К ВОПРОСУ О МОДЕРНИЗАЦИИ СОВРЕМЕННЫХ МАЛЫХ ПРОМЫСЛОВЫХ СУДОВ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Научная статья УДК 629.5

Б01 10.46845/1997-3071-2023-70-148-159

К вопросу о модернизации современных малых промысловых судов

1 2 Евгений Андреевич Чуреев , Олег Павлович Орлов

1 Калининградский государственный технический университет, Калининград, Россия,

2 Крыловский государственный научный центр, Санкт-Петербург, Россия 1 е.сЬигееу@к^Ш.ги, https://orcid.org/0000-0002-3504-4957

Аннотация. Промысел рыбы в прибрежной морской зоне Российской Федерации в настоящее время ведется малыми рыболовными судами отечественной и иностранной постройки. Абсолютное большинство судов выработали свой ресурс и требуют замены, при этом суда иностранной постройки показывают более эффективную работу по сравнению с отечественными аналогами. Мероприятия по модернизации советских и российских судов не дают требуемого эффекта, информация по современным иностранным промысловым судам носит закрытый или весьма ограниченный характер. Из-за этого перед проектантами стоит задача модернизации существующих проектов судов и/или создания проекта нового конкурентоспособного промыслового судна для эффективной работы. Анализ информации по современным иностранным судам показывает, что все малые промысловые суда, в основном, имеют два типа корпуса - исландский и норвежский, характеризующиеся увеличенной полнотой обводов. Исследования современных малых промысловых судов с большой полнотой корпуса путем испытаний физических моделей в опытовом бассейне позволили определить основные элементы судов, в значительной мере влияющие на мореходные качества. В настоящей работе описан ряд испытаний физических моделей судов в опытовом бассейне. По результатам данных испытаний определены основные элементы малых промысловых судов с большой полнотой корпуса, в значительной степени влияющие на определенные мореходные качества. На основании полученных результатов сформированы и представлены рекомендации для использования при модернизации проектов малых промысловых судов и/или создания новых проектов судов.

Ключевые слова: малое рыболовное судно, траулер, мореходные качества судна, модельные испытания, опытовый бассейн.

Для цитирования: Чуреев Е. А., Орлов О. П. К вопросу о модернизации современных малых промысловых судов // Известия КГТУ. 2023. № 70. С. 148— 159. Б01: 10.46845/1997-3071-2023-70-148-159.

© Чуреев Е. А., Орлов О. П., 2023

Original article

On the issue of modern small fishing vessels modernization

Evgeniy A. Chureev1, Oleg P. Orlov2

1 Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russia

2 Krylov State Research Center, St-Petersburg, Russia

1 [email protected], https://orcid.org/0000-0002-3504-4957

Abstract. Fishing in the coastal marine zone in the Russian Federation is currently carried out by small fishing vessels of domestic and foreign construction. The vast majority of vessels have exhausted their resources and require replacement, while foreign-built vessels show more efficient operation compared to domestic counterparts. Measures to modernize Soviet and Russian vessels do not give the desired effect. Information on modern foreign fishing vessels is classified or very limited. Because of this, the designers are faced with the task of modernizing existing vessel designs and / or creating a design for a new competitive fishing vessel for efficient operation. An analysis of modern foreign vessels information shows that all small fishing vessels basically have two types of hull - "Icelandic" and "Norwegian", characterized by an increased completeness of contours. Studies of modern small fishing vessels with a large hull density, by testing physical models in the towing tank, made it possible to determine the main elements of vessels that significantly affect seaworthiness. This paper describes a series of tests of physical models of ships in the towing tank. Based on the results of these tests, the main elements of small fishing vessels with a large hull density, which largely affect certain seaworthiness, were identified. Based on the results obtained, recommendations were formed and presented for use in the modernization of projects of small fishing vessels and / or the creation of new vessel designs.

Keywords: small fishing vessel, trawler, seaworthiness of the vessel, model testing, towing tank.

For citation: Chureev E. A., Orlov O. P. On the issue of modern small fishing vessels modernization. Izvestiya KGTU = KSTU News. 2023; (70) : 148-159. (InRuss.). DOI 10.46845/1997-3071-2023-70-148-159.

