История развития газовозов

Первые сведения о перевозках сжиженных газов морем относятся к 1929-1931 гг., когда компания Shell временно переоборудовала танкер «Megara» дедвейтом около 11 тыс. тонн в судно для перевозки сжиженного газа и построила в Голландии судно «Agnita» дедвейтом 4,5 тыс. тонн, предназначенное для одновременной перевозки нефти, сжиженного газа и серной кислоты.

Танкер «Agnita»На судне «Agnita» в 12 грузовых танках было установлено 12 вертикальных цилиндрических цистерн, выступающих над верхней палубой. Пространство в танках, не занятое цистернами, заполнялось нефтепродуктами. Главным двигателем служил дизель, позволявший судну развивать скорость около 13 узл. Танкер «Agnita» перевозил сжиженные газы с острова Кюрасао (Карибское море) в западноевропейские страны. Во время второй мировой войны это судно погибло.

Широкое развитие морские перевозки сжиженных газов получили лишь после окончания второй мировой войны. Первоначально для перевозок использовались суда, переоборудованные из танкеров или сухогрузных судов. Так, в 1947 г. был переоборудован танкер «Esso el Salvador». Корпус танкера удлинили на 4,2 м и в 8 грузовых танках установили 8 горизонтальных цилиндрических цистерн длиной 6,1 и диаметром 4,5 м. Общая вместимость цистерн составляла 780 м3. Остальное пространство в танках заполнялось нефтью. После переоборудования танкер имел следующие основные элементы:

  • Длина между перпендикулярами: 77,7 м
  • Ширина: 13,9 м
  • Осадка: 4,5 м
  • Дедвейт: 2270 т
  • Скорость хода: 10 узлов

Судно «Esso el Salvador» эксплуатировалось в Карибском море.

В 1947—1949 гг. для норвежских судовладельцев было переоборудовано несколько сухогрузных судов в суда для перевозки сжиженных газов. Переоборудование заключалось в том, что в трюмах этих судов устанавливались вертикальные цилиндрические цистерны, горловины которых выводились на верхнюю палубу. Количество устанавливаемых в трюмах судна цистерн достигало 68. Примером может служить судно «Mundogas West», переоборудованное в 1947 г. из американского стандартного сухогрузного судна типа С1-А постройки 1944 г. В трех носовых и двух кормовых трюмах судна установили 68 вертикальных цилиндрических цистерн общей вместимостью 6250 м3. Цистерны устанавливались по четыре в ряд. При этом две средние выступали над верхней палубой, а у бортовых на палубу выводились лишь горловины. Судно имеет следующие основные элементы:

  • Длина между перпендикулярами: 119 м
  • Ширина: 18,3 м
  • Осадка: 7,5 м
  • Дедвейт: 5440 т
  • Водоизмещение: 11900 т

Главным двигателем служит паровая турбина мощностью 4450 л. с., позволяющая судну развивать скорость хода 14 узлов.

Круг стран, заинтересованных в развитии морских перевозок газа, из года в год расширялся. В 1952 г. во Франции в экспериментальных целях был переоборудован танкер «Shellphalte» дедвейтом около 3,5 тыс. т. В центральном танке этого судна была установлена цилиндрическая цистерна для бутана. В 1962 г. на этом судне установили изолированную цистерну для перевозки газа в охлажденном состоянии.

Танкер-газовоз «Rasmus Tholstrup»Первым специально спроектированным газовозом явилось построенное в 1953 г. в Швеции для датских судовладельцев судно «Rasmus Tholstrup», которое имеет следующие основные элементы и характеристики:

  • Длина между перпендикулярами: 45,9 м
  • Ширина: 10,1 м
  • Осадка: 3,65 м
  • Дедвейт: 445 т
  • Грузовместимость: 670 м3
  • Скорость хода эксплуатационная: 10,5 узлов

Сжиженный газ перевозится на судне в 12 вертикальных цилиндрических цистернах, установленных в трюме в два ряда. Цистерны, диаметром 3,3 и высотой 7,1 м, рассчитаны на давление 28 кг/см2, толщина обшивки цистерн 34 мм.

