USD 63.9798

+0.19

EUR 71.715

-0.03

BRENT 74.25

-0.28

AИ-92 41.47

0

AИ-95 45.1

-0.01

AИ-98 50.43

+0.31

ДТ 46.41

-0.01

7561

Особенности проектирования современных научно-исследовательских судов

Освоение пространств и ресурсов Мирового океана - одно из главных направлений развития мировой цивилизации в 3м тысячелетии.

Особенности проектирования современных научно-исследовательских судов

Освоение пространств и ресурсов Мирового океана - одно из главных направлений развития мировой цивилизации в 3м тысячелетии.

Сущность национальной политики ведущих мировых держав и большинства государств мирового сообщества в обозримом будущем составят самостоятельная деятельность и сотрудничество в освоении Мирового океана, а также неизбежное соперничество на этом пути (из основных положений Морской доктрины РФ).

Как осуществляется освоение Мирового океана и какими техническими средствами располагают сегодня компании?

Деятельность по изучению и освоению Мирового океана активизировалась в конце 1940х - начале 1950х гг 20 века.

1е время исследования проводились в основном с помощью неспециализированных судов.

Для этих целей привлекались после незначительного дооборудования пассажирские, транспортные и прочие суда.

С течением времени потребовались более точные измерения, увеличилась их номенклатура и комплексность, появились требования к обработке собранной информации в ходе эксперимента.

Это привело к усложнению научного оборудования и необходимости создания специально спроектированных научно-исследовательских судов (далее - НИС).

Общее количество эксплуатирующихся в настоящее время НИС перевалило за 1 тыс ед.

Владеют этими судами более 70 государств.

Самые многочисленные научные флоты имеют США, Япония, Великобритания, Франция, Канада, Германия, Китай.

В СССР наиболее интенсивное пополнение исследовательского флота осуществлялось в 1970-1980 гг и к началу 1990х насчитывалось порядка 400 ед, что составляло около 30% от численности мирового флота НИС.

При распаде СССР с образованием независимых государств России отошло более 300 НИС.

За прошедшее с тех пор время научно-исследовательский флот в нашей стране практически не пополнялся и не модернизировался.

Из-за резкого сокращения бюджетного финансирования судовладельцы вынуждены были значительно сократить численность флота, большая часть НИС была списана, распродана или переоборудована в суда другого назначения.

В результате на сегодняшний день в России осталось менее 70 НИС, абсолютное большинство из которых устарело морально и имеет возраст, близкий к критическому - свыше 25 лет, а то и 30 лет.

Поэтому проблема создания новых НИС стоит очень остро.

Флагман научно-экспедиционного флота России

ФГУП Крыловский государственный научный центр (далее - Крыловский ГНЦ), являясь головным научно-исследовательским предприятием Министерства судостроительной промышленности СССР, в той или иной степени участвовал в создании практически всех НИС, построенных в советское время.

Поэтому не удивительно, что когда в 2006 г Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды объявила о начале проектирования научно-экспедиционного судна (НЭС) для Российской Антарктической экспедиции, конкурс на выполнение этих работ выиграл Крыловский ГНЦ, который включает в себя, помимо научных подразделений, ЦКБ Балтсудопроект, имеющее более чем 90-летний опыт проектирования судов и нацеленное на разработку инновационной высокотехнологичной техники.

В соответствии с техническим заданием Крыловскому ГНЦ предстояло разработать многофункциональное судно, обеспечивающее проведение широкого комплекса океанографических, гидрометеорологических и прочих исследований, базирование и полеты вертолетов, перевозку персонала антарктической экспедиции, разнообразных грузов, включая контейнеры и крупногабаритную транспортную технику, самолетов, топлива наливом и в таре, взрывчатых веществ и строительных материалов.

В связи с многофункциональностью судна к нему и к отдельным его элементам предъявлялись требования как к научно-исследовательскому судну, пассажирскому судну, танкеру, контейнеровозу, носителю летательных аппаратов и ледоколу.

Выполнить разнообразные и зачастую противоречивые требования правил надзорных организаций и международных конвенций на одном судне оказалось непросто.

В процессе проектирования для отработки обводов корпуса, элементов винторулевого комплекса, подруливающих устройств и успокоителя качки, а также для подтверждения расчетных эксплуатационных показателей судна был выполнен широкий спектр модельных испытаний в опытовых бассейнах Крыловского ГНЦ (рисунок 1), включающий испытания ходкости на чистой воде и в ледовых условиях, мореходности и управляемости, а также обдув в аэродинамической трубе (рисунки 2, 3).

Выполненные в процессе проектирования НЭС многовариантные проработки компоновочных решений и широкий спектр модельных испытаний позволили разработать судно, обладающее высокими эксплуатационными показателями.

