Строительство подводных плавучих и придонных платф

«Строительство подводных плавучих и придонных платформ
для добычи полезных ископаемых
на шельфе и глубоководном дне Мирового Океана»
   

     Технический очерк

     Друзья  земляне!

Аннотация

         В настоящем очерке дается краткое описание строительных технологий, позволяющих возводить разнообразные сооружения в морской воде. Базовыми материалами являются суперкомпозиты, представляющими собой новый класс конструкционных строительных материалов. Суперкомпозиты обладают всеми необходимыми свойствами для надежного и долговечного строительства в специфической и агрессивной среде, какой является морская вода. Описываются также совершенно новые возможности в освоении гидросферы Земли по всему ее объему, возможности в освоении шельфа и глубоководного океанского дна, которые открывают морские строительные технологии. В частности, это  возможность строительства подводных плавучих и придонных платформ для добычи полезных ископаемых на шельфе и глубоководном дне Мирового Океана. Основой конструирования и сборки подводных платформ различных назначений, в том числе и для добычи полезных ископаемых, является специально разработанная суперкомпозитная ячеистая строительная система Краснова. Впервые добыча всех видов полезных ископаемых из морских подводных месторождений становится доступной, надежной, экологически безопасной, экономически целесообразной.

Введение. На пороге Аквацивилизации

        В освоении Мирового Океана, в освоении его сырьевых, энергетических, биологических и прочих ресурсов объективно заинтересованы все государства мира, все Человечество. В ближайшие десятилетия научно-технический прогресс сконцентрируется на задачах, связанных с освоением основного тела гидросферы Земли - Мирового Океана. Мир стоит на пороге эры Аквацивилизации. Колонизация Мирового Океана – это важнейшая стратегическая цель Человечества.
       С неизбежностью начнут возникать подводные аквагорода с десятками миллионов обитателей в каждом. Мировой Океан позволяет создать комфортные условия обитания на планете сотням миллиардов жителей. Акваурбанизация - новая фаза освоения Человечеством планеты Земля.   
        Какие же объекты, какого типа и вида предстоит строить? В самом общем виде можно выделить два базовых типа подводных объектов: подводные платформы и подводные линейные сооружения. Подводные платформы – это локализованные объекты различного назначения, например, подводный порт, подводное предприятие, подводное поселение или город. Подводные платформы по своему назначению могут быть узкоспециализированными, широкопрофильными или универсальными. Приведем в краткий перечень возможных назначений подводных платформ:

• Подводное сырьевое добывающее предприятие;
• Подводная научно-исследовательская океанологическая, гидрологическая, геофизическая, геологическая и т.д. база;
• Подводное поселение или подводный город;
• Подводный завод, в частности, по переработке рыбы и других морских продуктов;
• Подводная гидроэлектростанция на морских течениях;
• Подводный логистический комплекс;
• Подводная топливозаправочная станция для кораблей;
• Подводное нефте- или газохранилище;
• Подводный порт  для надводных и подводных кораблей с транспортными тоннелями между дном и поверхностью, дном и сушей.
• Подводный туристический и развлекательный комплекс;