Главный двигатель судна — дизель MAN максимальной мощностью 520 л. с. при 375 об/мин.

Первые газовозы как специальной постройки, так и переоборудованные из судов других типов, предназначались для перевозки сжиженных нефтяных газов (пропана и бутана) и аммиака в цистернах высокого давления. Накопленный опыт проектирования, постройки и эксплуатации первых газовозов позволил перейти к поискам наиболее выгодных способов транспортировки названных газов.

В 1959 г. во Франции был построен газовоз «Descartes», перевозивший сжиженный газ в изолированных горизонтальных цилиндрических цистернах комбинированным способом, т. е. под небольшим давлением с соответствующим охлаждением.

В конце 1961 г. в Японии был построен газовоз «Bridgestone Maru», предназначенный для перевозки сжиженного газа, охлажденного до температуры кипения, в восьми изолированных танках.

Перевозки метана, который может сохраняться в сжиженном состоянии лишь в условиях глубокого охлаждения (до минус 161° С), начались значительно позже, чем перевозки бутана, пропана и аммиака. Экономические и технические исследования возможности транспортировки метана в сжиженном виде на судах начались в 1950 г., когда американцами был разработан проект перевозки сжиженного метана на специальных баржах по р. Миссисипи из Луизианы к холодильникам скотобоен в Чикаго. В 1954 г. закончилась постройка первых двух барж. Однако разрешение на их эксплуатацию получено не было, и они в течение почти пяти лет использовались для проведения всевозможных экспериментов и испытаний по программе, включающей океанские перевозки сжиженного метана.

Проведенные исследования позволили выработать предварительные требования к конструкции судов, перевозящих газы при низкой температуре, и приступить к постройке экспериментального судна для перевозки сжиженного метана.

В 1958 г. на верфи в г. Мобил (США) началось переоборудование сухогрузного судна «Normarti» в судно для перевозки метана. Переоборудование проводилось в соответствии с временными требованиями Береговой охраны США и было согласовано с Американским бюро судоходства и Английским Регистром Ллойда. Стоимость переоборудования судна составила около 3 млн. долл. В начале 1959 г. первое судно для перевозки метана, получившее название «Methane Pioneer», с грузом около 2000 тонн сжиженного газа на борту вышло в рейс из США в Англию. Судно совершило 7 опытных рейсов с грузом сжиженного метана.

Результаты первых семи рейсов экспериментального метановоза «Methane Pioneer»
Номер рейса Пройденное расстояние, мили Средняя скорость, узл. Время разгрузки, час Количество перевозимого метана, т Количество принимаемого баласта Суточное испарение газа, %
1 5064
5238
9,42
8,80
· 2224
86

2105
0,450
2 4919
5083
9,87
9,77
18 2224
130
1502
1500
0,450
3 4937
4768
10,33
9,52
18 2206
920
2100
0,440
4 4832
5183
10,60
10,93
12 2218
153
960
916
0,474
5 4899
5310
10,08
10,50
12 2228
184
917
917
0,490
6 5009
5560
9,25
9,19
27 1835
60
1363
2105
0,536
7 4965
5224
10,32
10,10
16 1357
896
1480
0,480

В процессе переоборудования судна с целью увеличения его грузоподъемности была увеличена высота борта. Ухудшение начальной остойчивости из-за этого компенсировалось во время рейсов приемом водяного балласта в цистерны двойного дна.

Сжиженный метан перевозился на судне в пяти изолированных цистернах из алюминиево-магниевого сплава, установленных в двух трюмах.

В феврале 1962 г. начались испытания французского экспериментального судна «Beauvais», переоборудованного из американского стандартного сухогрузного судна типа «Liberty» и предназначенного для опытных перевозок сжиженного метана.

Целью переоборудования являлась проверка в условиях эксплуатации различных конструкционных материалов, применяемых для изготовления цистерн, а также проверка различных теплоизоляционных материалов, насосов и т. п. На судне были установлены три цистерны — прямоугольной, цилиндрической и сложной формы (так называемой многодолевой). Общая емкость этих цистерн составила около 700 м3. Прямоугольная и цилиндрическая цистерны были изготовлены из алюминиевого сплава AG-4, а многодолевая — из стали с 9%-ным содержанием никеля. В качестве изоляции испытывались различные измельченные и пористые материалы, бальзовое дерево и асбест.

