В России в ближайшие годы должен появиться цифровой полигон для оценки соответствия буксирных судов требованиям категории «эскортный». По мнению экспертов, использование цифрового полигона позволит снизить стоимость и сроки проектных работ, а также уменьшит расходы на проведение натурных испытаний.
Эскортный буксир
В соответствии с двумя стратегическими документами — Морской доктриной Российской Федерации и Стратегией развития судостроительной промышленности на период до 2036 года и на дальнейшую перспективу до 2050 года, одним из важных направлений является строительство крупнотоннажного флота, включая серийное производство современных судов для Северного морского пути, в том числе нефте- и газовозов, контейнеровозов и судов снабжения.
При этом, как отмечают в Минпромторге, полноценная эксплуатация таких судов невозможна без увеличения современного вспомогательного флота, прежде всего — буксиров. Для обеспечения безопасности при осуществлении морских операций буксиры должны соответствовать требованиям, предъявляемым классификационными обществами, и иметь характеристику «эскортный буксир» (Escort Tug) к основному символу класса.
Заместитель генерального директора Центрального научно-исследовательского и проектно-конструкторского института морского флота (ЦНИИМФ) Александр Буянов:
— Эскортный буксир — буксир, который, кроме буксировочных и кантовочных операций, предназначен также для эскортных операций. Под эскортными операциями понимается удержание на курсе, торможение и другие операции по управлению эскортируемым судном. Буксирное эскортирование в основном используется при прохождении крупнотоннажными судами узкостей и стесненных акваторий, а также в сложных погодных условиях, когда требуется дополнительное удержание судна на курсе.
Дополнительные технические требования именно к эскортным буксирам прописаны в разделе 2 «Правил классификации и постройки морских судов» в части XVII «Дополнительные знаки символа класса и словесные характеристики, определяющие конструктивные или эксплуатационные особенности судна» Российского морского регистра судоходства (РС).
Конструктивно эскортный буксир ничем не отличается от современного портового буксира-кантовщика, оборудованного полноповоротными винторулевыми колонками. Однако он должен иметь более высокие мореходные качества и более высокую удерживающую силу. Поэтому предъявляются повышенные требования к буксирной лебедке, к конструкции надводного борта и в целом к мощности буксира. Выполняются более детальные расчеты по остойчивости буксира и кренящего момента при эскортных операциях.
Председатель совета директоров АО «Нордик Инжиниринг» Николай Шабликов:
— Основная задача эскортного буксира обеспечить буксируемое судно или объект дополнительными управляющими и тормозящими усилиями. Впервые эскортный буксир был использован в 1975 году для эскортирования нефтяного танкера. Во многих портах мира, где имеется эскорт, наличие буксира является обязательным в целях безопасности. Данный тип судна может использовать как прямой, так и косвенный режим работы, или любой из них.
В связи с ростом размеров судов новые буксиры имеют все большую тягу на швартовах. Для уменьшения числа случаев столкновений и посадок на мель судов при маневрировании в ограниченной акватории портовые власти требуют использовать буксиры. Сопровождение, а именно управление курсом и скоростью, крупнотоннажных судов осуществляется специально разработанными буксирами. Для выполнения таких операций буксир должен иметь символ класса «эскортный буксир» (Escort Tug).
Как сообщили ИАА «ПортНьюс» в Российском морском регистре судоходства, в настоящее время характеристику Escort Tug имеют 63 судна с действующим классом, еще четыре судна находятся в процессе освидетельствования.
По данным ЦНИИМФ, более половины эскортных буксиров были построены на иностранных верфях по зарубежным проектам. Наиболее востребованным является проект ASD TUG 3010 ICE компании Damen. При этом за последние годы в России было разработано достаточно много современных проектов эскортных буксиров.
Это проект ПЕ-6, разработанный Ленинградским судостроительным заводом «Пелла», проект 705ПЕ конструкторского бюро «Вымпел», проекты эскортных буксиров компании АО «Нордик Инжиниринг» (NE040, NE050, NE060), проект Т3150-ЗД ООО «Морской инжиниринговый центр СПб» и др.
