27Л. Г. ЦОЙ, В. И. ПЕРЕСЫПКИН, Ю. В. ГЛЕБКО
О роли ЦНИИМФа в создании отечественного ледокольного флота нового поколения
Особенность географического положения Российской Федерации, характеризующегося значительной протяжённостью северных и восточных морских границ с замерзающими портами, требует наличия мощного ледокольного флота. Необходимость в освоении арктического шельфа и районов Крайнего Севера и Дальнего Востока, а также наличие вблизи замерзающих неарктических морей крупных промышленных центров, имеющих большое значение для экономики страны, придают для России особую важность обеспечения неограниченного плавания в любых ледовых условиях.
В российской Арктике сосредоточены огромные запасы минерального сырья, прежде всего углеводородов. Освоение природных ресурсов и развитие производительных сил в районах Сибири, включая арктическую зону, - важная часть экономической стратегии государства на длительный период.
С 30-х гг. прошлого столетия шло планомерное и всестороннее освоение Арктики. Быстрыми темпами развивались горнодобывающая и металлургическая промышленности, лесопереработка, морской, речной и авиационный транспорт, строились новые порты с необходимой инфраструктурой. В кратчайшие сроки созданы мощный ледокольный и ледокольно-транспортный флот, системы навигаци-онно-гидрографического и гидрометеорологического обеспечения судоходства.
Стабильно из года в год увеличивались грузопотоки по Северному морскому пути (СМП) и, соответственно, развивалась Арктическая морская транспортная система (АМТС). С 1978 г. грузоперевозки для Норильского горно-металлургического комбината на линии Мурманск - Дудинка стали выполняться круглогодично. К 1987 г. ежегодный объём перевозок по СМП достиг 6,6 млн. т.
На трассах СМП работало 17 линейных ледоколов (из них 8 атомных и 9 дизельных) и более 300 транспортных судов (из них атомный лихтеровоз «Севморпуть» и 20 судов высшего ледового класса УЛА, 108 судов ледового класса УЛ). Работа АМТС была рентабельной до 1991 г. при объёме перевозок, превышающем 4 млн. т.
Таблица 1. Транзитные рейсы судов по Северному морскому пути в 2010-2013 гг.
Типы судов Число судов Число рейсо в грузу в балласте
Летняя арктическая навигация 2010 г. Танкеры (в т. ч. крупнотоннажные) Балкеры (в т. ч. крупнотоннажные) Прочие Всего (в т. ч. крупнотоннажные) 1 (1) 1 (1) 2 4 (2) 1 (1) 1 (1) 0 2 (2) 0 (0) 0 (0) 2 2 (0)
Летняя арктическая навигация 2011 г. Танкеры (в т. ч. крупнотоннажные) Балкеры (в т. ч. крупнотоннажные) Прочие Всего (в т. ч. крупнотоннажные) 10 (8) 3 (1) 15 28 (9) 11 (Ю) 3 (1) 5 19 (11) 2 (0) 1 (0) 12 15 (0)
Летняя арктическая навигация 2012 г. Танкеры (в т. ч. крупнотоннажные) Балкеры (в т. ч. крупнотоннажные) Прочие Всего (в т. ч. крупнотоннажные) 14 (10) 3 (3) 8 (1) 25 (14) 17 (12) 6 (6) 2 (1) 25 (19) 0 (0) 4 (4) 7 (1) 11 (5)
Летняя арктическая навигация 2013 г. Танкеры (в т. ч. крупнотоннажные) Балкеры (в т. ч. крупнотоннажные) Прочие Всего (в т. ч. крупнотоннажные) 11 (9) 4 (4) 13 (1) 28 (14) 16 (10) 5 (5) 7 (1) 28 (16) 0 (0) 1 (1) 7 (1) 8 (2)
Примечание: Из всех судов, участвовавших в транзитных рейсах, доля судов под российским флагом составила около 20 %.
Переход к рынку привёл к нарушению сложившихся ранее региональных транспортно-технологических связей и ослаблению административного и хозяйственного механизма СМП. Объёмы перевозок в Арктике снизились в 3-4 раза (до 1,5 млн. т в год).