ВВЕДЕНИЕ

Рыбопромысловый флот в современных реалиях сталкивается со значительными трудностями. Состояние его основных фондов в настоящее время характеризуется высокой степенью изношенности и морального старения [1]. С 2016 года рыбопромышленная отрасль перешла на аукционный принцип распределения квот, в рамках которого участники рынка обязаны строить новые суда в России, чтобы получить часть квот на вылов биологических ресурсов [2]. На данный момент построено 16 судов, сдача всех 105 судов по программе ожидается к 2026 году. Под данную программу, в основном, попадают крупнотоннажные и средние промысловые суда. Малый добывающий флот, призванный обеспечить страну свежей охлажденной рыбной продукцией и составляющий основу прибрежного рыболовства, в Российской Федерации практически не стимулируется. Исторически сложилось, что основу прибрежного рыбодобывающего флота со-

ставляют суда типа «Балтика» (пр. 13328), «Селга» (пр. 728А) и др. [3]. Также присутствуют и суд а иностранной постройки, такие как «Римфорс» (Нидерланды) или «За Родину» (Латвия) [4, 5]. Подавляющее большинство существующих суд ов имеют значительный возраст, превышающий расчетный! срок в У5 лет, однако тенденции к обновлению флота не наблюдается.

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА

Исследования работы промыслового флота на примкро Калининградской области показали, что оуда иностранной постройки более чем в 2 раза эффективнее отечественных судов при работе в одинаковых условиях (рис. 1).

■ Пелагический промысел, судно типа МРТК

■ Пелагический промысел, суда иностранной постройки

О

m

о

Я

СС

II

III

IV

VI VII VIII МЕСЯЦЫ

IX

XI

XII

Рис. 1. Данные по выловам судов типа МР ТК и судов иностранной постройки в

Балтийском море

Fig. 1. Data on catches of vessels of the MRTK type and vessels of foreign construction

in the Baltic Sea

Причиной этому являются следующие факторы:

- малая энерговооруженность, судов типа МРТК (малый рыболовный траулер кормовой), не позволяющая работать с высокоуловистыми тралами;

- относительно небольшой дедвейт, не дающий принимать на борт достаточное количество улова. В совокупности с транспортировкой улова в ящиках со льдом на судах типа МРТК, в отличие от перевозки рыбы наливом на судах иностранной постройки, значительно увеличиваются временные потери на погрузку пойманной рыбы в трюм;

- форма корпуса судов типа МРТК, которая не дает возможности эффективно работать в сезон штормов (с декабря по март), совпадающий с путиной.

Для выхода из сложившейся ситуации судовладельцы модернизируют суда типа МРТК - переоборудуют рыбный трюм под перевозку улова наливом, а также заменяют главный двигатель (ГД) на более мощный (с 220 кВт на 368 кВт). Указанные мероприятия позволили увеличить дедвейт с 30 до 54 т и повысить эффек-

тивность отечественных судов, однако, они по-прежнему уступают судам иностранной постройки с объемом трюмов 850-150 м . Стоит отдельно отметить, что эксплуатируемые отечественные промысловые суда исчерпали свой модерниза-ционный ресуре в силу возраста, технического состояния и заложенных проектных р ешений.

ИССЛЕДОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ПРОМЫСЛОВЫХ СУДОВ

Исходя из вышеуказанного, при проектировании новых малых промысловых судов целесообразно изучиоь опыт иностранного судостроения, однако имеющиеся данные по проектам иностранных судов из открытых источников носят информационных характер и не позволяют выполнить полнеценный технический аналии либо использоветь суда в качестве прототипов при проектировании новых;. ЕВ то Ее время опубликованная информация достаточна для полфчения представления о форме корпуса современных малых промысловых судов.

Анелио формы рыболовоых судов иностранной по стройки показач, что в мире используются две основные формы корпуса — по исландскому типу (рис . 2)

»рвежскому (рис. 3).