       Подводные платформы могут иметь разные уровни надежности и живучести. Особо важные подводные платформы могут иметь повышенную надежность, вплоть до уровня гарантированного выживания при глобальных катастрофах. Устойчивые к гигантским волнам, которые могут возникнуть в Мировом Океане вследствие падения метеоритов, такие подводные платформы могут обеспечить  решение глобальной проблемы сохранения Человечества.
       Создавая подводные платформы различного назначения, отдельные государства или группы государств могут совместно либо индивидуально решать свои  стратегические задачи, такие, например, как:
• компенсация дефицита общей территории или прибрежной территории,
• обеспечение выхода в Мировой Океан,
• обеспечение постоянного присутствия в заданном районе Мирового Океана;
• разработка подводных месторождений и обеспечение промышленности сырьем,
• обеспечение населения продуктами питания,
• развитие и использование гидроавиации, морского и военно-морского флота,
• развитие новых видов транспорта и транспортных систем,
• получение энергии.
       Начало строительства подводных платформ и начало освоения дна Мирового Океана – это вопрос ближайшего времени. Безусловно, в условиях такой активности произойдет перераспределение  между технологическими лидерами сначала акватории Мирового Океана, потом дна Мирового Океана, а затем и его ресурсов.
        Подводные линейные сооружения – это вытянутые объекты, имеющие большую протяженность, например, подводный транспортный тоннель, подводный коллектор для прокладки трубопровода, подводный водовод. Указанные сооружения могут не только лежать на дне, но и находиться в плавучем подводном положении. Например, подводный плавучий транспортный тоннель мог бы обеспечить преодоление наземными транспортными средствами водной преграды практически любой ширины. С помощью подводного плавучего тоннеля можно обеспечить надежную транспортную связь с удаленными от материка подводными платформами на шельфе. В отличие от тоннелей под морским дном плавучий тоннель может быть смонтирован из фрагментов, собранных на стапеле на берегу или наплаву. Фрагменты затапливаются и пристыковываются к строящемуся тоннелю. По окончании строительства вода из тоннеля откачивается. Позиционирование тоннеля на заданной глубине ниже зоны волнообразования может быть обеспечено системой якорения.
        Подводный плавучий коллектор предназначен для защиты размещенных в нем труб и кабелей от механических нагрузок и воздействия морской воды. Подводный коллектор обеспечивает полную защиту трубопроводов и кабельных линий от коррозии и обрастания, непрерывный автоматизированный контроль технического состояния по любым заданным параметрам, благоприятный температурный режим, высокую надежность и долговечность. Подводный коллектор также может быть позиционирован на заданной глубине. Подводные водоводы большого диаметра позволяют обеспечить непрерывную транспортировку значительных количеств воды на значительные расстояния. Водоводы позволят обеспечить пресной водой огромные территории, плавучие острова, надводные и подводные платформы любого назначения. Водоводы также можно позиционировать на определенной глубине.

Основное препятствие и его преодоление

        Основное препятствие, существующее до сих пор в решении этих грандиозных задач – недостаточность в развитии строительных технологий. Современные технологии в строительстве основаны на двух конструкционных материалах. Это сталь и железобетон, также содержащий сталь. Фундаментальные недостатки этих материалов: высокий удельный вес, подверженность коррозии, низкая технологичность. У железобетона к указанным недостаткам добавляются еще два:  собственная водопроницаемость и недостаточно высокая прочность на растяжение при изгибе. Конструкции из этих материалов в опосредованном виде сохраняют их недостатки и приобретают дополнительные. К ним относятся низкая технологичность, низкая удельная конструкционная прочность,  высокая массивность и высокая ресурсоемкость в изготовлении и эксплуатации. Сооружения из указанных конструкций в опосредованном виде сохраняют все перечисленные недостатки и также приобретают дополнительные. К ним относятся  значительные ограничения, накладываемые по разным причинам на форму и габариты сооружения, низкая локальная и общая прочность и надежность сооружения, низкая долговечность и высокая ресурсоемкость в течение жизненного цикла сооружения.
Наконец, сами строительные технологии в опосредованном виде предопределены физико-технологическими свойствами конструкционных материалов. Для стали это рубка, резка, штамповка, гибка, сварка, токарная и фрезерная обработка, сверление, клепка или посадка на болтовые соединения, защита сварного соединения, нанесение антикоррозионной защиты. Для железобетона это резка и вязка стального арматурного каркаса, сборка-разборка опалубки, приготовление, доставка и заливка тяжелого монолитного бетона в опалубку, уплотнение и выдержка бетона до момента набора распалубочной прочности, гидроизоляция. Очень многодельно, долго, затратно. Требует много специализированного  оборудования и множества специалистов многочисленных профессий с высокой квалификацией.