В последние годы арктический грузооборот вновь увеличивается. В связи с потеплением в Арктике и интенсивным таянием льда в летний период получило развитие транзитное плавание по Северному морскому пути между Западной Европой и Азиатско-Тихоокеанским регионом как кратчайшим расстоянием в сравнении с использованием Суэцкого канала. Значительно возросшее число судов, в том числе крупнотоннажных, воспользовавшихся СМП,
демонстрируется данными таблицы 1. В ближайшее время ожидается также бурный рост морских перевозок в арктических морях в связи с активной разработкой и освоением шельфовых месторождений углеводородного сырья. К 2020 г. согласно прогнозным оценкам объём грузоперевозок морем, прежде всего экспортных поставок нефти и газа, может достичь 40 млн. т.
Эффективность и безопасность работы транспортного флота на трассах Северного морского пути прежде всего зависят от ледокольного обеспечения. Ключевое значение в системе транспортного обеспечения Крайнего Севера имеют атомные ледоколы, обладающие большой мощностью и неограниченной автономностью. Наличие атомного флота позволяет успешно решать задачи обеспечения Северного завоза, горнодобывающей промышленности и топливно-энергетического комплекса российской Арктики. С помощью атомных ледоколов в Западном районе Арктики обеспечивается круглогодичная навигация практически при любых погодных и ледовых условиях. Вместе с тем уже в настоящее время, учитывая старение и предстоящее списание, существующих атомных ледоколов, требуется создание атомоходов нового поколения (таблица 1).
Помимо поддержания развивающегося судоходства в российской Арктике большое значение имеет также ледокольное обеспечение грузоперевозок в замерзающих неарктических морях, омывающих Россию. Из крупных российских портов, которых около 50, только четыре являются незамерзающими. Ожидается, что грузооборот основных замерзающих портов России уже в ближайшие годы удвоится. Учитывая это, а также то, что существующие российские линейные, вспомогательные и портовые ледоколы, построенные в 70-80-х гг. прошлого столетия, практически выработали свой ресурс и морально устарели, существует потребность не только в дополнительном пополнении отечественного ледокольного флота, но и в обновлении его состава. Основные характеристики отечественных линейных ледоколов приведены в таблице 2.
Существующий атомный ледокольный флот даже с вводом в эксплуатацию ледокола «50 лет Победы» позволит обеспечить планируемые грузоперевозки только на ближайшие годы. Ледокол «50 лет Победы» - последний из построенных в России атомных ледоколов класса «Арктика» (был заложен в 1989 г., спущен на воду в 1993 г., достроен и вступил в строй в 2007 г.). При той же мощности на валах, равной 49 МВт, и увеличенной на 10 м длине, он имеет повышенную на 0,4-0,5 м ледопроходимость за счёт применения по инициативе
Таблица 2. Основные характеристики линейных ледоколов России
Характеристики Наименование головного ледокола
«Ермак» «Арктика» «Капитан Сорокин» «Таймыр»
Страна-строитель Финляндия СССР Финляндия Финляндия, СССР
Годы постройки 1974-1976 1974-1992 1977-1981 1989-1990
Число в серии 3 5 4 2
Длина(м) наибольшая по КВЛ 135,0 130,0 148,0 136,0 129,4/135,5/41,4 121,3/125,8/30,2 150, 140,6
Ширина (м) наибольшая по КВЛ 26,0 25,6 30,0 28,0 26,5/26,5/30,5 25,6 29,2 28,0
Высота борта, м 16,7 17,2 12,3 15,2
Осадка по КВЛ, м 11,0 11,0 8,5 8,1
Водоизмещение по КВЛ, т 20 240 23 460 14 900/16 020/17 270 19 600
Тип энергетической установки ДЭУ ЯЭУ ДЭУ ЯЭУ
Число х мощность главных двигателей, кВт 9 х 3380 2 х 27580 6 х 3050 2х18400
Мощность на валах, кВт 26 500 49 000 16 200 32 500
Число и тип гребных винтов 3 ВФШ 3 ВФШ 3 ВФШ 3 ВФШ
Скорость на свободной воде, уз 19,5 20,8 19,0/18,7/18,0 20,2
Ледопроходимость, м 1,8 2,25 1,35/1,80/1,90 1,95
Автономность по запасам топлива, сут. 28 неограниченная 28 неограниченная
Экипаж, чел. 91 145 83 110
Примечание: Для ледоколов типа «Капитан Сорокин» приведены последовательно данные по оригинальному ледоколу, построенному АО «Вяртсиля», и переоборудованным «Капитану Николаеву» фирмой «Кварнер Маса-Ярдс» и «Капитану Сорокину» фирмой «Тиссен Нордзееверке».