Вгркнпя пдяуБо

Рис. 2. Проекция корпуса с бульбовыми Рис. 3. Проекция корпуса с бульбовыми

обводами по исландскому типцу обводами по норвежскому типу

Fig. 2. Projection body with bulbous con- Fig. 3. Projection body with bulbous contours according to the icelandic type tours according to the norwegian type

Данные формы корпуса обуславоиваются достаточно большими значениями коэффициентов полноты, не характерными для отечественных судов. Это позволяет обеспечить размещение вместительных рыбных трюмов, установку относительно мощных главных и вспомогательных дизелей, а также обеспечить комфортное размещение судовой команды.

На рис. 4 представлен продольный разрез и строевая по шпангоутам малого наливного рыболовного траулера, разработанного сотрудниками Калининградского государственного технического университета (КГТУ) в рамках выполнения

составной части опытно-конструкторской работы (шифр «Балтика - КГТУ») [6] . С точки зрения мореходных качеств, в первую очередь - ходкости, данная форм а корпуса далеко не оптимальна. Факторами, влияющими на ходкость судна, являются погруженная часть транца в воду и носовой бульб. Также следует обратить внимание на резкое уменьшение объемов подводной части от 330 до 40 шпангоута судна, что в свою очередь может привести к срыву потока, идущего по линиям батоксов, и, следовательно, увеличению сопротивления.

Рис. 4. Продольный разрез и строевая по шпангоутам Fig. 4. Longitudinal section and drill alongé the frames

Предварительным решением данной! проблемы может стать разработка теоретического чертежа судна со строительным дифферентом на корму. Это позволит обеспечить более плавное направление линий тока по корпусу и минимизировать отрыв потока. Однако, эксперименты с физическими моделями в опыто-вом бассейне показали, что у судов данного типа наблюдается значительное изменение посадки в процессе набора скорости - появляется ходовой дифферент на нос. Наглядно это явление можно наблюдать на примере испытания физической модели МРТК «Адомат» в опытовом бассейне КГТУ (в соответствии с [7]), теоретический чертеж которого представлен на рис. 5.

Рис. 5. Теоретический ч ертеж МРТК «Адомат» Fig. 5. Lines drawing MRTK ««Adomat»

В процессе испытаний! модели данного судна были исследованы мореходные качества на тихой воде в различных случаях нагрузки. При нагрузке с осадкой 3,80 м (случай нагрузки 1) на ровный киль с повышением скорости хода изменялась ходовая посадка судна - увеличивался дифферент на нос. На расчетной скорости свободного хода натурного судна 11 узлов (Бг = 0,39) зафиксирована максимальная просадка носовой оконечности судна, обеспечивающая дифферент на нос 2,5 градуса. Визуально данное явление можно наблюдать на рис. 6.

В другом случае нагрузки с начал ьным дифферентом на корму (Тн = 2,71 м; Тк = 3,91 м) (случай нагрузки 3) и аналогичным водоизмещением посадка судна на полном ходу была значительно лучше - дифферент на скорости 11 узлов натурного судна составлял около 1 градуса на нос. Визуально посадка модели судна представлена на рис. 7.

В результате проведенного анализа поведения модели судна с начальным дифферентом на корму авторы пришли к выводу, что в данном случае дифферен-тующий момент на нос появляется не только за счет' областей пониженного давления, образующихся под полным корпусом, но и за счет гидродинамической силы, появляющейся во время обтекания носового бульба.

Рис. 6. Испытания МРКТ «Адомат». Ровный киль, скорость. 11 узлов

Fig. 6. Tests of MRTK "Adomat". Even keel, speed 11 knots

Рис. 7. Испытания МРКТ «Адомат». Начальный дифферент на корму, скорость н 1 узлов

Fi^ 7. Tests of MRTK "Adomat". The initial trim to the stern, speed 11 knots

С точки зрения влияния изменения ходовой посадки судна на мореходные качества целесообр азно обраниться к результатам вышеуказанных испытаний [8]. Зависимость коэффициента остаточного сопротивления от числа Фруда показана на рис. 8, а зависимость изменения дифферента от числа Фруда - на рис. 9.