Экономические предпосылки

      Для начала широкомасштабного и активного освоения Мирового Океана нужны экономические, технические и технологические предпосылки. Экономической предпосылкой колонизации Мирового Океана является сам факт наличия  гигантских по масштабам морских месторождений полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.
      Примером таких месторождений является Штокмановское газоконденсатное месторождение. Открыто в 1988 году. Расположено в центральной части шельфовой зоны российского сектора Баренцева моря. Глубина моря составляет 340 м. До ближайшего берега 550 км. Начальные геологические запасы оцениваются в 3,9 трлн. м3 газа и 56 млн. т газового конденсата. Добыча с надводных платформ крайне затруднительна из-за природно-климатических и физических условий: ледяные поля большой мощности, высота волн — до 27 м, годовой диапазон температур от ;50 до +33 °C, наличие айсбергов весом до 4 млн. тонн. Единственным разумным, экономичным и надежным вариантом освоения такого месторождения является, по нашему мнению, строительство подводных газодобывающих платформ.
         Другой пример - месторождение в Средиземном море Leviathan (Левиафан), открытое 29 декабря 2010 года. Месторождение расположено примерно в 130 км от побережья северного израильского города Хайфа. Оценочно месторождение содержит около 450 млрд. м куб. природного газа. Месторождение природного газа может тянуться в сторону ливанских территориальных вод. Активность на поверхности моря в виде строительства надводных газодобывающих платформ может провоцировать военные акции или даже террористические акты. В данном случае добыча может столкнуться с трудностями политического характера. Разумным и гораздо более безопасным вариантом является освоение месторождения с использованием подводных газодобывающих платформ.

Технические и технологические предпосылки

        Технической предпосылкой, по нашему мнению, должна явиться возможность экономичного, надежного строительства подводных платформ различного назначения и их размещения на заданной глубине в плавучем состоянии, а также размещения на шельфе или на глубоководном дне Мирового Океана.
       Технологической предпосылкой должно стать появление не только нового поколения конструкционных строительных материалов, избавленных от перечисленных выше недостатков,  но также новых строительных технологий, составляющих в целом новую строительную систему. Указанная система, во-первых, должна обеспечить свободу строительного формообразования, во-вторых, должна быть скоростной и экономичной, в-третьих, позволять строить в морской воде на любой глубине.
      Для надводного и подводного морского строительства за последние годы разработаны основы требуемой  специализированной строительной системы. В основе строительной системы лежат конструкционные строительные материалы нового поколения на основе цементного вяжущего. По своим физическим, технологическим и конструкционным свойствам они в десятки раз превосходят железобетон. Материалы получили название «Суперкомпозиты Краснова». Суперкомпозиты имеют прочность на растяжение при изгибе от 25 до 110 мПа. Они полностью водонепроницаемы, и им не нужна гидроизоляция. Они стойки к химически агрессивным средам, в частности, к морской воде. Их удельный вес составляет около 2 г/см куб. Строительная система в самом общем виде представляет собой сборку из мелкоразмерных листовых суперкомпозитных элементов ячеистых структур и фиксацию их специальным клеем. Основная технологическая операция - склеивание в паз.   Строительная система получила название «Суперкомпозитная ячеистая строительная система Краснова».

Суперкомпозитная ячеистая строительная система
для строительства подводных платформ и линейных объектов