ЦНИИМФа усовершенствованной формы обводов носовой оконечности и плакированной стали в районе ледового пояса в носу
Следует отметить, что на атомоходах этого класса, начиная с а/л «Россия», установлен более эффективный по сравнению с зарубежными, отечественный вариант пневмообмыва корпуса, в разработке которого принимал непосредственное участие ЦНИИМФ.
Выполненное ЦНИИМФом технико-экономическое обоснование атомных ледоколов нового поколения учитывает необходимость обеспечения надёжных, безопасных и эффективных проводок в Западном районе Арктики крупнотоннажных танкеров дедвейтом до 100-160 тыс. т. Соответственно, в сравнении с существующими атомоходами класса «Арктика», будут увеличены размерения и мощность перспективных ледоколов. Наряду с обеспечением необходимого запаса мощности и более широкого канала для проводок крупнотоннажных танкеров, эти ледоколы за счёт дополнительной плавучести при увеличенных размерениях будут иметь минимальную рабочую осадку 8,5 м, что позволит использовать их в качестве мелкосидящих на сквозных проводках судов в Дудинку, пункты Обской губы и в других мелководных районах. Соответственно, при создании таких двухосадочных ледоколов нового типа (71К-60Я) будет уменьшена общая потребность в атомных ледоколах.
Подавляющее большинство ныне действующих морских дизельных ледоколов, как и атомных, также по причине морального и физического старения подлежит замене.
Потребовалась выработка правильной концепции пополнения ледокольного флота и своевременное претворение её в жизнь, чтобы избежать необратимых последствий для экономики России, имеющей обширные морские коммуникации.
Многолетний опыт освоения Северного морского пути и грузоперевозок в замерзающие порты страны, а также перспективы развития арктического транзита и крупномасштабных экспортных перевозок углеводородного сырья позволили обосновать и предложить следующую комплектацию перспективного отечественного ледокольного флота:
Атомные ледоколы. Основным ядром арктического ледокольного флота должны стать мощные ледоколы, которые, имея ледопроходи-мость 2,8-2,9 м, обеспечат гарантированную круглогодичную навигацию в Западном районе Арктики. Существует также потребность в мелкосидящих атомоходах с ледопроходимостью около 2 м, способных работать в мелководных прибрежных районах и устьях сибир-
ских рек. Для обеспечения надёжной круглогодичной навигации на всем протяжении СМП, в том числе в экстремальные по ледовым условиям годы, нужен сверхмощный ледокол-лидер с ледопроходимо-стью не менее 3,4-3,5 м.
Дизельные ледоколы. Обслуживание транспортных потоков в замерзающих неарктических морях традиционно возложено на 2 типоразмера линейных и 2-3 типоразмера вспомогательных и портовых ледоколов с дизельными энергетическими установками.
Типаж ледоколов нового поколения может быть уменьшен за счёт совмещения в одном ледоколе функций, которые в настоящее время возложены на ледоколы двух типов. Современный уровень науки и техники позволяет создать атомный двухосадочный ледокол, способный эффективно работать как на глубоководных трассах с рабочей осадкой 10-11 м (вместо линейного ледокола типа «Арктика»), так и в районах с ограниченными глубинами с минимальной осадкой около 8,5 м (вместо мелкосидящего ледокола типа «Таймыр»). Также может быть создан дизель-электрический ледокол, имеющий спецификационную осадку 8,5 м, соответствующую осадке ледокола типа «Капитан Сорокин», а по ледопроходимости - превосходящий ледокол типа «Ермак».
