Развитие морских судов

Электротехнические системы кораблей и судов: этапы развития, автоматизация. Концепция электрического корабля

Электрификация кораблей и судов, к которой Россия приступила еще в первой половине XIX века, явилась в тот период локомотивом прогресса в электроэнергетике [1]. Можно вспомнить, что вопрос об электрификации России был прямо поставлен только в 1920 г. на VIII съезде Советов, тогда как к началу ХХ в. уже были электрифицированы все боевые корабли Императорского Российского флота, в том числе не только в части осветительных сетей и систем вентиляции и осушения, но и оборудования для погрузочно-разгрузочных операций, а также для боевых систем и даже для средств электродвижения. Аналогичное положение складывалось и в области автоматизации электрооборудования кораблей, к которой русские морские инженеры приступили еще до начала Первой мировой войны. Продвижение работ на этапе автоматизации было остановлено Гражданской войной, однако в советский период, когда развитию отечественного флота уделялось достаточное внимание, технический уровень корабельной электроэнергетики снова занял лидирующие позиции: к 1954 г. был практически завершен этап локальной автоматизации электроэнергетических систем (ЭЭС) кораблей; к началу 60-х гг. был решен вопрос оснащения корабельных ЭЭС системами дистанционного автоматизированного управления и начат этап комплексной автоматизации кораблей.

Атомная подводная лодка проекта 705

КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ И ИНТЕГРАЦИЯ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ

Комплексная автоматизация в ХХ в. оказала определяющее влияние на развитие всех технических систем кораблей и судов. Ее особенностью в нашей стране является то, что начало данного этапа было директивно задано (обычно его связывают с решением о начале создания атомной подводной лодки проекта 705, судьба которого широко обсуждается в литературных источниках [2]). Особую историю имеет создание комплексных систем управления техническими средствами (КСУ ТС), которое с самого начала их проектирования по настоящее время осуществлялось и осуществляется НПО «АВРОРА».

В соответствии с традициями, заложенными комплексной автоматизацией, под определение ТС попало все корабельное оборудование, предназначенное для обеспечения хода, маневрирования корабля и стабилизации его положения в пространстве, выработки и распределения всех видов энергии, создания условий обитаемости и жизнеобеспечения экипажа и условий для нормального функционирования оборудования и аппаратуры, а также для обеспечения борьбы за живучесть корабля. Далее все ТС оказались поделенными на функциональные комплексы (например, уже упоминавшийся комплекс технических средств ЭЭС, предназначенный для решения задач выработки и распределения электроэнергии). В ходе комплексной автоматизации аналогичными системами управления, поставляемыми в составе КСУ, был оснащен функционально полный ряд ТС кораблей и судов. Сами КСУ ТС образовали новый класс корабельных потребителей — электронную нагрузку, для которой в составе КСУ ТС были созданы и успешно эксплуатировались корабельные системы электропитания.

Структура КСУ ТС

Структура современной КСУ ТС предполагает объединение достаточно разнородных функциональных комплексов в единое информационное пространство на основе современных быстродействующих цифровых интерфейсов магистральной или кольцевой архитектуры. Приборы распределения питания и агрегаты бесперебойного питания позволяют управлять имеющимися ресурсами электроэнергии с целью эффективного обеспечения бесперебойного электроснабжения КСУ ТС [3].

Организация единого совокупного информационного пространства обеспечила переход на новый уровень проектирования интегрированных систем управления (ИСУ). В ИСУ, помимо информационного объединения разнородных систем управления ТС одного уровня (горизонтальная интеграция), обеспечивается аналогичное объединение с системами нижнего уровня в составе управляемого оборудования (вертикальная интеграция) и внешними по отношению к КСУ ТС корабельными системами и комплексами [4]. Концепция интеграции, в основу которой положена идея объединения информационных и энергетических ресурсов всех технических систем на основе современных цифровых технологий, в настоящее время становится ведущей концепцией проектирования корабельных электротехнических систем.

В последнее десятилетие развитие теории и практики управления электроэнергетикой кораблей шло в направлении углубления вертикальной интеграции корабельных электротехнических систем на базе высокоэффективных цифровых технологий [5]. Наибольший эффект был достигнут при применении быстродействующих цифровых интерфейсов, а также технологий и методов цифровой обработки сигналов (в настоящее время в научно-технической литературе используется англоязычный термин Digital Signal Processing, DSP).

Интегрированные системы управления

Для устройств управления корабельными ЭЭС особый интерес представляет возможность непосредственной работы с мгновенными значениями электрических величин [5]. Для реализации этих возможностей был разработан метод связной цифровой обработки («оцифровки») аналоговых величин, в настоящее время хорошо известный специалистам и получивший название «метод прямого цифрового сканирования». Например, получение этим методом цифрового образа трехфазной системы синусоид корабельной сети главного тока 380 В/50 Гц позволяет передать без искажений по любому адресу в системе управления всю информацию о параметрах сети, вычислить с заданной точностью значение любого параметра сети для его индикации, регистрации или использования как переменной в алгоритмах.

К настоящему времени применение технологий и методов DSP непосредственно в поставляемой на корабли аппаратуре позволило достичь нового уровня технического совершенства всего спектра составляющих корабельных электротехнических систем, прежде всего их наиболее наукоемких и сложных компонентов: СУ, АБП и устройств системной автоматики главных распределительных щитов корабельных электростанций.