         Суперкомпозиты – это новый класс конструкционных строительных материалов. По своей структуре и составу суперкомпозиты представляют собой композиционные материалы на основе неорганического вяжущего – цемента. Суперкомпозиты не только в десятки раз превосходят железобетон по всему спектру физических, технических и технологических характеристик. Суперкомпозиты, кроме того, обладают теми характеристиками, которыми железобетон не обладает, в частности, полной собственной водонепроницаемостью и стойкостью к такой химически агрессивной среде, как морская вода. Последнее означает, что суперкомпозиты не требую дополнительных мер по их гидроизоляции или повышению химической стойкости. Это очень важно именно для строительства сооружений и их последующей эксплуатации в морской воде.
        Но только одних свойств конструкционного материала, пусть и очень высоких, для подводного морского строительства не достаточно. Гораздо важнее оказываются свойства ячеистых структур, собираемых из листов этого материала. Традиционное строительство основано на следующей последовательности: материал – конструкция – сооружение. Конструкция изготавливается из материала, сооружение собирается, строится из конструкций. Новое строительство основано на следующей последовательности: материал – ячеистая структура – сооружение. Ячеистая структура представляют собой совершенно новое дополнительное звено в традиционной связке «материал – сооружение». Новое звено полностью меняет всю идеологию и философию конструирования и строительства.
       Ячеистая структура – это структурно организованный материал, или материал, организованный в структуру. Сооружение реализуется не из материала в виде сборки отдельных конструкций, а из материала в виде ячеистой структуры как единая целостная интегрированная  конструкция. В процессе сборки ячеистой структуры сооружение «выращивается» как единое целое без межконструкционных швов.
        Все требования в полном составе и в полном объеме к подводным глубоководным сооружениям могут быть удовлетворены только в  силовых ячеистых структурах. Именно высочайший уровень прочностных свойств ячеистых структур может обеспечить реализуемость подводного глубоководного строительства. Сплошные в теле несущие силовые конструкции из железобетона слишком тяжелы, слишком объемны, слишком непрочны. Рамные конструкции из стальных элементов недостаточно прочны, кроме того, не обеспечивают необходимой конструкционной жесткости и устойчивости сооружения в целом и его отдельных фрагментов. Поэтому основу морского строительства составляют сооружения принципиально нового типа, не имеющие сплошных в теле силовых элементов.
        Перечислим лишь некоторые важнейшие свойства суперкомпозитных ячеистых структур, собираемых из листовых элементов:
• Ячеистые структуры обладают способностью  выдерживать огромное гидростатическое давление, выдерживать значительное по величине гидростатическое обжатие, свойственное большим глубинам.
• Ячеистые структуры обладают способностью  перераспределять напряжения по всему своему объему, в частности, всему телу сооружения. В ячеистых структурах нет мест локальной концентрации напряжений. 
• Ячеистые структуры имеют высокий запас деформационной прочности.
• Ячеистые структуры обладают необходимой конструкционной жесткостью и устойчивостью.
• Ячеистые структуры обладают способностью выдерживать импульсные и периодические колебательные нагрузки, выдерживать очень сильный гидродинамический удар.
• Ячеистые структуры обладают способностью гасить в своем теле энергию вибраций, энергию колебаний, энергию удара, энергию взрыва.
• Ячеистые структуры обладают высочайшей надежностью. В ячеистой структуре невозможно катастрофическое развитие трещин. Трещина, проходящая через всю ячеистую структуру, невозможна.
• Ячеистые структуры обеспечивают высокий уровень свободы строительного, конструкционного формообразования. Из ячеистых структур можно сформировать практически любую пространственную форму и реализовать силовую схему  требуемой конфигурации.
• Ячеистые структуры обладают высокой плавучестью. Ячеистые сооружения теряют плавучесть только в том случае, если их разбить буквально в щепки, вплоть до каждой ячейки.
        В предварительном плане разработаны уникальные ячеистые структуры для  формирования стенок корпуса подводных сооружений. Такие  стенки способны выдерживать внешнее гидростатическое давление в десятки и даже сотни атмосфер. Кроме того разработаны варианты многокорпусных подводных сооружений, обеспечивающих им исключительно высокую надежность и живучесть.
       Важнейшей особенностью подводных сооружений является их плавучесть, основанная на  существовании выталкивающей гидростатической силы Архимеда. Подводные сооружения могут опираться на дно, но на их фрагменты действует вертикальная сила, величина которой определяется весом воды, вытесненной фрагментами. Ячеистые структуры имеют пустоты, которые могут быть заполнены балластом. Это свойство ячеистых структур позволяет компенсировать всю выталкивающую силу или определенную ее часть. Благодаря этому свойству можно создавать у объектов с очень большими  габаритами нулевую плавучесть и очень точно управлять процессами их погружения и всплытия.
       В самом общем виде суперкомпозитная ячеистая строительная система представляет собой процесс сборки из отдельных суперкомпозитных листовых элементов ячеистых пространственных структур.  На основе этих структур осуществляется формирование силового  каркаса всего сооружения. Распределение сил и моментов сил в ячеистой структуре происходит гораздо более равномерно, чем в традиционных конструкциях и собранных из них сооружениях. В непрерывной ячеистой структуре нет узлов примыкания, нет швов, нет мест концентрации напряжений. Ячеистая структура всего сооружения всегда включена в работу как единое целое, независимо от того, какая часть сооружения нагружается. Это особое уникальное свойство ячеистых структур, присущее только им. В соответствии с нашими предварительными расчетами, только ячеистые структуры могут быть  пригодными для широкомасштабного подводного строительства, включая строительство на шельфе и глубоководном дне,. Именно ячеистые структуры обладают необходимой, очень высокой удельной конструкционной прочностью, надежностью и одновременно плавучестью. Как показывают оценки, нагрузки, которые будут испытывать подводные платформы, а также нагрузки на отдельные фрагменты их поверхности и объема, значительны по величине и разнообразны по своей природе. Традиционные стальные силовые рамные конструкции и железобетонные, сплошные в теле монолитные конструкции необходимыми прочностными свойствами ни по величине, ни по качеству не обладают. Именно по этой причине для строительства таких сооружений, как подводные платформы, тоннели, коллекторы, водоводы традиционные строительные системы, основанные на применении железобетонных и стальных конструкций, использованы быть не могут.