о си н о и

£

о о

X ^Н

£ н

о S-Я

4<

Я

я

S

-е-

-S-

16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00

о

И

0,00

Случай нагрузки 1

Случай нагрузки 3

0,150

0,200

0,250 0,300

Число Фруда, Fr

0,350

0,400

Рис. 8. Зависимость коэффициента остаточного сопротивления от числа Фруда Fig. 8. The dependence of the coefficient of residual resistance on the Froude number

0,000 о,] -0,500 tj g.-1,000 h é- g-1,500 РЭ a OI fl-2,000 s n -2,500 -3,000

50 5^2 w - in ñ - 00 0 3 50 0,4 00 0,4 [50

>

Ш С луч ан нагрузки :

• С луч ан нагрузки 2

Число Фруда, Ft

Рис. 9. Зависимость изменения дифферента судна, от числа Фруда Fig.9. The dependence of the change in the trim of the vessel on the; Froude number

Из представленных материалов можно сделать вывод, что при одинаковом водоизмещении на расчетной скорости свободного хода судна за счет строительного (начального) дифферента на нос можно получить выигрыш по коэффициенту остаточного сопротивления до40 %.

Дальнейшие исследования данного вопроса подтолкнули авторов на проведение дополнительных испытаний, направленных на поиск оптимальной начальной посадки судна и оптимизации ходкости по коэффициенту остаточного сопротивления, результаты которого были опубликованы в [9]. По итогам исследований сделан вывод, что коэффициент остаточного сопротивления корпуса судна минимальный при условии, если судно движется на расчетной скорости на ровный киль, оптимальный угол начального дифферента составляет порядка 1,02,5 грасусс на корму.

Еще одним важным элементом формы корпуса, влияющей на мореходные качества, является носовой бульб. Ряд проведенных исследований с другими моделями судов показал возможность появления негативного эффекта из-за обтекания бульба, пример тому - результат испытаний малого райоловного судна «Марлин» (зависимость коэффициента остаточного сопротивления от числа Фруда) (рис. 10) [10].

9,00 и 8,00

Ol

I 7,00

g 6,00

<J £ <?

s ® 5,00

H 1—I g

i S 4,00

H S -T

t 3,00 n

i 2,00 ■A

1,00

о

0,00

0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400

Число Фруда

•-♦—Без бул ,ба 1

С будьб DM 2

■-*- С будь б ом 3

—— — —----

Рис. 10. Результат испытаний модели судна «Марлин» Fig. 10. The result of testing the model of the ship "Marlin"

Анализ результатов испытаний показывает, что в районе числа Фруда 0,25-0,28 резко возрастает на 10-15 % коэффициент остаточного сопротивления (случай нагрузки - «с бульбом 2»), именно за счет обтекания носового бульба. Данный негативный эффект необходимо устранять на стадии проектирования формы корпуса судна путем проведения экспериментальных исследований физических моделей судов в гидроканале с обращенным движением воды на всем диапазоне расчетных скоростей хода судна, а также в диапазоне изменений его эксплуатационных посадок.

Малые промысловые суда по сравнению с крупными в большей мере подвержены явлению заливаемости открытых участков палубы, особенно в носовой части. Исследования данного явления в опытовом бассейне на примере нескольких проектов судов показали в целом положительное влияние носового бульба на заливаемость носовой оконечности судна, а также на интенсивность данного процесса. Вместе с этим, исследователи отмечают, что реш ающую роль играет величина надводного борта судна, особенно в носовой части.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Отечественные малые промысловые суда в основной своей массе уступают судам иностранной постройки в эффективности, причем модернизационный потенциал данных судов исчерпан. Лучшим решением в данной ситуации является модернизация проектов судов. По сути это - создание новых проектов отечественных промысловых судов, способных конкурировать с судами иностранной постройки.