На схеме представлена ИСУ, обеспечивающая условия для проведения вертикальной интеграции корабельных электротехнических систем. Зеленым цветом выделены информационные связи между подсистемами. Голубым (переменный ток) и розовым (постоянный ток) цветами выделены связи по электропитанию. Разбиение корабельной нагрузки на электронную и двигательную, при всей условности выбранных терминов, достаточно правильно отражает объективно существующие различия. Следует отметить, что такое деление нагрузки всегда признавалось специалистами, и сегодня тем более не может вызвать серьезных возражений. Практика проектирования и внедрения показала, что создание агрегатов бесперебойного питания, адаптированных к широкому диапазону нагрузок (индуктивной, емкостной, смешанной), возможно, но связано с высокими затратами на их реализацию. На схеме выделен комплект электрораспределительных устройств, являющийся частью корабельных электротехнических систем, а в качестве внешней системы приведена автоматизированная система боевого управления, характерная для современных кораблей ВМФ.

Развитие интеграционных идей в кораблестроении сегодня закономерно приводит к организации единой электроэнергетики и появлению концепции электрического корабля [7, 8].

ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЕ И ЕДИНАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

История электродвижения судов насчитывает немало лет и исторически восходит ко времени царствования императора Николая I. А именно — к 25 сентября 1838 г., когда произошло известное многим событие: академиком Б. С. Якоби в Санкт-Петербурге на Неве были проведены испытания первого судна-электрохода.

С тех пор началась эпоха электрификации кораблей и судов, были последовательно решены следующие задачи:

  • Обеспечение электроэнергией собственных нужд кораблей и судов по всем типам нагрузки — осветительной (нагревательной), двигательной и (наконец) электронной.
  • Создание кораблей и судов с системами частичного (вспомогательного) электродвижения и полного электродвижения.
  • Создание судов с едиными (т. е. объединенными с системами электродвижения) электроэнергетическими системами (ЕЭЭС).

В качестве яркого примера эффективности ЕЭЭС всегда приводят специальное судно — портовый кран. Когда перемещается судно, кран не используется; когда работает кран — не используется система электродвижения. То есть главное условие эффективности — у ЕЭЭС должны быть группы мощных нагрузок, работающих в режиме разделения времени с системой электродвижения. Необходимость соблюдения этого условия до последнего времени сдерживала внедрение ЕЭЭС на судах и делала практически нецелесообразным их внедрение на кораблях ВМФ.

Сегодня судостроительная отрасль России имеет значительный опыт создания и внедрения систем электродвижения (в том числе построенных на чисто отечественной технике), например на ледоколах и судах ледового плавания, а также опыт их создания с использованием импортной техники. Имеется также опыт создания и внедрения достаточно развитых и мощных ЕЭЭС на судах.

В последнее время системы электродвижения стали применяться на отечественных судах вспомогательного флота: гидрографах, транспортных судах, спасателях и др. Это связано с необходимостью обеспечения режимов динамического позиционирования (зависания в точке с заданными координатами), которые трудно реализовать неэлектрическими средствами. Созданы и переданы ВМФ, а также находятся на разных стадиях проектирования, изготовления, проведения испытаний и эксплуатации большое количество заказов, среди которых следует выделить транспортно-поисковое подъемное судно «Звездочка», давшее начало большому числу проектов кораблей и судов, которые можно условно отнести к проектам типа 20180. НПО «АВРОРА» создана система управления ЕЭЭС «Ижора» для судов этого типа.

«Звездочка» — судно ВМФ проекта 20180

Имеющийся опыт эксплуатации заказов, снабженных этими системами, подтвердил устойчивую работу ЕЭЭС во всех режимах, хорошую маневренность, обеспечение режима динамического позиционирования и высокие эксплуатационные характеристики. Особенностью этих ЕЭЭС является применение традиционного для отечественного кораблестроения диапазона напряжений до 1000 В. Причем в первичной силовой сети применено низковольтное напряжение

3j380 В/50 Гц. Передача электроэнергии к гребным электродвигателям и далее на винт осуществляется с помощью трансформаторов, повышающих напряжение в системах электродвижения до значений 690 или 960 В. Регулирование частоты вращения электродвигателя производится статическими преобразователями частоты. Суммарная мощность систем электродвижения на таких заказах до настоящего времени ограничена величиной 5 МВт.

Опыт, накопленный организациями Россудпрома при создании проектов типа 20180, показал острую необходимость дальнейшего развития вопросов создания корабельных систем силовой электроники и автоматизированного электропривода. Сегодня особую актуальность представляет создание мощных систем электропривода для систем полного электродвижения, создание унифицированного норморяда преобразователей силовой электроники для систем бесперебойного электропитания и согласующих преобразователей систем силовой электроники и автоматизированного электропривода для подключения корабельных механизмов и морского оружия к системе электроснабжения, создаваемой ЕЭЭС. Предпочтительной является техника, обеспечивающая возможности по унификации и наращиваемости за счет применения принципа модульности.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ

Исследования и проработки, проведенные российскими специалистами, а также имеющийся опыт внедрения ЕЭЭС на кораблях других стран показывает, что для них целесообразность создания ЕЭЭС с системами полного электродвижения определяется большим количеством разнообразных условий, требующих создания принципиально новой концепции.

Можно считать, что «электрический корабль» является на данном этапе новым шагом в развитии корабельной электроэнергетики (в том числе по отношению к созданию судов с ЕЭЭС). Этот шаг должен быть сделан при проектировании новых кораблей.