Подводные платформы

       Подводные платформы как сооружения по своим размерам могут быть как очень маленькими (несколько десятков м куб.), так и очень большими (десятки и сотни тысяч, миллионы м куб), могут иметь малую протяженность (единицы и десятки метров) и большую протяженность (километры). Добавим, что подводные транспортные сооружения могут иметь протяженность в тысячи км. Примером таких транспортных сооружений является плавучий или лежащий на дне (придонный) подводный транспортный тоннель, по которому могут перемещаться люди, автомобили, железнодорожный транспорт, конвейер. Другим примером является плавучий или лежащий на дне подводный коллектор. Он выполняет защитные и силовые несущие функции. В коллекторе могут быть проложены трубопровод, кабель линии оптоволоконной связи, кабель линии электропередачи и др.
       Подводные платформы могут состоять из нескольких объемов различной формы, расположенных друг относительно друга различным образом. Платформы и  составляющие их элементы могут иметь в объеме любую необходимую форму. Это связано с тем, что степень свободы подводного строительного формообразования в ячеистых суперкомпозитных структурах  весьма значительна.
        Подводные платформы могут располагаться недалеко от берега и на удалении в сотни и тысячи км. Платформы могут располагаться на неглубоком шельфе (глубина десятки и сотни метров), на заданной глубине в плавучем состоянии и на глубоководном дне (глубина тысячи метров) Мирового Океана.
       Подводные платформы могут располагаться в территориальных водах или в международных водах. Подводные платформы могут  располагаться в любой климатической зоне, включая крайние северные и южные широты.
        Подводные платформы могут быть стационарными, т.е. не предполагающими их перемещение, и мобильными, предполагающими их перемещение, с необходимыми силовыми средствами и системами автономного позиционирования и якорения. Подводные платформы могут образовывать компактные или распределенные по акватории группы сооружений с внутренней системой  транспортных подводных тоннелей.
       Подводные платформы могут быть обитаемыми и необитаемыми. Подводные обитаемые платформы могут быть полностью автономными со всей необходимой системой жизненного и функционального обеспечения.
       Корпуса особо надежных платформ должны представлять собой многослойную многооболочечную конструкцию. Каждая из оболочек или групп оболочек выполняет свою функцию, например, защитную от внешних недружественных воздействий. Разрушение такой оболочки, например, от столкновения с подводной лодкой или от взрыва мины или торпеды, не приведет ни к каким тяжелым последствиям или угрозам для всей платформы. Добавим, что ремонтопригодность ячеистых структур очень высока. Работы по разборке фрагментов разрушенной оболочки и восстановлению целостности оболочки могут быть роботизированы.
        Наиболее технологичным представляется строительство фрагментов платформ на стапеле на берегу или на плавучем стапеле непосредственно в открытом море. Готовые фрагменты могут буксироваться в надводном плавучем состоянии к месту установки платформы. Из  отдельных фрагментов собирается вся платформа или ее крупногабаритная часть. Далее собранная часть платформы затапливается и позиционируется на заданной глубине либо на дне. После сборки и установки платформы в заданном положении вода из объема платформы откачивается.
       Для сообщения между разнесенными в пространстве частями платформы могут быть собраны транспортные тоннели любого диаметра, а также защитные коллекторы для прокладки коммуникаций. Например, для теплоснабжения и электроснабжения платформы понадобится энергоустановка, которая в интересах безопасности может быть размещена в отдельном пространственном модуле. От этого модуля должны быть протянуты защитные коллекторы, внутри которых будут размещены линии теплопередачи и электропередачи. И транспортные тоннели, и защитные коллекторы должны выдерживать все те же внешние воздействия, что и платформа. По этой причине их строительство нужно будет осуществлять с использованием суперкомпозитной ячеистой строительной системы. В частности, стенки труб и коллекторов будут представлять собой многослойные ячеистые структуры. При необходимости  можно соединить транспортными тоннелями и коллекторами  платформы, находящиеся друг от друга на десятки километров, а также соединить любую платформу  с континентальной сушей. Для позиционирования на заданной глубине и в заданном положении подводных плавучих платформ, транспортных  тоннелей и коллекторов разработана система якорения, также выполняемая из суперкомпозитных  элементов.

