Условия Арктики предъявляют совершенно специфические требования к исследовательским судам
Неуклонно увеличивающаяся роль Мирового океана в жизни человека предопределяет необходимость его рационального использования, а это, в свою очередь, требует комплексных знаний о нем. В последние годы океан стал крупным источником биологических и минеральных ресурсов, важнейшей транспортной системой планеты, местом отдыха тысяч туристов, местом сброса отходов производства и жизнедеятельности человека.
Тоннаж науки
Особенно интенсивное освоение и изучение Мирового океана началось в конце 40-х – начале 50-х годов ХХ века. До 60-х годов исследования проводились в основном с помощью неспециализированных судов. Для этой цели привлекались, после незначительного дооборудования, пассажирские, транспортные и прочие корабли. С течением времени потребовались более точные измерения, увеличились их номенклатура и комплексность, появились требования к обработке собранной информации в ходе эксперимента. Все это привело к усложнению научного оборудования и к необходимости создания специально спроектированных научно-исследовательских судов (НИС).
Для нашей страны актуальной стала и такая разновидность научных судов, как научно-экспедиционные суда (НЭС). Основная особенность НЭС в том, что они сочетают функции собственно НИС и транспортного судна, обеспечивающего доставку и выгрузку полезных грузов и научной экспедиции в районе проведения исследований.
Общее количество эксплуатирующихся в настоящее время НИС водоизмещением более 250 т составляет около 1тыс. единиц. Владеют этими судами более 70 государств. Самый многочисленный научный флот в мире имеют США (свыше 170 судов), Япония (около 100), десятки научно-исследовательских судов имеют Великобритания, Франция, Канада, Германия, Китай.
В СССР наиболее интенсивное строительство НИС осуществлялось в 70–80-е годы. К моменту своего распада СССР обладал флотом НИС водоизмещением более 250 т, численностью немногим менее 400 единиц, что составляло более трети мирового флота НИС и позволяло СССР быть на первом месте в мире по количеству НИС. Советские НИС строились как на советских верфях, так и на верфях Польши, ГДР, Финляндии.
При распаде СССР с образованием независимых государств России отошло более 300 НИС водоизмещением более 250 т. 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, значительная часть НИС была списана, распродана или переоборудована в суда другого назначения. В результате на сегодняшний день в России осталось менее 70 НИС неограниченного района плавания, абсолютное большинство из которых устарело морально и имеет возраст, близкий к критическому – свыше 25, а то и 30 лет.
Например, НЭС «Академик Федоров», обеспечивающее деятельность Российской антарктической экспедиции, было построено в 1987 году, НЭС «Михаил Сомов», обеспечивающее завоз грузов в порты Арктики и попутные научные исследования – в 1975 г., НИС «Академик Иоффе» и «Академик Сергей Вавилов» построены в 1988-м, НИС «Академик Мстислав Келдыш» – в 1981 году.
Исключение только НЭС «Академик Трешников», построенный для Российской антарктической экспедиции в 2012 году.
В отличие от нашей страны у других мировых лидеров флот планомерно развивается и своевременно модернизируется. Особенно активны Китай и США. Уже на сегодняшний день количественный и качественный состав российского флота НИС не соответствует современным потребностям нашей страны.
Морской фронт работ
Между тем объем работ для научно-исследовательского флота огромен. Современные тенденции развития мировой экономики и торговли требуют все более глубокого и разностороннего использования ресурсов Мирового океана, которое невозможно без такого же разностороннего и глубокого его изучения. Важнейшие первостепенные задачи, стоящие перед научно-исследовательским флотом, сформулированы в Морской доктрине Российской Федерации. Основными задачами являются:
– проведение регулярных ресурсных исследований и государственного мониторинга водных биологических ресурсов Мирового океана как в российских морях, так и за пределами исключительной экономической зоны Российской Федерации;
– обеспечение систематических исследований морской среды, ресурсов и пространства океанов и морей, всего комплекса проблем, связанных с использованием Мирового океана;
– изучение геологического строения и определение ресурсного потенциала континентального шельфа Российской Федерации;
– изучение и освоение минеральных и энергетических ресурсов Мирового океана;
– создание системы мониторинга качества и безопасности водных биологических ресурсов, продуктов их переработки, ведения технологических процессов рыболовства.
Для решения этих задач нужен современный и многочисленный научно-исследовательский флот.
В 2006 году по заказу Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды началось проектирование научно-экспедиционного судна для Российской антарктической экспедиции. Конкурс на проектирование выиграло ФГУП «ЦНИИ им. Академика А.Н. Крылова» (ныне ФГУП «Крыловский государственный научный центр»). Выпуск проектной документации был поручен подразделению «Крыловского центра» – центральному конструкторскому бюро «Балтсудопроект», главным конструктором назначен Е.С. Былинович.
Надо отметить, что ЦКБ «Балтсудопроект» – одно из старейших и ведущих конструкторских бюро в отечественной судостроительной промышленности. Оно было основано в 1925 году; в 1999 году вошло в состав ФГУП «ЦНИИ им. Академика А.Н. Крылова». За 90-летнюю историю ЦКБ «Балтсудопроект» было разработано более 200 проектов, по которым построено более 2600 судов общим водоизмещением свыше 11 млн т. Среди разработанных проектов были и проекты научно-исследовательских судов.
