Архитектурно-конструктивные особенности арктических судов двойного действия
Введение
Концепция судна двойного действия (СДД, double acting ship — DAS, изначально double acting tanker — DAT) была предложена в середине 1990-х годов специалистами Arctic Research & Development group фирмы «Kvaerner Masa-Yards» (Финляндия) [1] применительно к решению задачи вывоза нефти из российской Арктики транзитом через Мурманск в Роттердам. На таком маршруте бо́льшая часть пути может быть пройдена по чистой воде круглый год. В связи с этим было предложено предусмотреть соответствующие параметры формы корпуса в носовой оконечности для движения на чистой воде, в том числе при необходимости и бульбовые обводы, которые, естественно, не соответствуют оптимальным параметрам формы корпуса для плавания в ледовых условиях. Утверждалось, что движение кормой вперед наиболее эффективно в сложных ледовых условиях. Так, для танкера дедвейтом 90 тыс. т, применительно к которому выполнялись исследования концепции DAT, показана возможность самостоятельного форсирования торосистых перемычек толщиной до 12 м, что соответственно снижает зависимость таких судов от ледокольного обеспечения.
|
|
Хотя идея движения во льдах кормой вперед не нова [2], обеспечить реализацию лучших ледовых качеств судна при движении кормой вперед полностью удалось только после разработки и внедрения в судостроение азимутальных пропульсивных систем (Azipod propulsion units) и винторулевых колонок (далее — винторулевых комплексов, ВРК).
Концепция DAT, по мнению ее разработчиков, приводит к нескольким положительным эффектам:
· обводы кормовой оконечности, приспособленные к движению во льдах, не ухудшают поведение судна на чистой воде, поэтому мореходные качества при плавании в акватории, свободной ото льда, практически такие же, как у обычного судна;
· при движении во льдах кормой вперед обеспечиваются более высокие характеристики ледовой ходкости;
· исключительно высокая маневренность, обусловленная наличием ВРК;
· более высокие показатели экономической эффективности судна.
Концепция DAT была проверена как при испытаниях в ледовом бассейне Masa-Yards Arctic Research Centre (MARC), так и при натурных испытаниях ряда судов. ВРК типа Azipod мощностью 11,4 МВт были установлены на танкеры «Uikku» и «Lunni» (рис. 1). Испытания показали, что при движении во льдах кормой вперед сопротивление существенно ниже. Аналогичные результаты были получены при модельных испытаниях крупнотоннажного судна, оснащенного двумя ВРК типа Azipod.
Рис. 5.3-1. Танкер «Uikku»
В качестве примера ниже приведены сопоставительные характеристики судов с различными концептуальными решениями в части формы корпуса [1]:
|
|
Обычный танкер / одновальная пропульсивная система / ледокольная форма носовой оконечности:
· скорость на чистой воде 16 уз при 50% использовании мощности энергетической установки (ЭУ);
· ледопроходимость [3] составляет 1,2—1,6 м (движение носом вперед);
· эффективность судна 80% при плавании на чистой воде.
Танкер, оснащенный одним ВРК типа Azipod / традиционная форма носовой оконечности для плавания на чистой воде / ледокольная форма кормовой оконечности:
· скорость на чистой воде 16 уз при 40% использовании мощности ЭУ;
· ледопроходимость составляет 1,6—2,2 м при движении кормой вперед и 0,5—0,7 м при движении носом вперед;
· эффективность судна 100% при плавании на чистой воде.
Показано, что при движении кормой вперед с использованием ВРК типа Azipod сопротивление льда движению судна снижается практически вдвое в диапазоне толщин льда 1,0—2,5 м.
Эффективность концепции DAT объяснялась авторами следующим образом:
· имеется возможность фрезеровать/разрушать лед гребным винтом;
· в кормовой оконечности при таком движительном комплексе меньше выступающих частей;
· более эффективна работа движителя, так как можно изменять направление потока;
· повышаются динамические качества судна (маневренность);
· омывание водой корпуса снижает трение о лед.
Авторы работы [1] прогнозировали дальнейшее развитие концепции DAT в направлении поиска оптимального компромиссного решения между требованиями к форме корпуса судна для плавания на чистой воде и в ледовых условиях. Кроме того, высказывались аргументы, что концепция DAT позволит обеспечить эффективный вывоз нефти и газовых конденсатов из месторождений, расположенных в районах восточного сектора Арктики, поскольку транспортировка углеводородов по трубопроводам в условиях тундры значительно более затратна, чем морская транспортировка.
Опыт проектирования и эксплуатации СДД к настоящему времени составляет около 25 лет. Первоначальная идея СДД (неледовая носовая оконечность и ледовая кормовая) была реализована в небольшом количестве проектов. Достаточно хорошо себя зарекомендовали при плавании в набитых и слегка смерзшихся ледяных каналах Финского залива танкеры дедвейтом около 106 тыс. т «Mastera» и «Tempera» (рис. 2). Эти два танкера, приспособленные для плавания во льдах, используются для круглогодичной перевозки сырой нефти с российского нефтяного терминала в Приморске Ленинградской области на нефтеперерабатывающие заводы Neste Oil в Порвоо и Наантали (Финляндия). В арктических условиях эти суда не применялись.
Рис. 5.3-2. Танкер «Mastera»