Сегодня уже определен облик «электрического корабля». Это военный корабль, для обеспечения хода которого используются гребные электродвигатели мощностью в несколько десятков мегаватт, оснащенный:

  • системами вооружений, использующих направленную энергию значительных мощностей в импульсных режимах функционирования;
  • радиолокационными средствами с высокой скоростью изменения линейного сигнала;
  • средствами радиоэлектронной борьбы, обнаружения целей и отражения нападения.

Энергетическую основу таких кораблей составляют ЕЭЭС, включающие в себя высоковольтные системы распределения энергии, компактные модули ее преобразования, модули повышенной емкости генерирования и накопления энергии, а также системы автоматизированного электропривода для управления корабельными механизмами и устройствами. Создание ЕЭЭС, обеспечивающих интеграцию технических систем на основе электрической энергии, стало возможным в результате революционных преобразований в системах генерирования, накопления, преобразования и распределения электроэнергии, а также в области твердотельной электроники большой мощности, системах автоматизации и управления. Основная задача ЕЭЭС — обеспечение работы корабельных потребителей электроэнергией нужного качества и в необходимом количестве. В соответствии с концепцией электрического корабля ЕЭЭС обеспечивает:

  • электроснабжение комплексов вооружений и военной техники;
  • электроснабжение корабельных систем и механизмов;
  • электродвижение корабля.

Структура ЕЭЭС должна обеспечивать применение различного оружия, работу средств обнаружения, функционирование энергоустановки и ход корабля как отдельно, так и совместно, в различных комбинациях. Количество генерируемой на корабле электроэнергии ограничивается мощностью ее источников, и задача состоит в ее рациональном распределении между различными потребителями, подключенными к нагрузке в данный момент времени, в зависимости от решаемых кораблем задач.

controlengrussia.com

История Российского
морского и речного флота

День работников морского и речного флота России

Профессиональный праздник работников морского и речного флота отмечается ежегодно в первое воскресенье июля.
Учрежден Указом Президиума Верховного Совета СССР от 1 октября 1980 г. N 3018-Х «О праздничных и памятных днях», (в редакции Указа Президиума Верховного Совета СССР от 1 ноября 1988 г. N 9724-XI «О внесении изменений в законодательство СССР о праздничных и памятных днях»). Впервые отмечался 5 июля 1981 г.

Современный речной и морской флот — огромный сложный комплекс, функционирование которого обеспечивают представители многих профессий. День работников морского и речного флота является праздничным для моряков пассажирского, торгового и ледокольного флотов, портовиков, судоремонтников и других специалистов. Надежность морских и речных дорог России, бесперебойную доставку грузов и пассажиров в самые отдаленные регионы нашей страны и мира осуществляют новые и новые поколения работников водного транспорта – сохраняя традиции своих предшественников, приумножая длительную и богатую яркими событиями историю отрасли.

Древние славяне. Киевская Русь

История мореплавания на Руси уходит своими корнями в глубокую древность

Восточнославянские племена, еще до нашей эры использовали водные пути по рекам, озерам, а также морям для осуществления товарообмена с другими племенами, а первым плавучим средством для этих целей был плот.

К первым векам нашей эры, славянские племена, обитавшие на территории Восточной Европы, освоили мореплавание по Хвалынскому (Каспийскому), Азовскому, Русскому (Черному) морям и выходили в Средиземное море на юге, в Балтийское – на западе, в Студеное (Белое), Дышащее (Баренцево) и Море Мрака (Северный Ледовитый океану) — на севере.

Искусными мореходами славились племена поморов, населявшие берега Балтийского и северных морей, и племена антов — юго-западная ветвь восточных славян, расселившаяся на берегах Черного моря.

Суда, на которых славяне совершали продолжительные и сложные морские походы, назывались моноксилами (однодеревками). Их основу составляли выдолбленные из цельного дерева колоды длиной 10–15 м, на которые набивались доски. Для движения использовались гребные (распашные) весла, а при необходимости и парус, сделанный из шкур, либо дубленой кожи животных. На моноксиле могло разместиться от 20 до 40 человек. Такие суда применялись и при перевозке грузов, и при транспортировке воинов, т. к. мореплавание в этот период осуществлялось не только в торговых целях.

Моноксил (другие названия: чёлн, лодка-долблёнка, однодеревка, комяга, комельник, дубовка).
Экспонат Национального музея Республики Карелия

Суда времен Киевской Руси имели более совершенную конструкцию, чем моноксилы. Это были лодьи (современное — «ладья») — парусно-гребные суда, вмещавшие до 60 человек со снаряжением, оружием, запасами продовольствия и пресной воды

Более ранней была ладья «набойная»: ее изготавливали по принципу моноксила, но для увеличения вместимости и большей мореходности борта наращивали досками. Позднее появилась «заморская» ладья, корпус которой был целиком дощатым.

Оснастка судна включала мачту, тканевый парус, снасти и якорь. Движение ладьи обеспечивалось при помощи весел или одного прямого паруса.

В XII–XIV вв. центром судостроения и торгового мореплавания на Руси стал Новгород. Город являлся важнейшим центром северной части пути «из варяг в греки» (Финский залив — Нева — Ладожское озеро — река Волхов), благодаря чему его жители совершали свои плавания не только в южном направлении к Черному морю и далее в Византию, страны Средиземноморья, но и в западном — в прибалтийские страны, страны Западной Европы, и в северном — в Белое море и Северный Ледовитый океан. Внешнеторговые связи Новгорода были обширны.