По оценке Минпромторга, в перспективе ближайших лет характеристику «эскортный буксир» должны получить около десяти судов, находящихся сейчас в постройке.
Натурные испытания
В настоящий момент в России оценка соответствия буксиров характеристике Escort Tug осуществляется Российским морским регистром судоходства на основе дорогостоящих натурных испытаний или в форме зачета одобрения иностранных классификационных обществ, проводящих такие одобрения на основе современных методов цифрового моделирования с использованием компьютерного моделирования.
Комментарий ФАУ «Российский морской регистр судоходства»:
— Техническое наблюдение за постройкой судов (в том числе эскортных буксиров) РС осуществляет на основе одобренной Регистром технической документации. Цель оказания данной услуги — определить соответствие таких объектов проектной документации, а также требованиям международных конвенций и соглашений, правил, инструкций, процедур, циркуляров, информационных материалов и других документов.
Важным этапом при техническом наблюдении является проведение эскортных испытаний. Однако для их корректного проведения может требоваться использование «эскортируемого судна».
Как правило, таким судном является грузовое судно в эксплуатации, обладающее соответствующими массогабаритными характеристиками. Найти такое судно — достаточно сложная и финансово затратная задача. В этой связи правилами допускается возможность определения эскортных характеристик по одобренной Регистром методике, без проведения указанных испытаний.
Как уточняет Александр Буянов, эскортным испытаниям подвергаются головное судно серии, а затем каждое пятое судно при условии идентичности пропульсивной установки, а также каждое судно несерийной постройки. Перед проведением натурных испытаний разрабатывается программа, выполняются расчет остойчивости буксира и предварительный расчет эскортных характеристик судна.
«Процесс проведения эскортных буксирных испытаний является достаточно затратным, а главное, в нем, помимо буксира, должно участвовать эскортируемое судно. Договориться с оператором крупнотоннажного судна о проведении такого рода испытаний не так легко. Каждый день простоя транспортного судна исчисляется в десятках, а то и тысячах долларов», — рассказал заместитель генерального директора ЦНИИМФ.
В Регистре отмечают, что возможность перезачета результатов оценки соответствия буксиров требованиям характеристики Escort Tug, выполненной иностранным классификационным обществом, рассматривается в каждом конкретном случае по результатам анализа. При этом, как считает ряд экспертов, перезачет результатов содержит ряд рисков, связанных с возможностью занижения или завышения характеристик реальных буксиров.
В цифровых условиях
Сейчас Минпромторг России проводит отбор кандидатов на выполнение опытно-конструкторской работы «Создание цифрового полигона для оценки соответствия буксирных судов требованиям категории «эскортный буксир», шифр «ЦП-Буксир-Э». Согласно документации, работы по созданию российского цифрового полигона должны быть выполнены в три этапа, на это выделяется 460 млн рублей. При этом предполагается, что внедрить полученные цифровые решения в работу Регистра, проектных и научных организаций, компаний и учреждений, эксплуатирующих буксиры и крупнотоннажный флот, а также заводов-изготовителей можно будет уже в 2028 году.
Предполагается, что создание отечественного цифрового полигона для оценки соответствия буксирных судов требованиям характеристики Escort Tug позволит снизить стоимость и сроки ввода вспомогательного флота в эксплуатацию, уберет риски повреждения буксиров при натурных испытаниях.
В Минпромторге считают, что создаваемый цифровой полигон позволит:
- проводить оценку соответствия требованиям РС к эскортным буксирам и присваивать дополнительную характеристику для ускорения наращивания вспомогательного флота;
- проводить оценку принятых технических решений при проектировании буксирных судов с функциями эскортирования, снизить стоимость возможных корректировок проекта;
- обоснованно определять условия эксплуатации эскортных буксиров для планирования морских операций на основе результатов цифровых исследований и компьютерного моделирования;
- сократить сроки проведения дорогостоящих натурных испытаний эскортных буксиров за счет сокращения объемов испытаний и обеспечения соответствия необходимых условий (периодов навигации, эскортирования крупнотоннажного транспортного судна в грузу на соответствующих режимах хода, погодных условиях, особенностях акватории и т. п.).
