Проект является прямым ответом на потребность в обновлении стареющего технического флота современными, эффективными и экологичными судами.
Примерно, с середины 20-го века судостроители мечтают о модульном судостроении. Были разработаны принципы такого производства судов. Но — гораздо более сложная задача, это и понятно претворить их в жизнь практическое применение теоретических наработок происходит всегда с заметным интервалом. Все это время судостроение не стояло на месте. Были разработаны различные способы строительства судов и их спуска на воду. Так называемый «русский способ» спуска — на передаточном доке, наливные док-камеры, слипы, различные судоподъемники, и прочее. Разрабатывались и строились различные проекты судов, в том числе и высокого ледового класса.
На сегодняшний день, очень многое придумано и очень многое опробовано — суда различного назначения, обводы корпуса, различные движительные комплексы, способы транспортировки грузов, технологии строительства судов и т. д.
Именно сейчас пришло время задуматься и начинать воплощать в жизнь давние идеи — модульного судостроения.
Оно подразумевает, чтобы все сборочные единицы (модули) имели такую же насыщенность, какую они имеют в составе судна, а при выполнении монтажных соединений крупных сборочных единиц исключалась бы установка мелких деталей или узлов. Внедрение модульного судостроения означает стандартизацию не только деталей, узлов, элементов конструкций, а и более крупных сборочных единиц унифицированных секций, блоков и частей судна. Эти сборочные единицы можно выделить в следующие модули, пригодные как для нового строительства, так и для замены при ремонте судна — кормовой модуль машинного отделения, носовой модуль, модуль жилой надстройки, грузовые модули.
Необходимо как можно более широко применять унифицированные модульные конструкции одного типоразмера, изготовленные по единому чертежу. Необходимо создание унифицированных типов судов и единой для них базовой модели, в частях которой предусмотрен функциональный модуль, меняемый в зависимости от назначения судна, но все модификации должны иметь одинаковые конструкции корпуса, энергетические и движительные установки, устройства и т. п. для каждого типа судов.
Разработка ограниченного числа типоразмеров модулей и входящих в их состав менее крупных сборочных единиц, стандартизация агрегатов, мелких сборочных единиц и деталей, дальнейшее совершенствование САПР, увеличение объема проектной документации, передаваемой на машинных носителях или непосредственно с ЭВМ проектной организации на ЭВМ судостроительного предприятия — это задача так называемого модульного проектирования. Здесь должно быть совершенно другое мышление проектанта. Идея и заключается в том, чтобы судно «собиралось» не из деталей, секций и блоков, а из отдельных независимых взаимозаменяемых модулей — кормовой модуль машинного отделения, модуль жилой надстройки, модуль носовой оконечности, модуль грузового отсека.
И самое важное для перехода к модульному судостроению — это модульное проектирование. Это залог и основа успешного внедрения нового судостроительного производства, принципиально отличающегося от существующего.
Верфь будущего — это, по сути, предприятие, объединяющее в себе корпусостроительное и достроечное производства, а также механомонтажное. Верфь, которая состоит из гидротехнических сооружений (горизонтальных стапелей или сухих доков) с грузоподъемными средствами и несколькими вспомогательными цехами. Судно собирается как конструктор из готовых к эксплуатации модулей. Модули имеют массу от 1000 до 10000 тонн, перемещаются на строительную позицию наземными модульными транспортерами.
Так, например, в Голландии есть предприятие, которое изготавливает детали корпуса для многих судостроительных заводов, у которых в свою очередь почти нет корпусообрабатывающих производств. Думаю, что понятно, куда стремится коэффициент использования материала.
Модули поставляются на верфь морским путем и устанавливаются на построечную позицию в сухой док, либо, как мы имеем пример на ССК «Звезда» и на некоторых корейских верфях, с помощью передаточного дока выкатываются на стапель, и далее формируются в судно. Также модули можно изготавливать и на верфи, причем основная идея заключается именно в законченной готовности модуля для установки его в судно.
На ССК «Звезда» сегодня есть модульные транспортеры, которые перемещают грузы до 3500 тонн. Но это не предел. В Южной Корее существуют транспортные системы наземного перемещения грузов массой до 10000 тонн. Технологических ограничений, как видим, в принципе, нет. Современный судостроительный кластер, о котором говорят уже много лет, но так и ни одного не построили (в России), это — предвестник модульного судостроения. Хотя в Большом Камне что-то подобное наблюдается — есть ССК «Звезда», которая опять-таки является судостроительным заводом, а не верфью, и есть завод по производству ВРК «Сапфир», который уже дает продукцию.
Но дело в том, что чтобы перейти к модульному судостроению вовсе необязательно делать кластеры, хотя это очень удобно. Можно использовать существующие заводы. Например, Балтийский завод может изготавливать модули ядерного отсека для ледоколов и отправлять их морем, скажем, в Северодвинск или Большой Камень, также БЗ способен делать кормовые модули машинного отделения для разных верфей.
Судостроительный кластер совокупность предприятий судостроения и судоремонта, приборостроения, обеспечивающих строительство судов, плавсооружений, а также комплектующего оборудования.