Ладьи новгородцев, насады, шнеки и ушкуи имели более совершенную оснастку, нежели суда периода Древнерусского государства. Так, новгородская ладья – длиной 30 метров, шириной — 5 метров и водоизмещением 200 т – имела три мачты с комбинированными парусами. На грот-мачте закрепляли большой прямой парус, на бризань-мачте — шпринтовый парус, а фок-мачта несла меньший по размерам прямой парус. Такая оснастка позволяет считать новгородскую ладью парусным кораблем. Судно обладало превосходной скоростью: при хорошем ветре оно разгонялась до 11 узлов.

В годы татаро-монгольского ига Русь оказалась отрезанной от Черного и Азовского морей. Великий водный путь «из варяг в греки», утратил для русских роль основного коридора для торговли со странами Средиземноморья и Средней Азии. Только Белое море позволяло россиянам поддерживать торговлю с Европой.

www.mintrans.ru

§ 17. Архитектурные типы судов

Основной архитектурный тип судна определяется формой основного корпуса и его оконечностей, числом надстроек и рубок и их расположением на судне, размещением машинно-котельных отделений, расположением палуб, рангоута, дымовых труб и т. п. и их общим архитектурно-эстетическим оформлением, в совокупности обусловливающими общий вид судна.

Внешний вид судна не создается искусственно, а зависит от его основного назначения. Формы судна должны быть рациональными, в максимальной степени отвечающими его назначению. Развитие науки судостроения изменило архитектурный облик судна: от пароходов неуклюжих форм с вертикальными форштевнями, развитыми угловыми надстройками и т. п. перешли к современным судам, имеющим легкий и изящный вид.

В основу современной архитектурной композиции судна кладутся линии его корпуса, приспособленного для движения по воде. Главной линией, определяющей внешний облик судна, является бортовая линия, образуемая пересечением поверхностей борта и верхней палубы или верхней кромки фальшборта.

Кроме скорости хода и мореходных качеств, на архитектуру современного транспортного судна оказывают влияние элементы и конструкции, обеспечивающие сокращение времени погрузочно- разгрузочных операций на стоянке судна в порту.

СЛОЖНУЮ задачу представляет согласование надстроек с основным корпусом на пассажирских судах, внешний вид которых должен быть в максимальной степени эстетичен. Сдвиг надстроек надводного судна к носу и вписывание его контура в выпуклую каплевидную огибающую кривую со скругленным переходом от верхней палубы к форштевню (наподобие старой подводной лодки) создает впечатление нединамичности, чрезмерной перегруженности носовой оконечности надстройки, как бы стремление судна к дифференту на нос и зарыванию в волну.

Если же судно имеет подчеркнутую седловатость, согласованную с ней форму штевней и компоновку надстроек, облегчающие оконечности судна, и силуэт всех сооружений, находящихся выше верхней палубы, вписывается в плавную кривую, приближающуюся к трохоиде (форме волны), то внешний вид судна создает впечатление легкости, изящества и хорошей мореходности (рис. 34).

Для создания такой формы судна следует надстройки располагать ступеньками. Такое расположение и технически целесообразно.

В настоящее время появилась возможность помещения, расположенные выше верхней палубы (особенно на пассажирских судах), выполнять со сплошным остеклением, что придает надстройкам легкость и изящество.

Трубы — завершающая архитектурная деталь, они органически связаны с комплексом надстроек и создают эффект устремленности вверх, отчасти возмещая недостаток вертикальной устремленности, из-за которого современные суда сильно проигрывают в стройности и легкости парусникам с их устремленным вверх рангоутом и парусами.

На судне, имеющем красивый вид, должны быть продуманы и остальные детали: размещение и наклон мачт, их гармония с наклоном фронтальных стенок надстроек, наклоном оси дымовых труб, ритмичность вертикальных линий силуэта судна и т. д.

Современные растущие эстетические требования к судам заставляют специалистов-архитекторов заниматься вопросами судовой архитектуры на самых ранних стадиях проектирования судна.

Украшать уже спроектированное судно чисто декоративными средствами, исправлять его внешний вид нерационально, а зачастую невозможно. Чтобы найти более совершенные технические и эстетические решения, необходимо иметь знания технической эстетики, истории развития архитектурных типов судов, путей развития современного судостроения.

Если рассмотреть по всем рассмотренным признакам современные суда, то можно установить основные их архитектурные типы (рис. 35):

1) трехостровное судно, имеющее три надстройки, расположенные по длине судна в виде выступающих «островов»: в носу (бак), в средней части корпуса (средняя надстройка) и в корме (ют). В большинстве случаев сухогрузные суда являются судами такого типа;

2) двухотровное судно — судно с баком и ютом, с силовой установкой, расположенной в корме. Судами такого типа часто бывают танкеры и суда для перевозки сыпучих грузов:

3) судно с удлиненным баком . Удлинение носовой надстройки увеличивает всхожесть судна на волну, повышая этим мореходные качества судов, работающих в тяжелых морских условиях. К судам такого типа относятся боевые корабли, спасательные суда и т.п.;

4) судно с удлиненным ютом. Наиболее распространенный тип промысловых судов, на которых промысловое устройство и вооружение, расположенное в носовой части корпуса, изолировано от общесудовой службы и помещений для переработки продукции промысла;

5) квартердечное судно — с приподнятой на 0,8—1,0 м кормовой частью верхней палубы. Судами такого типа наиболее часто являются промысловые суда, работающие в тяжелых морских условиях. Силовая установка, жилые и служебные помещения на этих промысловых судах расположены в корме;