В процессе модернизации существующих проектов судов необходимо обращать внимание на следующие факторы:

- новыге суда должны>1 быыгъ оборудованы^ носовыши Иульбами для лучшей удифферентовке. Форма носового булъба должна быть отработана б гидроканалах и опы>гговы1х бассейнах на всех эксплуатационные режимах. Данное решенид позволит ивключить убр азование локального негативного обтекания носовоИ оконечности судна и, следоватеньбо, оаеличение буксировочного оопротивления;

- новые суда должныв разрабатышаться со строительным нифферентом на корму, причем ходов уя посадка суд на на расчетной скоросто полного хода должна быть, на ровный киль. Это решенид позволит минимизировать буксировочную мощность, судна на свободном ходу;

- новые судп должны>1 быть оборудованы>1 главным двиаателем достаточной мощности для возможности буксировки современных выгсокоуловистых тралов, а также для обенпечения требуемой скурости свободного хода;

- новы>1е суда должны.1 иметь достаточный надводныш борт для минимизации явления заливаемости участков палубы1 еудна.

Предлагаемые решения будут способствовнть созданию соврембннодо конкурентоспособного пр омыюлового фоота Российской Федерации.

Список источников

1. Колончин К. В. Состояние, проблемы и перспективы развития рыбопромыслового флота России. Часть I // Пищевая промышленность. 2019. № 11. С. 35-39.

2. Об утверждении государственной программыб Роьсийской Федерации "Развитие рыбохозяйственного комплекса": Постановление Правительства РФ № 314 от 15 апреля 2014 г. // URL: http://government.ru/docs/all/91156/ (Дата обращения: 14.06.23)

3. Флот рыбной промышленности: справочник типовык судов / под ред. Б. А. Антипова. М.: Транспорт, 1990. 384 с.

4. Регистровая книга Российского морского регистра судоходства. URL: https://lk.rs-class.org/regbook/regbookVessel?ln=ru/ (Дата обращения: 14.06.23).

5. Регистровая книга Российского классификационного общества. URL: https://rfdass.m/activities/dass/reg-book/?s=8150/ (Дата обращения: 14.06.23).

6. Разработка концептуального проекта модернизации маломерного рыболовного траулера по типу пр. 1328 («Балтика») для Северо-Западного региона России с возможностью использования функции прохождения промысловой практики и обучения будущих специалистов отраслевых учебных заведений [текст]: технический отчет // ФГБОУ ВО «КГТУ»>; рук. Оныгостлв Д. ЕЛ.; ислолн.: Маслюк Е. В. [и др.]. Калининград, 2016. 121 с. (на правах рукописи).

7. 204-ЛМКС.000.001-МИ «Буксировочные испытания моделей судов. Методика». Калининград: ФГБОУ ВО «КГТУ», 2019. 48 с.

8. Подготовка и проведение комплекса испытаний моделей судна МРТК нового типа [текст]: технический отчет // ФГБОУ ВО «КГТУ»; рук. Злыгос-тев Д. В.; исполн.: Чуреев Е. А. [и др.]. Калининград, 2018. 23 с. (на правах рукописи).

9. Чуреев Е. А., Орлов О. П., Якута И. В. Исследование влияния строительного дифферкнта маных иромысловых судов с большой полнотой корпуиа на мореоодные качества е/ Востник Астраханского государственново техническо го университета. Серия: морская трхнива и технолосия. 2019. № 4. С. 30-38.

10. Срсвнительные испытания модели т/х «Марлин» без носового бульба и с носовым бульбом на заливаемость на встречном волнении и сопротивление движению сусна на тихой воде [текст]: технический отчет: // ФГБ(НУ ВО «КГТУ»; рук. Батуев А. Д.; осполн.: Чуреев Д. А. [и др.]. Калининград, 2017. 48 с. (на правах рукописи..

References

1. Kolonchin IK-. V. SSostoyanie, problemy i perspektivy razvitiya rybo-promyslovogo flota Rossii. Chast' I [Thie state, problems and p rospects op development of the fishing0 fleeO of Russia. Part I]. Pishchevaya promyshlennost', 2019, no. 11, p°. 35-39.

2. Ob utverzhdenii gosudarstvennoy programmy Rocsiyskoy Federitsii "I°azvi-tie rybokhozyayotvennogo kompleksa": Postanovlenie Pravitel'stva RF №2 314 ot 15 aprelya 2014 g. [On approval of the State program of tiie Russian Federation "Development; of the fisheries complex": Decree of the Goveenment of the Russian Federation No. 314 of April 15, 2014], available at: http://government.ru/docs/all/91156/ (Accessed 14 June 2023).