Добыча полезных ископаемых с помощью подводных платформ

Схема добычи нефти и газа с применением подводных плавучих платформ изображена на рисунке. Основными являются следующие платформы:
• платформы для установки буровых вышек 3;
• платформа для проживания персонала 4;
• платформа для хранения газа и подготовки его к транспортировке 8.
      Все платформы имеют эллипсоидальный внешний корпус, выполненный  в виде нескольких вложенных оболочек ячеистой структуры с многослойным суперкомпозитным покрытием каждой. Конструкция корпуса позволит выдержать все виды подводных нагрузок на заданной глубине.  Ячеистые структуры должны быть заполнены балластом для компенсации выталкивающей силы.
     Буровые платформы 3 с установленными буровыми вышками 6 и оборудованием являются обслуживаемыми. Они соединены между собой и с платформой для проживания персонала 4 транспортными тоннелями 5. Буровых платформ на крупном подводном месторождении может быть много - сотни и тысячи. Поля буровых платформ могут занимать огромные территории. Для доставки персонала на эти платформы необходимо будет выстроить систему транспортных  подводных плавучих тоннелей со скоростным электротранспортом, путями, развязками, системой управления движением.
      Платформы для проживания персонала необходимы, чтобы упростить и ускорить доставку персонала на буровые платформы, организовать круглосуточное, надежное обслуживание буровых вышек, исключить зависимость от погодных и климатических условий, в частности, зависимость от ледовой обстановки в северных морях, организовать достаточно комфортные условия жизни персонала в течение вахтового срока.  Платформ для проживания персонала может быть много. Расстояние между ними может составлять величину, измеряемую и километрами, и десятками километров. Они должны быть соединены с буровыми платформами  и между собой транспортными тоннелями 18.
       На каждой жилой платформе должна быть предусмотрена автономная система длительного жизнеобеспечения, система доставки расходных материалов и веществ, система безопасности, система внешнего доступа, система пожаротушения, система эвакуации. Эвакуация должна иметь несколько альтернативных схем, например: эвакуация через транспортные тоннели, через вертикальный транспортный тоннель 17, эвакуация с помощью спасательных батискафов, если глубина размещения жилой платформы значительная: сотни и тысячи метров.  Вертикальные транспортные тоннели 17 могут использоваться для обслуживания жилых платформ, транспортировки грузов, воды и продуктов, смены вахт, эвакуации персонала. В случае сложной ледовой обстановки над одной из платформ всегда есть альтернатива использования вертикальных транспортных тоннелей других жилых платформ. Кроме того, совершенно не обязательно выводить вертикальные транспортные тоннели на поверхность. Вполне можно предусмотреть доставку персонала и грузов подводным лодками, а для перемещения с подводной лодки в транспортный тоннель и обратно создать технические средства в виде специальных шлюзов. Глубина размещения таких шлюзов должна быть ниже края слоя льда на поверхностности, ниже возможной глубины погружения тела айсбергов, но быть доступной для подводных лодок.
      Платформа для хранения газа и подготовки его к транспортировке 8 строится отдельно. Она обеспечивает демпфирование процесса добычи и процесса транспортировки. Транспортировка добытого газа (нефти) может осуществляться  по подводному газопроводу 9 и/или надводным морским транспортом. Очевидно, необходимы специальные подводные емкости для хранения добытого углеводородного сырья. Эти емкости должны располагаться на подводной платформе, которая обеспечит их защиту от любых внешних воздействий. На ней же может быть размещено оборудование по подготовке газа к транспортировке по подводному газопроводу. Емкости для перегрузки газа (нефти) в морской транспорт могут располагаться на плавучей платформе, расположенной близко к поверхности воды. Выбор подходящего варианта зависит от множества факторов, например, от погодных условий.
      Придонная платформа 13 относится непосредственно к буровому комплексу сооружений и выполняет ряд важнейших функций, в частности:
• к ней крепится запорная арматура устья скважины;
• к ней крепится оборудование аварийной заглушки скважины;
• к ней крепится защитная подводная плавучая колонна 15;
• к ней крепится система якорения одной или нескольких буровых платформ;