За последние годы по проектам ЦКБ строится 15 судов и объектов морской техники, такие, как уже упомянутый НЭС «Академик Трешников» для Российской антарктической экспедиции, дизель-электрические ледоколы «Москва» и «Санкт-Петербург», которые уже пять лет обеспечивают проводку крупнотоннажных судов в акватории Финского залива, уникальные полупогружные буровые установки нового поколения «Полярная звезда» и «Северное сияние», одни из самых современных и больших в мире в своем классе, эксплуатирующиеся на шельфе Сахалина.
Рабочие лошадки для Арктики
В соответствии с техническим заданием на проектирование научно-экспедиционного судна для Российской антарктической экспедиции предстояло разработать судно, обеспечивающее перевозку 80 членов антарктической экспедиции, грузов, в том числе контейнеров, крупногабаритной транспортной техники, топлива наливом и в таре, взрывчатых веществ, строительных материалов, а также вывоз отходов и мусора. На судне должны размещаться научные лаборатории, медблок с операционной, базироваться вертолет, обеспечена работа водолазов. Поскольку судно должно доставлять экспедицию и грузы на антарктические станции, ему требовались высокий ледовый класс Arc7, значительная автономность и способность работать при низкой температуре.
В связи с многофункциональностью судна к нему и к отдельным его элементам предъявлялись требования как к пассажирскому судну, танкеру, контейнеровозу, носителю летательных аппаратов, ледоколу, научно-исследовательскому судну. Выполнить столь разнообразные и зачастую противоречивые требования правил надзорных организаций и международных конвенций на одном судне оказалось непросто. Но, мало того, кроме многочисленных правил было обеспечено дополнительное резервирование оборудования, поскольку у НЭС предполагалась эксплуатация вдалеке от береговых баз. Проект потребовал многочисленных лабораторных испытаний. И это не только привычные испытания ходкости и управляемости, но испытания в ледовом бассейне, обдув вертолетной площадки. Все эти экспериментальные работы были выполнены в ЦНИИ им. Академика А.Н. Крылова.
Строительство судна велось с 2009 года на «Адмиралтейских верфях» в Санкт-Петербурге. В 2012 году заказчику было передано новое НЭС «Академик Трешников».
Для замены НЭС «Михаил Сомов» в ЦКБ «Балтсудопроект» был разработан проект нового научно-экспедиционного судна для Арктики. Новое судно предназначено для замены персонала исследовательских станций, доставки научных грузов и продовольствия для арктических станций, топлива, запчастей, расходных материалов. Кроме того, оно может использоваться для вывоза отходов и мусора из Арктики, для проведения научно-исследовательских работ в океане. Судно оборудовано необходимым крановым и грузоподъемным оборудованием. Вертолетная площадка позволяет принимать и обслуживать вертолет типа Ми-8. Осадка уменьшена, и это дает возможность подхода к мелководным причалам.
Модель – всему голова
Создание в России впервые за много лет сложного научного судна дало всем участникам работ над проектом неоценимый опыт. Разработка проектов НИС и НЭС была продолжена. В рамках федеральной целевой программы «Развитие гражданской морской техники» на 2009–2016 годы ЦКБ «Балтсудопроект» выполнены эскизные и технические проекты научно-исследовательских судов в интересах Российской академии наук – многофункционального НИС и изыскательского НИС.
Многофункциональное НИС, получившее проектный номер 23390, предназначено 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.
Изыскательское НИС (проект 23430) предназначено 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.
Важной особенностью этих научно-исследовательских судов стало снижение уровня шумов, позволяющее использовать более чувствительную научную аппаратуру, увеличенную площадь научных палуб и лабораторий. Помещения сгруппированы в соответствии с их функциональным назначением, экипаж и научный персонал размещаются в комфортабельных одно-и двухместных каютах. В многофункциональном НИС применено дополнительное резервирование машинных помещений, что позволяет судну продолжать исследования даже при возникновении аварийной ситуации. В разработке проектов принимали участие специалисты Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук. Этот институт эксплуатирует собственный научный флот.
Технология проектирования значительно изменилась за прошедшие годы. Однако простая замена кульмана на компьютер с программой, позволяющей чертить и распечатывать, это тоже уже вчерашний день проектирования. Сейчас в специальной системе автоматизированного проектирования разрабатывается трехмерная параметризированная модель, которая позволяет сократить сроки проектирования, избежать многих ошибок, возникающих при выпуске документации.
Модель содержит информацию о геометрии, материале и массе материалов, зонах обслуживания оборудования и массу другой необходимой информации. Разработка модели ведется параллельно специалистами различных специальностей. То есть фактически в онлайн-режиме ведется виртуальное строительство судна.
Для трехмерного проектирования используются специальные программы выглаживания поверхности корпуса, гидродинамических расчетов. А экспериментальная база «Крыловского центра» позволяет проводить различные испытания натурных моделей.
Все это дает возможность оптимизировать будущее судно в соответствии с его назначением, обеспечивать рациональный выбор судового оборудования. В ближайшее время планируется полный переход на трехмерное проектирование, начиная с начальных стадий проекта. Принятая в ЦКБ «Балтсудопроект» технология проектирования полностью соответствует мировым тенденциям в этой области.
Михаил Сергеевич Руденко – кандидат технических наук, главный конструктор проекта ЦКБ «Балтсудопроект» ФГУП «ЦНИИ им. Академика А.Н. Крылова»