РИС. 11. Многоцелевое судно для проведения опытной добычи ресурсов недр (НИС ЖМК)

Крыловский ГНЦ разработал также 2 технических проекта НИС, которые были включены в Федеральную целевую программу на основании обращения Российской академии наук:

- многофункциональное НИС (рисунок 12), получившее проектный номер 23390 и предназначенное для проведения в Мировом океане, в первую очередь в приполярных районах, различного вида научно-исследовательских работ, фундаментального и прикладного значения, включая физические, химические, биологические, метеорологические, геологические, геофизические и другие виды исследований;

- изыскательское НИС (рисунок 13), получившее проектный номер 23430 и предназначенное для проведения комплексных экологических и инженерно-изыскательских работ, а также исследований в области океанологии, гидрографии, геологии и геофизики с целью поиска полезных ископаемых, включая нетрадиционные.

РИС. 12. НИС проекта 23390 (МФНИС)

РИС. 13. НИС проекта 23430 (ИЗНИС)

Важной особенностью этих НИС стало снижение уровня шумов, позволяющее использовать более чувствительную научную аппаратуру, увеличенная площадь научных палуб и лабораторий.

Помещения сгруппированы в соответствии с их функциональным назначением, экипаж и научный персонал размещаются в комфортабельных 1- и 2-местных каютах.

В многофункциональном НИС применено дополнительное резервирование машинных помещений, что позволяет судну продолжать исследования даже при возникновении аварийной ситуации.

В разработке проектов принимал участие Институт океанологии РАН им. П.П. Ширшова, эксплуатирующий собственный научный флот.

В обоснование основных принимаемых проектных решений были выполнены аналитические исследования и модельные испытания ходкости и управляемости в мореходном и циркуляционном бассейнах Крыловского ГНЦ (рисунки 14, 15).

РИС. 14. Буксировочные испытания моделей в мореходном бассейне

РИС. 15. Фрагмент испытаний моделей в циркуляционном бассейне

Основные характеристики многофункционального и изыскательского НИС приведены в таблице 2.

ТАБЛИЦА 2. Характеристики многофункционального и изыскательского НИС

Наименование

Многофункциональное НИС
(пр.23390)

Изыскательское НИС
(пр.23430)

Класс РС

КМ Arc6 [1] AUT1-ICS OMBO DYNPOS-2 EPP ECO-S Special purpose ship

КМ Arc4 [1] AUT1-ICS ЕРР ECO-S Special purpose ship

Длина максимальная, м

109,0

73,9

Ширина максимальная, м

20,2

14,4

Осадка с полными запасами, м

6,18

3,9

Высота борта, м

10,6

7,2

Водоизмещение, т

7662

2600

Тип и состав ЭУ

дизель-электрическая, 4 × 2,61 МВт

дизель-электрическая, 2 × 1,52 МВт

Движители

2 азимутальные ДРК со встроенными электродвигателями мощностью по 3,2 МВт

1 ВРК с ВФШ в насадке мощностью 1,85 МВт

Скорость, уз

15

12

Дальность плавания, миль

14000

5000

Автономность, сут.

60

40

Количество / площадь лабораторных помещений, ед. / м²

12 / 430 + 4 контейнерные лаборатории

8 / 330 + 4 контейнерные лаборатории

Площадь кормовой рабочей палубы, м²

500

250

Численность экипажа, чел.

39

20

Численность спецперсонала, чел.

40

20

В 2015 г на базе проекта МФНИС Крыловским ГНЦ был разработан проект в объеме проектной документации судна в постройке многоцелевого НИС для Арктики проекта 21550 (МЦНИС), предназначенного для проведения в Мировом океане различного вида научно-исследовательских работ, включая океанологические исследования, инженерно-геологические изыскания, обследование морского дна на глубинах до 1000 м, экологический мониторинг, попутные гидрометеорологические исследования, а также для участия в аварийно-спасательных операциях в части поиска, обследования и маркировки затонувших объектов, взаимодействия с ВМФ в части освещения подводной обстановки, обслуживания подводного нефтепромыслового оборудования, инспекции и ремонта подводных частей морских сооружений.

Класс РС - КМ Arc6 [1] AUT1-ICS OMBO DYNPOS-1 EPP ECO-S HELIDECK-F Special purpose ship.

РИС. 16. Многоцелевое НИС для Арктики пр.21550 (МЦНИС)

Перспективные проекты

В 2016 г Крыловским ГНЦ разработан ряд инициативных проектов в рамках участия в рабочих группах Росрыболовства и Департамента судостроительной промышленности и морской техники Минпромторга России.

