проект инвестиции в размере 2,5 млн долларов для первого этапа. К сожалению, данный проект так и не был реализован.
В США и других странах, где требовалось осуществлять транспортировку нефтегрузов на большие расстояния, нашли свое применение «горбы», представляющие собой цистерну, установленную на колесной базе тягача, осуществляющего перевозку прицепов (рис. 14).
I
Рис. 14. Автопоезд «Фрешлайнер». «Горб» позволял перевозить дополнительно 900 галлонов бензина. 1978 год. Фото из коллекции Мартина Фиппарда
Свое название такие цистерны получили по функциональному назначению, схожему с горбом верблюда. «Горб» позволяет принять дополнительный объем топлива, который используется на собственные нужды тягача, позволяя ему проходить расстояния значительно большие, чем могут преодолеть традиционные тягачи.
Технология поучила широкое распространение в Австралии, Швеции, Канаде и, конечно, в США, где она была разработана в 1950-х годах. «Горбы» различаются формой и объемом, что обуславливается конструкцией самого тягача и требованиями к проходимым расстояниям.
В Австралии весьма популярны дорожные поезда (РоасШатэ), в число которых входят и автоцистерны для перевозки нефтепродуктов. Наибольшее количество таких автопоездов используется в округе Северная Территория. Там можно встретить автопоезда, состоящие
Рис. 15. Автопоезд компании «БалкТранс»
Рис. 16. Разгруженный полуприцеп гибридного типа с плоской формой верхней образующей, как элемент автопоезда, после разгрузки. (Фото из коллекции Ника Лазаруса)
из семи прицепов в которых перевозится до 190 т груза, но наибольшая часть автопоездов перевозит по 115 т груза (рис. 15).
Элементы состава оставляют в пунктах назначения по ходу маршрута, а сам поезд продолжает свое следование. Это позволяет сократить расход топлива и нагрузку на тягач за счет того, что не производится транспорт порожних цистерн. Отсоединенные полуприцепы разгружаются и ожидают доставки в пункты налива. Доставка осуществляется тем же тягачом - он собирает оставленные элементы постава на обратном маршруте (рис. 16).
В настоящее время происходит возвращение к сглаженным формам стиля стримлайн и ярким краскам для привлечения потребителей. Одним из таких современных бензовозов является «Хайвэй Хиро» компании «Мерседес Бенц».Оригинальное оформление этого бензовоза выполнено с применением аэрографии (рис. 17).
■ Рис. 17. «Хайвэй Хиро» компании «Мерседес Бенц»
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мягкие резервуары для нефтепродуктов «Марстон» (Великобритания) // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1984. № 3. С. 11-12.
2. Коваленко В.Г. Транспортные и заправочные автомобильные цистерны для дорожных перевозок опасных грузов: Альбом МАДИ. - M. 1997. 66 с.
3. Старков М.В. Системы транспорта нефтепродуктов с НПЗ во Франции // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1979. № 1. С. 19-23.
4. Liêgeoils Е. Les transports pêtroliersvontêvoluer/ Е. Liêgeoils // Pêtroleinformations. 1990. No. 1662. P. 13-14. Le maxi-code pétrolier: actualitêetavenir // Pétrole et Techniwues, 1989. No. 348. P. 10-21.
5. Genovese, Peter (2004). «Full-service gas stations». In Lurie, Maxine N.; Mappen, Marc. Encyclopedia of New Jersey. Piscataway, New Jersey: Rutgers University Press, p. 295. ISBN 0-8135-3325-2
6. Hank's Truck Pictures. Available at:http://www.hankstruckpictures.com/
7. The Old Motor. An entertaining & Informative vintage automobile internet magazine. Available at:http://theoldmotor.com/
8. Just A Car Guy. Available at: http://justacarguy.blogspot.ru/
9. Vintage Garage. Available at: http://vintagegarage.co.uk
THE DELIVERY MEANS DEVELOPMENT OF PETROLEUM PRODUCTS DURING THE YEARS
AFTER THE SECOND WORLD WAR IN EUROPEAN COUNTRIES AND THE USA
IVANOV A.I., Cand. Sci. (Tech.), Associate Prof., Department of Transport and Storage of Oil and Gas
DMITRIEVA T.V., Cand. Sci. (Tech.), Associate Prof., Department of Transport and Storage of Oil and Gas
MAKARENKO O.A., Dr. Sci. (Tech.), Prof., Department of Transport and Storage of Oil and Gas
Ufa State Petroleum Technological University (USPTU) (1, Kosmonavtov St., 450062, Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia).
ABSTRACT
The paper considers the improvement of road transport systems of oil and oil products abroad. The basic design and
technology development of transportation of oil and petroleum products In bulk tank trucksare shown.
Keywords: oil, petroleum products, motor vehicle, tank truck
REFERENCES
1. «Marston» flexible tanks for petroleum products. Transport i khraneniye nefteproduktov i uglevodorodnogo syr'ya, 1984, no. 3, pp. 11-12. (In Russian).
2. Kovalenko V.G. Transportnyye i zapravochnyye avtomobil'nyye tsisterny dlya dorozhnykh perevozok opasnykh gruzov [Transportation and refueling mobile tanks for road carriage of dangerous goods], Moscow, Al'bom MADI Publ., 1997, 99 p.
3. Starkov, M.V. The transportation system of petroleum products from refineries in France. Transport i khraneniye nefteproduktov i uglevodorodnogo syr'ya, 1979, no. 1, pp. 19-23. (In Russian).
4. Liêgeoils E. Les transports pêtroliersvontêvoluer. Pêtroleinformations, 1990, no. 1662, pp. 13-14. Le maxi-code pétrolier: actualitêetavenir. Pétrole et Techniwues, 1989, no. 348, pp. 10-21.
5. Genovese, Peter (2004). «Full-service gas stations». In Lurie, Maxine N.; Mappen, Marc. Encyclopedia of New Jersey. Piscataway, New Jersey: Rutgers University Press, p. 295. ISBN 0-8135-3325-2
6. Hank's Truck Pictures. Available at: http://www.hankstruckpictures.com/
7. The Old Motor. An entertaining & informative vintage automobile internet magazine. Available at: http://theoldmotor.com/
8. Just A Car Guy. Available at: http://justacarguy.blogspot.ru/
9. Vintage Garage. Available at: http://vintagegarage.co.uk/