3. Flot rybnoy promyshlennosti: spravochnik tipovykh sudov [Fishing industry fleet: reference book of standard vessels], pod red. B. A. Antipova, Moscow, Transport Publ., 1990, 384 p.

4. Registrovaya kniga Rossiyskogo morskogo registra sudokhodstva [Register of ships Russian Maritime Register of Shipping], available at: https://lk.rs-class.org/regbook/regbookVessel?ln=ru/ (Accessed 14 June 2023).

5. Registrovaya kniga Rossiyskogo klassifikatsionnogo obshchestva [Register of ships Russian Classification Society], available at: https://rfclass.ru/activities/class/reg-book/?s=8150/ (Accessed 14 June 2023).

6. Razrabotka kontseptual'nogo proekta modernizatsii malomernogo rybo-lovnogo traulera po tipu pr. 1328 ("Baltika") dlya Severo-Zapadnogo regiona Rossii s vozmozhnost'yu ispol'zovaniya funktsii prokhozhdeniya promyslovoy praktiki i obu-cheniya budushchikh spetsialistov otraslKvykh uchebnykh zavedeniy [tekst]: tekhni-cCeskiy otchet [Development of a conceptual project for the modernization of a small-size fishing trawler of the type 1328 Ave. ("Baltika") for the North-Western region of Russia with the possibility of using the function of passing fishing practice and training future speci alists of industry educptionst institutions: technical report]. Director Zlyges-tev D. V., executor Maslyuk E. V. FGBOU VO "KGTU", Kaliningrad, 2016, 121 p.

7. 204-LMKS.000.001-MI "Buksirovochnye ispytaniya modeley sudov. Meto-dika" [204-LMKS.000.001-MI "Towing tests of ship models. Methodology"]. FGBOU VO "KGTU", Kaliningrad, 2019, 48 p.

8. Podgotovka i provedenie kompleksa ispytaniy modeley sudna MRTK novogo tipa [tekst]: tekhnicheskiy otchet [Preparation and conduct of a complex of tests of models of a new type of SFT vessel: technical report]. Director Zlygostev D. V., executor Chureev E. A. Kaliningrad, 2018, 23 p.

9. Chureev E. A.f Orlov 0». P., Yakuta I. V. Issledovanie vliyaniyy stroitel'nogo differenta malykh promyslovykh sudov s lb ol'shoy polnotoy korpusa na morekhodnye kachestva [Invesligation oH the influenye of the construction tram of smtll fashing vessels with a lirge hull completeness on seaworthiness], Vestnik Astrakhanskogo gosu-darstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: morskaya tikhnika i tckhnologiya, 2019, no. 4, pp. 30-38.

10. Siavnitel'nye ispytaniya modeli t/kh "Marlin" bez nosovogo but'ba i s no-sovym bul'bom na zalivaemost' na vstrechnom volnenii i soprotivlenie dvikheniyu sud-na na likhoy vode [tekit]: tekhnicheakiy otchet .C omparati ve tests of the model of ship "Marlin" withouH a bow bulb and with a bow butt) for floodability in oncoming waves and resistance to Hie movement of the vessel in caim water: technical ceport]. Director Zlygostev D. Vt executor Chuteev E. At, Kaliningrad, 2017, 48 p.

Информация об авторах.

Е. А. Чуреев - заместитель диуактора по науке Науннориссседовательакого центра судостроения

О. П. Орлов - доктор) техничстких наук, професеор, гланный хаучный оотрудник

Information about the authors

E. A. Chureev - Deputy Director for Science of the Shipbuilding Research Center O. P. Orlov - Doctor of Science (Technical), Professor, Chief Scientific Officer

Статья поступила в редакцию 12.07.2023; одобрена после рецензирования 19.07.2023; принята к публикации 21.07.2023.

The article was submitted 12.07.2023; approved after reviewing 19.07.2023; accepted for publication 21.07.2023.