Придонная платформа может быть одной на нескольких буровых платформ или одной на каждую буровую платформу. Придонная платформа также выполняется с применением суперкомпозитной ячеистой строительной технологии. Платформа собирается на поверхности, затапливается вместе с установленным на ней и внутри нее оборудованием и устанавливается на подготовленное место на дне. По форме она может быть полуэллипсоидом с плоским днищем. Правильная и точная  посадка на тщательно подготовленную поверхность океанского дна обеспечит высокую силу гидростатического прижатия платформы ко дну.
       Вся многочисленная запорная арматура 11 на подводном добывающем комплексе  будет работать в полностью автоматическом режиме. Запорная арматура устья скважины обеспечивает штатные режимы работы скважины и позволяет управлять поступлением добытого газа (нефти) в систему хранения и подготовки в зависимости от условий работы газопровода или морского транспорта. Размещение на придонной платформе оборудования автоматической аварийной заглушки скважины не случайно. Это в первую очередь силовая привязка, которая при аварии по любому сценарию обеспечивает контроль над ситуацией и гарантированное прекращение работы скважины. К придонной платформе герметично крепится торец защитной подводной плавучей колонны. Эта колонна представляет собой очень прочную ячеистую суперкомпозитную трубу. Второй конец защитной колонны герметично крепится к буровой платформе. Защитная колонна имеет по всей длине нулевую плавучесть. Относительно небольшую положительную плавучесть имеет верхний конец защитной колонны, что обеспечит колонне постоянное вертикальное положение. Внутри защитной колонны будет находиться буровая колонна. Бурение осуществляется через защитную колонну. Давление среды внутри колонны регулируется. Выбросы из скважины во внешнюю водную среду, в частности, бурового раствора, станут невозможными. Экологическая защиты акватории будет надежно обеспечена. Фиксация на заданном месте и глубине всех плавучих платформ и сооружений будет осуществляться специальной системой якорения. Система позволяет произвести фиксацию при любой глубине дна. На рисунке она не показана.
         Задача обеспечения энергией всего подводного добывающего комплекса может быть решена на основе различных технологий. Энергетическая система может включать в себя подводные плавучие газогенераторные теплоэлектростанции или подводные плавучие атомные электростанции, или то и другое. Какая бы технология ни была выбрана, понадобится построить специализированные платформы с очень высоким уровнем надежности и живучести. Это безусловно может быть реализовано только на основе изложенной   выше суперкомпозитной ячеистой строительной системы.
         Принципиальная особенность этой системы состоит в том, что все сборочно-строительные работы могут быть формализованы, и, следовательно, роботизированы. Роботизация строительства даже на суше представляет собой насущную задачу, которая для предложенной строительной системы уже сегодня может быть решена. Особенно важным это представляется для подводного строительства, в котором некоторые фазы монтажа и стыковки фрагментов сооружений проще поручить подводным роботам. Тем более, что суть этих работ и виды необходимых манипуляций крайне просты. Сложность в использовании людей на этих работах может быть вызвана значительной глубиной, значительной продолжительностью подводных работ, низкой температурой воды.  С этой целью необходимо создать комплекс специализированных машин: подводных роботов, специализированных робототехнических комплексов, транспортные средства для их перемещения, обитаемые и необитаемые мини подводные лодки с набором разнообразных манипуляторов. Для дистанционного управления этими машинами людьми-операторами потребуется также создать специализированные телевизионные средства связи и систему освещения всего подводного комплекса. 
          Очевидно потребуется техническая система внешней безопасности, включающая  систему обнаружения, сопровождения, распознавания и идентификации подводных объектов, включая особо малые объекты.  Здесь понадобятся многочисленные подводные камеры внешнего видео наблюдения, акустические специализированные средства, служба аквалангистов с глубоководными скафандрами, индивидуальные транспортные средства для них, патрульные мини подводные лодки. Система должна обнаруживать попытки несанкционированного проникновения на закрытую акваторию и предотвращать их, а также обеспечить полную безопасность от потенциальных террористических угроз.