6 ) судно со сплошной надстройкой по всей его длине. Верхняя палуба на этих судах, являющаяся палубой надстройки, конструктивно выполняется прочной и до нее доводятся прочные поперечные переборки. Судно с такой надстройкой является двухпалубным судном с избыточным надводным бортом. Увеличение объема внутренних помещений вызывается необходимостью перевозки грузов с малым удельным весом и с большим объемом, таких, как бочки (компактно не укладывающиеся), хлопок и т. п. или для размещения обрабатывающих заводов, лабораторий и прочих помещений;

7) шельтердечное судно — тип судна со сплошной надстройкой, главной палубой которого является вторая палуба, отчего судно имеет минимальный надводный борт. В верхней палубе этих судов и в переборках сплошной надстройки сделаны специальные, так называемые обмерные отверстия, не имеющие прочных,закрытий, обеспечивающих их водонепроницаемость, что снижает безопасность плавания такого судна. В наружных бортах этих надстроек для обеспечения выполнения грузовых операций в горизонтальном направлении с применением контейнеров и треллеров делаются закрывающиеся отверстия, называемые портами.

Помещения, которые ограничиваются главной и верхней палубой, на таком судне исключаются из регистровой вместимости (с целью уменьшения налоговых сборов с судна) и вместе с тем используются для перевозки грузов. Эта особенность повышает рентабельность таких судов.

flot.com

Какие суда будут осваивать Арктику?

Приоритетным направлением развития морской деятельности для России сегодня является Арктика. Соответственно, и принятая год назад государственная программа Российской Федерации «Развитие судостроения на 2013-2030 годы» к числу основных приоритетов государственной политики относит две задачи: эффективное и экологически безопасное освоение морских месторождений углеводородов на российском арктическом шельфе; обеспечение эффективной эксплуатации Северного морского пути и превращение его в международную транзитную магистраль.

Александр Чемоданов, заместитель начальника отделения управления системной интеграцией в области гражданского судостроения ФГУП «Крыловский государственный научный центр»

Относительно решения первой из указанных задач следует отметить, что актуальность работ, связанных с созданием техники для арктического шельфа, существенно повысилась в связи с передачей в 2012-2013 гг. большого пакета новых лицензионных участков крупнейшим российским нефтегазодобывающим компаниям.

По перспективам развития транзита на Севморпути и возможностям «оттянуть» часть грузопотока, идущего сегодня через Суэцкий канал, имеющиеся прогнозы сильно разнятся. В 2012 г. из 4 млн тонн грузов, перевезенных по Севморпути, транзит составил 1,3 млн тонн, в 2013 г. – 1,4 млн тонн. Однако с учетом того, что только реализация российских проектов по отгрузке углеводородов с полуострова Ямал – с Южно-Тамбейского газоконденсатного и Новопортовского нефтегазоконденсатного месторождений – требует создания морских транспортных систем вывоза 15-16 млн тонн сжиженного природного газа и 6-9 млн тонн нефти в год, общий объем грузоперевозок в акватории Севморпути к 2020-2025 гг. может составить по различным сценариям от 30 до 50-60 млн тонн.

Обе задачи носят во многом пионерский характер: никто в мире ранее не занимался ни промышленной добычей нефти и газа, ни организацией регулярного судоходства в условиях, близких к условиям морей Российской Арктики (тяжелые льды, низкие температуры, полярная ночь, слабо развитая инфраструктура и др.). Поэтому успешность их практического решения требует разработки комплекса новых технологий, обеспечивающих не только принципиальную возможность создания разнообразной морской техники для работы в Арктике, но и ее рентабельность при безусловном сохранении уникальной природной среды региона. Именно на разработку таких технологий, создание опережающего научно-технического задела (НТЗ) ориентирована в первую очередь упомянутая госпрограмма.

Создание морской техники для Арктики является направлением, в котором в максимальной степени сочетаются актуальные потребности заказчиков и реальные возможности отечественных судостроителей. С одной стороны, при сегодняшнем устремлении в Арктику многих стран, даже «неарктических», наибольшие экономические интересы пока еще имеет все-таки Россия. С другой стороны, практически вся номенклатура требуемой морской техники – ледостойкие платформы, флот обеспечения нефтегазодобычи, ледоколы, крупнотоннажные танкеры и газовозы высоких ледовых категорий и многое другое – относится к сложной, высокотехнологичной, «наукоемкой» продукции, на создание которой наилучшим образом ориентировано сегодняшнее российское судостроение, формировавшееся (так сложилось исторически) преимущественно под цели военного кораблестроения.

Разработка мероприятий, обеспечивающих создание НТЗ в области гражданского судостроения, осуществляется как логическое продолжение работ, выполняемых в рамках федеральной целевой программы «Развитие гражданской морской техники» на 2009-2016 годы (ФЦП РГМТ), которая начиная с 2013 года интегрирована в структуру отраслевой госпрограммы. Сама ФЦП РГМТ, в которой основное внимание также уделено вопросам создания техники освоения арктического шельфа, является практически первой программой такого рода за всю историю российского гражданского судостроения и призвана закрыть не только бреши в развитии судостроительной науки, возникшие в тяжелые 1990-е годы, но и восполнить недостаток внимания, уделявшегося «гражданке» в годы, им предшествующие.

ФЦП РГМТ включает несколько технологических направлений, охватывающих практически весь спектр проблем судостроения, судового машиностроения и приборостроения. Интегрирующим можно назвать направление «Новый облик», в рамках которого разрабатывается широкий ряд концептуальных проектов перспективных судов и морских технических средств, наиболее сложных и наиболее актуальных для практической реализации в России.