Самый крупный блок для стыковки в плавдоке, на верфи STX, был изготовлен в марте 2009 г при строительстве судна для перевозки СПГ вместимостью 173600 м3. Масса блока составила 6500 т, длина — 53,6 м, ширина — 45,8 м, высота — 32,8 м. На рисунке ниже показан момент закатки блока на транспортировочную баржу.
Если со строительством корпуса более-менее все ясно, то большой вопрос возникает при стыковке трубопроводов, воздуховодов, кабелей. Были описаны некоторые пути решения вопроса стыковки трубопроводов, например, в работе Во Чунг Куанга «Обоснование проектной трассировки трубопроводов судовых систем на основе исследований точности изготовления труб с соединениями».
В свое время, примерно в 2017-м году ОСК была инициирована работа по стандартизации судостроения «Судометрика», которая в том числе предполагала достижение точности всех соединений до 1 мм. На сегодняшний день о результатах этой работы не слышно.
Но есть большой прогресс в точности, обеспечиваемый современными оптико-электронными средствами измерений. Большая заслуга в этом деле компаний «Нева Технолоджи» и «Бум Техно».
Технология проста до невозможности. Главное — постоянный контроль при монтаже труб, изготовленных по чертежу. В процессе монтажа вносятся корректировки на положение стыков в системе координат судна. Кроме того, при монтаже можно использовать гибкие забойные детали, либо изготавливать забойные части по снятым с места замерам.
Более перспективным представляется замена труб отдельных систем на трубы РЕ (РЕ-100). Они легче, выдерживают заданные температуры и давление, проще свариваются, податливы при монтаже, более ремонтопригодны, нежели стальные трубы или медные. В настоящее время во многих европейских проектах в балластных, осушительных, воздушных, бытовых системах судов используются именно трубы РЕ.
По типу газовозов RSG (проект МИБ) можно спроектировать суда ледового класса с мембранными переборками.
Сухогрузы типа RSD вполне годятся для модульного проектирования, надо только выбрать подходящий проект и доработать его, либо сделать новый по данному прототипу. То же самое касается танкеров типа RST и контейнеровозов DCV.
Суда, которые ходят по Неве, проекты типа «Волгодон», те же суда, которые ходят по Днепру — это серийные пароходы массовой постройки.
Морское инженерное бюро — СПб проектирует очень технологичные суда. Вполне себе пригодные для модульного судостроения RSD52, RSD59, более старый проект, но вполне пригодный для внутреннего и каботажного плавания DCV36.
Берем эти суда, если мы рассматриваем не трансатлантические перевозки, утверждаем стандарт плавания, и строим эти проекты сотнями. Но сотни это мало. Мы делаем их тысячами.
Итак, чтобы начать переход к модульному судостроению, необходимо выполнить некоторые основные шаги:
Северсталь, например, выпускает около 11 миллионов тонн стали в год. Так, для сравнения, проектная мощность ССК «Звезда» 330 тыс. тонн переработки стали в год, а это уже практически обеспечивает судоходство на СМП.
Модульное судостроение — это не идея национального укрепления, это идея развития судостроения в мире. Отрасль не может развиваться в ограниченных рамках, в рамках одной страны. Это экономика. Пора уже приходить к повседневной экономической выгоде отраслевой, а не национальной. Мы будем выпускать суда «как сосиски на конвейере» при том условии, что верфь не будет делать сама для себя составные части, этим займутся сопутствующие предприятия, специализированные на строительстве конкретных модулей. Это на первом этапе. В дальнейшем заводы-строители модулей освоят большую линейку. Ну а верфь будет только монтировать их друг с другом, спускать на воду, проводить испытания и сдавать в эксплуатацию.
Количество ледоколов для СМП — 30 штук на 40 лет. На сто лет их должно быть 100 штук. Срок производства 3,5 года. При серийном освоении, скажем, В 100 штук, этот срок сократится, по нормативам и по практике, до 1,5 года.
То есть, при одновременном строительстве 2-х или трех реакторов РИТМ- 400, мы сможем построить около 150 штук за сто лет. Это при существующих мощностях.
В настоящее время трудно представляется модульное строительство ледоколов, но отдельные модули, в частности модули центральных отсеков, можно выделить в самостоятельное производство.
При наработке опыта и стандартизации типов и обводов ледоколов, возможно, при доработке компоновки движительной установки можно будет выделять в отдельное производство и ледокольные модули, которые несомненно будут большими по массе и габаритам, но даже сейчас в России проглядываются возможности для освоения модульного строительства атомных ледоколов.
Автор: Дубский Евгений Александрович, в разные годы работал главным технологом проекта 10510 на ССК «Звезда», техническим директором завода «Нефтефлот». Изображения для материала предоставил автор.
Литература:
Проект является прямым ответом на потребность в обновлении стареющего технического флота современными, эффективными и экологичными судами.
Результатом первого этапа работ стало создание в ОСК конструкторского бюро.
Завод должен был стать базовой площадкой для производства импортозамещающего малооборотного двигателя большой мощности.
Строительство краболова ведётся в рамках первого этапа крабовых аукционов с инвестиционными обязательствами.