В Регистре ИАА «ПортНьюс» пояснили, что наличие цифрового полигона может облегчить задачу проектирования судна (в отношении выбора оптимальных очертаний корпуса, типа и расположения пропульсивной установки).
«Однако требования Правил РС к конструкции буксиров не определяются инструментами, использующимися при проектировании таких судов, и не изменяются в зависимости от них. В этой связи было бы некорректно говорить о том, что наличие полигона поможет в упрощении оценки соответствия буксиров требованиям, предъявляемым к эскортным буксирам на этапе проектирования и постройки. Возможно, наличие такого полигона может в перспективе привести к некоторому сокращению объема ходовых испытаний буксирного судна в том случае, если будет продемонстрирована высокая степень сходимости результатов модельных и натурных испытаний», — прокомментировали в РС.
По мнению Александра Буянова из ЦНИИМФ, для конструкторских бюро цифровой полигон может стать, наряду с модельными и натурными испытаниями, еще одним инструментом подтверждения характеристики предлагаемых технических решений по судну.
«Задача развития и внедрения в процесс проектирования и строительства судов современных методов цифрового моделирования и проектирования является одной из приоритетных. Разработка цифрового полигона для оценки соответствия буксирных судов требованиям РС, при наличии верифицированных по результатам модельных и натурных испытаний методик, позволит снизить как стоимость, так и сроки проектных работ», — говорит он.
Руководитель отделения гидроаэродинамики ФГУП «Крыловский государственный научный центр» Вячеслав Магаровский:
— Цифровые испытания дополняют традиционные испытания в бассейне, поскольку позволяют получать дополнительную информации о проекте, как он себя ведет в тех или иных условиях.
В судостроении, в отличие от той же авиации, не создаются экспериментальные полномасштабные образцы, на которых осуществляется отработка закладываемых технических решений перед выходом в серию. После модельных испытаний в опытовых бассейнах, где производится проверка указанных в техническом задании требований на стадии создания технического проекта, осуществляется выпуск РКД и строительство.
Однако не все условия и режимы, с которыми столкнется судно во время своей эксплуатации, можно смоделировать в бассейнах, поэтому все чаще в дополнение к традиционным бассейновым испытаниям начинают применяться цифровые решения, такие как цифровые и виртуальные полигоны и тренажерные комплексы, которые дают большую вариабельность внешних условий, но с меньшей точностью. Цифровые решения позволяют получить дополнительную информацию и повысить качество создаваемого проекта судна.
По словам Вячеслава Магаровского, еще одним выгодоприобретателем создания цифровых полигонов является заказчик и будущий эксплуатант судна, поскольку использование таких цифровых решений позволяет подтвердить предъявляемые к судну требования еще на стадии проекта, а также снизить объем и сроки дорогостоящих натурных испытаний.
Николай Шабликов в свою очередь отмечает, что разработка ПО для моделирования навигационных, гидрометеорологических условий и обкатки в нем судов и связанных с их эксплуатацией различных ситуаций — безусловно, прогрессивное решение. «Однако требует разработки крайне специфической цифровой модели — это раз. И учета большого количества вводимых данных — это два», — добавляет он.
По его мнению, разработка такого ПО — крайне нетривиальная задача со стороны программно-математического комплекса. При этом эмпирические методы, основанные на статистической модели (серии испытаний некоторого количества моделей), и связанные с их использованием ограничения в свою очередь могут накладывать ограничения на валидность и достоверность получаемых результатов, что требует большой осторожности при применении ПО такого типа при проектировании.
«Считаем позитивным создание подобного типа платформ и сервисов, но на первых этапах они будут носить больше иллюстративный и рекомендательный характер», — заключает эксперт.
Рис. на превью: АО «Нордик Инжиниринг»