В частности, разработаны перспективные концептуальные проекты НИС высокого ледового класса:

- инновационное крупнотоннажное НИС, предназначенное для проведения комплексных рыбохозяйственных и океанографических исследований в открытых районах Мирового океана, включая Арктические и Антарктические воды (НИС-РР) (рисунок 17);

- сейсморазведочное НИС, предназначенное для выполнения сейсморазведочных работ по 3D технологии с использованием буксируемых сейсмокос, а также комплексных сопутствующих геолого-геофизических, метеорологических и экологических исследований с целью поиска и разведки месторождений нефти и газа, в том числе на арктическом шельфе (рисунок 18).

Нужно отметить, что ежегодно НИС Росрыболовства обследуют огромные акватории: от Шпицбергена до Западной Африки и от Чукотского до Японского морей. Работы ведутся в пределах исключительных экономических зон России и других стран, в том числе США, Марокко, Мавритании, Гвинеи-Биссау, Японии и Норвегии, а также в открытых водах Мирового океана.

При этом существующие российские рыбохозяйственные НИС, хотя и оснащены современным исследовательским оборудованием, морально и физически устарели: их возраст приближается к 30 годам.

Запланированная реновация существующих судов не позволяет обеспечить расширение ресурсной базы отечественного рыболовства и удовлетворить потребностям российских добывающих компаний.

Кроме того, все страны, занимающие передовые позиции в рыболовстве, провели с 1996 г уже 3 волны обновления научно-исследовательского флота, и, пользуясь своим техническим превосходством, ставят под сомнение научные результаты российских ученых при осуществлении международных проектов и исследованиях совместных запасов водных биологических ресурсов.

Применение новых перспективных НИС на уровне последних достижений мирового рыболовного и океанографического флотов, которые по своему техническому оснащению не будут уступать современным зарубежным аналогам, позволит дополнительно рекомендовать к вылову России и прилегающих водах в ближайшие годы не менее 400 тыс т различных видов водных биоресурсов, а с учетом расширения российского присутствия в конвенционных районах - до 600-700 тыс т.

Новое крупнотоннажное рыбопромысловое НИС предназначено для выполнения комплексных океанографических и рыбохозяйственных исследований, изучения условий формирования биологической и промысловой продуктивности вод, оценки состояния и характера распределения кормовой базы, освоения новых рыбопоисковых методов и приборов, проведения тралово-акустических съемок (с учетом рекомендаций Международного совета по исследованию моря ICES-209 и требований и Правил DNV на класс судна «SILENT-R» по шумности энергоустановки и пропульсивного комплекса для скоростей хода до 11 узлов), а также лова рыбы в научно-исследовательских целях донным и пелагическим тралами, в том числе проведения экспериментальных работ с нетраловыми орудиями лова.

Важной особенностью проекта нового судна, помимо высоких требований по шумности, является также его способность выполнять свои функции в арктических и антарктических морях (судно спроектировано на ледовый класс Arc4, район плавания - неограниченный).

На его борту предусмотрено размещение многофункционального лабораторного, научно-технического, рыбопромыслового и рыбоперерабатывающего комплексов, беспилотного летательного аппарата.

В качестве пропульсивного комплекса, на судне предполагается использовать 2-вальную дизель-электрическую малошумную установку, основные механизмы которой, что особенно актуально в контексте импортозамещения, предполагаются к изготовлению на российских предприятиях.

В ходе работы над проектом были использованы уникальные технологии проектирования Крыловского ГНЦ, в частности создана виброакустическая модель судна, обеспечивающая оптимальное размещение оборудования, и выполнена оптимизация формы корпуса исходя из условий работы движителей и гидроакустической станции на корпусе судна.

Основные характеристики НИС-РР:

Класс РС - КМ Агс4 [1] AUT1-ICS ОМВО DYNPOS-1 (REF) EPP ECO Special purpose ship. (Судно соответствует рекомендациям по шумности ICES-209 и требованиям DNV-GL «SILENT-R»)

Длина наибольшая 85,5 м

Ширина наибольшая 16,5 м

Осадка 7,2 м

Водоизмещение полное 5300 т

Скорость полного хода 15 уз.

Скорость хода при тралении 11 уз.

Тяга судна при скорости 6 уз. 30 тс

Численность научной группы 30 чел.

Экипаж 23 чел.

РИС. 17. Рыбопромысловое НИС (НИС-РР)

Сейсморазведочные работы на углеводороды на российском шельфе в настоящее время выполняют в основном коммерческие организации по заказу Газпрома и Роснефти, привлекая как отечественные, так и зарубежные специализированные компании.

Крупнейшей морской геофизической компанией в России является Севморнефтегеофизика (г. Мурманск), предоставляющее широкий спектр морских геофизических услуг, включая морские сейсмические исследования 2D и 3D, радионавигационное обеспечение, цифровую обработку и комплексную интерпретацию сейсмических данных.

Сегодня геолого-геофизическая база данных предприятия представляет собой 90% всех имеющихся современных геолого-геофизических данных по шельфу российской Арктики.