После завершения экспepиментальных работ во Франции и в Англии началось строительство метановозов.

В Советским Союзе перевозки сжиженного газа начались в декабре 1960 г., когда в первый рейс вышел танкер «Фрунзе», переоборудованный для одновременной перевозки нефти и аммиака. Переоборудование танкера заключалось в установке на палубе железнодорожных цистерн для аммиака, закрепленных на специальных фундаментах с седлами.

Танкер «Фрунзе» является серийным танкером типа «Казбек» и имеет следующие основные элементы:

  • Длина между перпендикулярами: 138 м
  • Ширина: 19,2 м
  • Высота борта: 10,4 м
  • Осадка: 8,5 м
  • Мощность главных двигателей: 4000 л.с.
  • Скорость хода: 13 узлов

Железнодорожные цистерны для аммиака в количестве 21 единицы размещены на судне тремя группами. Первую группу разместили в нос от средней рубки, вторую и третью — в корму. В связи с установкой цистерн непосредственно на палубе, надводный борт судна был увеличен до 3,0 м (против 1,9 м у однотипных танкеров, перевозящих нефть и нефтепродукты) и установлен неизменным как для зимних, так и для летних условий. Суммарный вес цистерн составил 420 тонн. Для нормальной удифферентовки и обеспечения судну достаточной остойчивости в носовой балластный отсек принято 110 тонн постоянного балласта. Дедвейт и грузоподъемность танкера «Фрунзе» в процессе переоборудования изменились следующим образом:

Характеристика До переоборудования После переоборудования
Дедвейт, т 11800 9490
Грузоподъемность, т
     по нефти 10290 7000
     по аммиаку 560-580

Установленные на судне цистерны, характеризуются следующими данными:

  • Длина: 9990 мм
  • Диаметр: 2600 мм
  • Толщина стенок: 26 мм
  • Рабочее давление: 20 кг/см2
  • Пробное гидравлическое давление: 30 кг/см2
  • Емкость: 51 м3
  • Вес: 20 т

В каждую цистерну можно принять 26–28 т жидкого аммиака.

Первые специализированные газовозы «Кегумс» и «Краслава», построенные по заказу Советского Союза в Японии, вступили в строй в 1965 г. Каждое судно перевозит в четырех сферических цистернах примерно по 1000 тонн сжиженных газов (пропана и бутана).

Три основных типа судов для пepевозки сжиженных нефтяных газов и аммиака:

  • с прочными цистернами, рассчитанными на перевозку газа, сжиженного путем повышения давления при нормальной температуре;
  • с изолированными цистернами, рассчитанными на перевозку газа, сжиженного путем некоторого повышения давления с соответствующим охлаждением;
  • с изолированными цистернами, рассчитанными на перевозку газа, сжиженного путем охлаждения до температуры кипения при нормальном давлении.

Суда для перевозки сжиженного бутана и пропана, а также аммиака обычно объединяют под общим названием «Суда для перевозки сжиженных нефтяных газов» (Liquid Petroleum Gas – LPG-carriers), так как физико-химические свойства аммиака, хотя он и не входит в состав попутных нефтяных газов, близки к свойствам пропана и бутана.

По форме устанавливаемых на судно цистерн газовозы могут быть разделены на суда, оборудованные цилиндрическими, сферическими и прямоугольными цистернами.

Поскольку природный газ представляет собой в основном метан (содержание до 98%), то и суда для перевозки метана обычно называют судами для перевозки сжиженного природного газа (Liquid Natural Gas – LNG-carriers). К этим же судам можно отнести суда для перевозки сжиженного этана и этилена, т. к. их свойства довольно близки к свойствам метана.

Источник: С.И. Логачев, М.М. Николаев - «Суда для перевозки сжиженных газов» (Ленинград, Издательство «Судостроение», 1966)