Смысл этой ФЦП в том, чтобы направить средства федерального бюджета (при существенном привлечении и внебюджетного финансирования) на решение особо сложных и актуальных научно-технических задач, обеспечивающих возможность практического создания морской техники нового поколения для нужд конкретных заказчиков, как государственных (Минтранс, Минприроды, РАН и др.), так и частных (судоходные, нефтегазодобывающие, рыболовецкие компании). Результаты ФЦП РГМТ, включая и выполненные концепт-проекты, предоставляют заказчикам комплекс готовых технических решений, что обеспечивает для них снижение стоимости и продолжительности последующей практической реализации.

Сегодня, когда ФЦП РГМТ уже перевалила свой «экватор», можно подвести некоторые промежуточные итоги. Общим достижением является то, что практически отработан механизм привлечения потенциальных заказчиков к формулированию исходных технических требований к НИР и ОКР, особенно к разрабатываемым концептуальным проектам. Это позволяет существенно повысить актуальность и инновационность разработок, максимально приблизить их результаты к реальным потребностям рынка, ускорить коммерческую реализацию. В рамках разработки концептуальных проектов в большинстве случаев привлекается Российский морской регистр судоходства, что обеспечивает будущему заказчику подтверждение соответствия проекта актуальным требованиям по безопасности. Если же речь идет об объектах принципиально новых типов, такое взаимодействие позволяет Регистру заблаговременно определить необходимые направления разработки новых (доработки действующих) технических регламентов.

Всего с 2009 г. по настоящее время по ФЦП РГМТ поставлено около 500 НИР и ОКР, большинство из которых уже завершены, в том числе по технологическому направлению «Новый облик» – более 80 работ, охватывающих 10 из 29 программных мероприятий. В числе разработанных проектов – разведочные и добычные платформы для эксплуатации в ледовых условиях, суда и плавсредства, обеспечивающие обустройство и эксплуатацию морских нефтегазовых месторождений, включая вывоз добываемой продукции, суда технического и вспомогательного флота, рыбопромысловые, специализированные суда научно-исследовательского флота.

Так, в рамках ОКР «Малые и специализированные научно-исследовательские суда» Крыловским центром разработаны концептуальные проекты судов для обеспечения геофизических исследований на мелководье и предельном мелководье (задача, не решаемая с использованием сейсмических судов традиционного типа), в том числе НИС-катамаран для работы с сейсмостанциями на мелководье и НИС на воздушной подушке для работы в переходной зоне «суша – море». В рамках ОКР разработаны методика формирования модели использования НИС, технология проектирования НИС на воздушной подушке на ранних стадиях, создано устройство для проведения гидродинамических испытаний моделей многокорпусных судов в опытовом бассейне.

Большой комплекс работ связан с созданием средств поисково-разведочного и эксплуатационного бурения на мелководных акваториях (Обско-Тазовская губа, Приямальский шельф, юго-восточная часть Печорского моря). Самоподъемная буровая установка по концептуальному проекту Крыловского центра (ОКР «Обская-СПБУ») предназначена для бурения поисково-разведочных скважин глубиной до 3200 м при глубине моря от 1,8 до 21 м, в том числе на слабых грунтах. При разработке этого проекта в полной мере учтен опыт ООО «Газфлот» по эксплуатации в этом районе самоподъемной платформы «Амазон» и плавучего бурового комплекса «Обский-1», обеспечены повышенные показатели эффективности, надежности и безопасности. ОАО «ЦКБ МТ «Рубин» выполнены концептуальные проекты морской ледостойкой буровой установки для эксплуатационного бурения скважин глубиной до 7500 м на акваториях с глубинами от 7 до 27 м (ОКР «МЛБУ») и тендерной погружной буровой установки круглогодичного использования для строительства эксплуатационных скважин при глубине моря 5-15 м (ОКР «Тенбур»). Высокий инновационный потенциал имеет также ОКР «БВП» (Крыловский центр) – концептуальный проект буровой платформы на воздушной подушке.

Для работы на глубоководных арктических акваториях предназначены ледостойкая самоподъемная плавучая буровая установка (ОКР «ГСПБУ») и буровое судно (ОКР «Буровое судно»), разрабатываемые Крыловским центром. Основная направленность первого из этих концептуальных проектов – обеспечение возможности буксировки платформы в период становления и вскрытия ледового покрова, что позволяет увеличить «окно» выполнения непосредственно буровых работ, исключая риск необходимости прекращения бурения и глушения скважины до достижения проектной отметки. Увеличенные в сравнении с буровыми установками предыдущих поколений технологические запасы обеспечивают разбуривание скважины большей глубины.

В проекте бурового судна ледового класса Arc6, предназначенного для бурения разведочных скважин глубиной до 7500 м при глубине моря до 500 м, применена комбинированная технология якорного и высокоточного динамического позиционирования с использованием турельного устройства. Бурение может производиться при воздействии ветра скоростью до 15 м/с и волнения высотой до 6 м, что соответствует показателям лучших зарубежных аналогов, однако по возможности выполнения буровых работ при наличии разреженного льда толщиной до 1,5 м судно является уникальным. В рамках концепт-проекта найдены и обоснованы технические решения, обеспечивающие высокую безопасность и экологическую чистоту при проведении буровых работ на арктических акваториях.