Начало практического решения
задачи освоения подводных месторождений

       Практическое решение задачи освоения подводных месторождений  могло бы включать на первом этапе выполнение следующих работ:
• создание системы научных, технологических, конструкторских, производственных подразделений  для детальной разработки Программы строительства подводных сооружений и реализации стартового проекта;
• проектирование  и строительство завода по производству суперкомпозитов;
• проведение испытаний суперкомпозитов и суперкомпозитных ячеистых структур;
• моделирование вариантов подводных платформ и линейных сооружений;
• моделирование базовых гидродинамических условий эксплуатации подводных  платформ и линейных сооружений в Мировом Океане;
• моделирование поведения подводных платформ, линейных сооружений  и их элементов в различных эксплуатационных условиях;
• моделирование катастрофических сценариев и соответствующих комплексных воздействий на подводные платформы и сооружения;
• разработка моделей надежности подводных платформ и линейных сооружений и выбор соответствующих технических решений;
• выполнение проекта подводной платформы или сооружения для заданного вида использования;
• осуществление натурного проекта в заданном регионе Мирового Океана;
• опытная эксплуатация подводной платформы или сооружения;
• подготовка технического задания на разработку подводных и наземных строительных  роботов первого поколения;
• подготовка технического задания на разработку автоматизированного и роботизированного производственного комплекса для серийного  строительства подводных платформ и линейных сооружений;
• подготовка технического задания на разработку автономной системы жизнеобеспечения на подводной платформе.
        Этот стартовый этап мог бы занять 2,5 – 3 года. Он заложил бы позиции лидерства для российской науки, техники, промышленности на многие десятилетия вперед.       Освоение  новой строительной системы, разработка методов проектирования и технологий строительства подводных платформ и таких протяженных  сооружений, как тоннель, водовод или коллектор, позволит в самое ближайшее время сформировать на международном строительном рынке новый огромный сегмент. Потенциал этого  сегмента  рынка строительных услуг,  изделий  и сооружений в ближайшие 20-30 лет можно оценить величиной в диапазоне 3-5 трлн. долл.


Рецензии