Флот отечественных сейсморазведочных судов состоит из 15 единиц, из которых 4 судна выполняют работы по 3D технологии, 11 судов выполняют работы по 2D технологии.

Средний возраст судов составляет 28 лет.

Часть судов прошли модернизацию с заменой научно-исследовательского и аналитического оборудования.

В составе флота находятся также 2 мелководных научно-исследовательских судна - НИС Профессор Рябинкин и НИС-катамаран Искатель-5, которые могут работать как на глубокой воде, так и на мелководье.

В 2011 г Совкомфлотом было приобретено в Норвегии на условиях бербоут-чартера НИС типа X-Bow Вячеслав Тихонов ледового класса 1A DNV, выполняющее сейсморазведку по технологии 3D с использованием 8ми сейсмокос.

В перспективе Газпром и Роснефть планируют приобретение собственных сейсморазведочных судов.

Важно отметить, что отечественного оборудования для сейсморазведочных работ, соответствующего мировому уровню, в настоящее время не имеется, но работы в этом направлении ведутся в рамках Государственной программы Российской Федерации «Развитие судостроения и техники для освоения шельфовых месторождений на 2013-2030 г».

Министерство природных ресурсов РФ также обосновало необходимость строительства 2 сейсморазведочных судов, о чем докладывало президенту РФ В. Путину и получило его одобрение.

Учитывая эти обстоятельства, Крыловским ГНЦ выполнена проектная проработка перспективного сейсморазведочного судна предназначенного для выполнения сейсморазведочные работы 3D технологии, а также комплексные сопутствующие геолого-геофизические исследования с целью поиска и разведки месторождений нефти и газа, в том числе на арктическом шельфе.

Основные характеристики сейсморазведочного НИС:

Класс РС - КМ Arc5 [1] AUT1 OMBO ЕРР ECO-S BWM SDS<12 Special purpose ship. Район плавания - неограниченный, включая плавание в ледовых условиях арктических морей в летне-осенний период в соответствии с классом ледовых усилений.

Длина ок. 110 м

Ширина ок. 25 / 28 м

Осадка ок. 8 м

Мощность энергетической установки ок.18 500 кВт

Мощность пропульсивной установки 2х6000 кВт

Количество точек буксировки сейсмокос 16 шт

Оборудование сейсмической разведки 16 сейсмокос по 10 км

Тяга при тралении ок. 130 тс

Скорость траления ок. 5 уз.

Скорость экономического хода ок. 14 уз.

РИС. 18. Сейсморазведочное НИС

Помимо работ над новыми проектами судов круг компетенций Крыловского ГНЦ включает в себя разработку проектов переоборудования, модернизации и реконструкции, а также продление срока службы судов различного назначения.

Так в 2016 г ЦКБ «Балтсудопроект» выполнило:

- проект реконструкции НИС «Профессор Логачёв» пр. 12883М (рисунок 19), позволивший, при сохранении основного назначения НИС, расширить его исследовательские возможности за счет обеспечения использования более тяжеловесных и габаритных средств пробоотбора, подводных аппаратов, расположения новых лабораторий, усовершенствования движительного комплекса, установки более современной акустической системы;

- проект модернизации судна измерительного комплекса «Маршал Крылов» пр. 19141 (рисунок 20), в соответствии с которым на судно установлены национальные информационно-измерительные средства, проводится авторский надзор модернизации и техническое сопровождение ремонта.

РИС. 19. НИС «Профессор Логачёв» пр. 12883М

РИС. 20. Судно измерительного комплекса «Маршал Крылов» пр. 19141

Особенности современного проектирования

При разработке проектов использованы прогрессивные методы с применением специализированных систем автоматизированного проектирования, в которых разрабатывается трехмерная параметризированная модель судна, что позволяет сократить сроки проектирования и избежать многих ошибок, возникающих при выпуске документации. Модель содержит информацию о геометрии, материалах, зонах обслуживания оборудования и массу другой необходимой информации.

Модель разрабатывается параллельно специалистами различных специализаций, фактически в онлайн режиме ведется виртуальное строительство судна.

Для 3-мерного проектирования используются САПР AVEVA Marine и Nupas-Cadmatic, расчеты прочности выполняются в среде Ansys, используются специализированные программы для сглаживания поверхности корпуса судна, расчетов параметров ходкости, мореходности и др.

При этом широко используются возможности Крыловского ГНЦ в проведении различных испытаний, что позволяет оптимизировать судно в соответствии с его назначением, обеспечить рациональный выбор энергетической установки, движительного комплекса и судового оборудования.

Огромный накопленный опыт и созданный научно-технический задел в области проектирования НИС различного назначения позволяет Крыловскому ГНЦ принимать активное участие в возрождении отечественного научно-исследовательского флота.

Автор: Ю. Могутин, М. Руденко, А. Веселова, А.Сальников, Крыловский ГНЦ

Источник : Neftegaz.RU