Ранее технология позиционирования с использованием турельного устройства была реализована в концепт-проекте морской ледостойкой технологической платформы судового типа (ОКР «МЛТП», Крыловский центр). Платформа предназначена для промысловой подготовки газа к транспортировке по подводному трубопроводу. Потребность в разработке технологий, принципиально новых для сооружений такого типа, обусловлена необходимостью сохранения работоспособности под воздействием нагрузок от дрейфующих ледовых полей, а также обеспечения возможности быстрого и безопасного отвода платформы в случае возникновения айсберговой опасности. Глубина выполненных исследований и проработок обеспечивает задел, достаточный для реализации практического проектирования платформы применительно к Штокмановскому газоконденсатному или другим глубоководным месторождениям Баренцева моря.

Кроме буровых и эксплуатационных платформ прорабатывается также широкий ряд судов и плавсредств, обеспечивающих обустройство и эксплуатацию месторождений. В частности, Крыловским центром выполнен концептуальный проект плавучего крана ледового класса Arc4 грузоподъемностью 3500 т, предназначенного для обеспечения работ по установке опорных оснований гравитационных платформ, монтажу модулей верхних строений, элементов подводных добычных комплексов, якорных, кабельных и райзерных линий, забивке свай и выполнению прочих грузовых операций, осуществляемых на удаленных морских месторождениях. Сегодня в мире не существует краново-монтажных судов, способных выполнять такие работы в ледовых условиях.

Также Крыловским центром разработан концептуальный проект трубоукладочного судна в двух вариантах: для эксплуатации на морских акваториях с глубинами от 30 до 500 м и в прибрежных районах с глубинами от 6 до 30 м. Судно в «морском» варианте обеспечивает выполнение комплекса мероприятий по сварке и укладке на морское дно трубопровода из обетонированных стальных труб диаметром до 1220 мм на чистой воде и в битом льду толщиной до 0,5 м. Конструкция судна и стингера (направляющего устройства для спуска трубопровода) гарантирует безопасное проведение работ в условиях ледовых воздействий. На судне применена комбинированная система якорно-динамического позиционирования. Модельные испытания в мореходном и ледовом бассейнах полностью подтвердили обоснованность принятых проектных решений и соответствие требованиям эксплуатации в климатических условиях Арктики и Дальнего Востока. При этом определена продолжительность «окон» погоды для работы трубоукладочных судов применительно к конкретным акваториям, обоснована предложенная технология умерения бортовой качки.

В ОКР «Безопасность» (Крыловский центр) разрабатывается концептуальный проект судна для строительства, ремонта и обеспечения безопасности морских магистральных трубопроводов и сооружений на нефтегазовых месторождениях арктического шельфа. Судно осуществляет контроль состояния объектов обустройства и окружающей обстановки, проведение профилактических и ремонтно-восстановительных работ, а также оперативных действий при возникновении чрезвычайных ситуаций.

Разрабатывается ряд проектов судов для транспортировки углеводородов с морских и береговых арктических месторождений. В этом направлении можно выделить разработку технологии морской транспортировки природного газа в сжатом состоянии (CNG) – при давлении около 250 атм. и температуре от -15 до +15°С – и концептуального проекта соответствующего судна-газовоза (ОКР «Газовоз CNG»). Предложенная технология является эффективной в сравнении с вариантами перевозки газа в сжиженном состоянии (LNG) или трубопроводным транспортом на относительно небольших расстояниях и при относительно небольших объемах транспортировки – например, на начальных стадиях разработки газовых месторождений, а также при решении задачи газоснабжения удаленных и труднодоступных прибрежных районов.

В числе разработок транспортных судов следует отметить и концептуальный проект универсального сухогрузного судна арктического ледового класса для транспортировки отработанного ядерного топлива (ОЯТ), соответствующего классификации INF-2 Кодекса ОЯТ, из арктических регионов России (ОКР «Сухогруз INF-2», Крыловский центр). При отсутствии в мире судов, удовлетворяющих требованиям указанного кодекса, регламентирующего морскую перевозку ядерных материалов, и одновременно требованиям по эксплуатации в арктических условиях, создание такого судна чрезвычайно актуально для России, причем как для решения практических задач по ядерно-радиационной реабилитации российского Севера, так и с целью выдвижения в число мировых лидеров на рынке ядерных перевозок.

В настоящее время в рамках программного мероприятия «Большие НИС» Крыловским центром начата разработка ряда концепт-проектов НИС океанского класса, предназначенных для проведения комплексных исследований морской среды и морских биосистем в стратегически важных морских районах, разработки и реализации комплексного научно-технического сопровождения крупных нефтегазовых проектов и решения других задач. Эти суда должны обеспечить обновление научно-исследовательского флота Российской академии наук. В числе этих работ разработка научно-исследовательского судна и научно-экспедиционного судна для Арктики на ледовый класс Arc7.

Еще одним примером инновационной разработки Крыловского центра является концепт-проект кабелеукладочного судна водоизмещением около 10 тыс. тонн ледового класса Arc5.

Как отмечалось выше, основой разработки концептуальных проектов являются результаты НИР и ОКР по другим технологическим направлениям программы. Применительно к проектированию судов и морской техники арктического применения наиболее инновационные результаты содержатся в работах, выполняемых по направлению «Технологии создания морской техники для освоения углеводородных ресурсов на шельфе» («Освоение шельфа»). В числе работ, имеющих реальные перспективы внедрения, можно отметить ОКР «Лед-защита-управление» (разработка технологии снижения ледовой нагрузки на морские сооружения путем оптимизации их формы, использования конструктивной защиты и управления ледовой обстановкой), ОКР «Ледовый бульб» (разработка методики проектирования корпуса крупнотоннажных транспортных судов нового поколения с бульбовой носовой оконечностью для освоения арктического шельфа), НИР «Сочленение» (разработка рекомендаций по проектированию конструкций перспективных объектов морской техники из плакированных сталей и сталебетона), НИР «Нагрузка-лед» (разработка технологий определения ледовых нагрузок на ледостойкие платформы).

Особо следует выделить НИР «Ледокол-корпус», в которой предложена концепция и выполнены предварительные исследования по многокорпусному ледоколу для обеспечения ледовой проводки крупнотоннажных судов, по энергоэффективности значительно превышающему существующие ледоколы традиционного типа.

Очевидно, что резкое увеличение объемов морской деятельности в Российской Арктике и создание морской техники принципиально новых типов требует реализации новых подходов к формулированию требований по обеспечению безопасности и экологической безопасности, учитывающих особенности природной среды региона и современное состояние инфраструктуры.

Исходя из этих обстоятельств, в отраслевой госпрограмме строится программа создания НТЗ: сформулированы цели (для гражданской судостроительной продукции в качестве интегрирующих целей определены «Безопасность», «Экология» и «Экономика»), предложены индикаторы и показатели их достижения на кратко-, средне- и долгосрочную перспективу, формируется программа НИОКР по разработке ключевых технологий, обеспечивающих достижение установленных показателей. Предусмотрено, что результатами этих НИОКР должны явиться как обоснованные требования по созданию и эксплуатации перспективной морской техники (в первую очередь для Арктики), так и технические решения, обеспечивающие удовлетворение этих требований.

Схема. Эффект от внедрения системы обоснованных требований к морской деятельности в Арктике, реализуемых на основе создания опережающего НТЗ

За Россией – право установления особых требований

В настоящее время в соответствии с решением Морской коллегии при Правительстве Российской Федерации от 4 декабря 2012 г. выполняется работа по подготовке комплекса нормативных правовых актов, формирующих систему государственных требований к морским техническим средствам для работы в условиях Арктического региона. В этой работе участвуют ФГУП «Крыловский государственный научный центр», ЗАО «ЦНИИ морского флота», ФАУ «Российский морской регистр судоходства», ФГКУ «Администрация Северного морского пути», ФГБУ «Арктический и Антарктический НИИ», ОАО «Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт» и другие организации, представляющие заинтересованные ведомства. В работе рассматриваются различные аспекты создания и обеспечения эксплуатации морской техники в Арктике: определение ледовых нагрузок на морские сооружения, регламентация условий ледовой проводки судов, ограничение выбросов загрязняющих веществ, воздействие шума и полей электромагнитной группы на морскую фауну, навигационно-гидрографическое, гидрометеорологическое и аварийно-спасательное обеспечение и др.

25 ноября 2013 г. в ходе работы 28-й сессии Ассамблеи Международной морской организации заместителем министра транспорта Российской Федерации В.А. Олерским была озвучена позиция, что за Россией, обладающей уникальным опытом арктического судоходства и имеющей особое положение прибрежного государства, «должно оставаться право установления особых требований к судам при их плавании в прибрежных арктических водах, как это предусмотрено Конвенцией ООН по морскому праву» (в соответствии с международными конвенциями по морскому праву и охране человеческой жизни Россия несет ответственность за безопасность судоходства по Севморпути и предотвращение загрязнения морской среды). Именно эта позиция лежит в основе указанной работы по формированию системы государственных требований к морской технике и морской деятельности в Арктике. Результатом работы должно стать успешное решение задач в сфере государственных приоритетов в Арктическом регионе, а также (на основе выполнения программы создания опережающего НТЗ) создание конкурентных преимуществ российским судостроительным компаниям и российским компаниям, оперирующим на рынке морских услуг.

www.morvesti.ru

Смотрите так же:

  • На что влияет разрешение в смартфоне Разрешение экрана смартфона: какое выбрать? Вячеслав Гришанков 01.07.2017 1 Одним из основных параметров каждого смартфона является разрешение экрана. Давайте разберемся, что это такое, и почему оно имеет такое большое значение. Что […]
  • Суды нальчик Нальчикский городской суд Кабардино-Балкарской Республики Постановлением от 1 мая 1920 года Ревкомом Терской области в городе Нальчике было учреждено 4 народных суда, которые находились по улице Кабардинской. Начиная с 1923 года по […]
  • Периодический закон в свете учения о строении атома презентация Презентация "Периодический закон Д.И. Менделеева. Строение атома" 9 класс Код для использования на сайте: Скопируйте этот код и вставьте себе на сайт Для скачивания поделитесь материалом в соцсетях После того как вы поделитесь материалом […]
  • Сколько положено увольнений военнослужащему Глава VIII. Увольнение с военной службы, в том числе досрочное (п.п. 35 - 44) Глава VIII. Увольнение с военной службы, в том числе досрочное 35. Военнослужащие-контрактники увольняются с военной службы по истечении срока военной службы, […]
  • Партия может принимать законы Глава VIII. Участие политических партий в выборах и референдумах Статья 36. Участие политических партий в выборах и референдумах Пункт 1 статьи 36 настоящего Федерального закона вступает в силу через два года со дня официального […]
  • Хищения в особо крупных размерах наказание Уголовный кодекс Российской Федерации Раздел VIII. Преступления в сфере экономики Глава 21. Преступления против собственности Статья 158. Кража 1. Кража, то есть тайное хищение чужого имущества, - наказывается штрафом в размере до […]

Обсуждение закрыто.