Такая концепция формирования ледокольного флота была разработана ЗАО «ЦНИИМФ» с участием ОАО «ММП», согласована с ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова и ЦКБ «Айсберг» и одобрена решением совещания Министров транспорта и по атомной энергии в Мурманске 3 марта 1999 г.
Накопленный опыт судоходства в Арктике и замерзающих неарктических морях России и выполненное изучение перспективных объёмов грузопотоков, включая массовые нетрадиционные перевозки по экспорту углеводородов и ожидаемое развитие трансарктических рейсов, позволили выработать необходимое пополнение и рациональный состав ледокольного флота, в соответствии с которым определён следующий типоразмерный ряд перспективных морских отечественных ледоколов.
Атомный ледокол-лидер мощностью на валах около 110 МВт (ЛК-110Я):
Ледопроходимость - около 3,5 м.
Назначение:
- обеспечение устойчивого и гарантированного судоходства в любом районе Арктики в зимне-весенний период;
- лидирование перспективных крупнотоннажных танкеров и газовозов, предназначенных для круглогодичного вывоза углеводородов, добываемых в арктической зоне;
- надёжное всесезонное обслуживание сквозных транзитных перевозок грузов по СМП между Западной Европой и Дальним Востоком.
Универсальный атомный двухосадочный ледокол мощностью на валах около 60 МВт (ЛК-60Я):
Заменяемые типы ледоколов: «Арктика», «Таймыр».
Ледопроходимость - 2,8-2,9 м.
Назначение:
- лидирование караванов судов на всём протяжении СМП в традиционные сроки арктической навигации и круглогодично в Западном районе Арктики;
- обеспечение надёжных проводок судов в сложных ледовых условиях в мелководных прибрежных районах, включая устьевые участки сибирских рек.
Линейный дизель-электрический ледокол мощностью на валах около 25 МВт (ЛК-25):
Заменяемый тип ледокола: «Ермак».
Ледопроходимость - около 2,0 м.
Назначение:
- лидирование караванов судов в замерзающих неарктических морях, а также работа в качестве вспомогательного в составе сложных караванов, лидируемых атомными ледоколами на трассах СМП;
- самостоятельная проводка судов в устьях сибирских рек в зимний период и на традиционных трассах СМП в летне-осенний период арктической навигации.
Линейный дизель-электрический ледокол мощностью на валах около 18 МВт (ЛК-18):
Заменяемые типы ледоколов: «Москва», «Капитан Сорокин».
Ледопроходимость - 1,5-1,6 м.
Назначение:
- проводка судов в замерзающих неарктических морях, в том числе в Финском заливе, а также работа в качестве вспомогательного в составе сложных караванов на трассах СМП;
- проводка судов в устьях сибирских рек зимой и на мелководных морских участках СМП в период летней арктической навигации;
- морские буксировки, спасательные и снабженческие операции.
Вспомогательный дизель-электрический ледокол мощностью на валах около 10 МВт (ЛК-10):
Заменяемые типы ледоколов: «Василий Прончищев», «Мудьюг».
Ледопроходимость - около 1,2 м.
Назначение:
- обеспечение зимних проводок судов в замерзающих неарктических морях вблизи крупных портов и на их акваториях, а также в прибрежных районах арктических морей в летний период;
- морские буксировки, спасательные работы, ликвидация разливов нефти (ЛРН), снабженческие операции и т.п.
Портовый дизель-электрический ледокол мощностью на валах около 4 МВт (ЛК-4):
Заменяемый тип ледокола: «Капитан Измайлов».
Ледопроходимость - 0,7-0,8 м.
Назначение:
- обработка причалов и проводка судов в замерзающих неарктических морях вблизи портов и на их акваториях, а также в летний период в мелководных районах арктических морей;
- морские буксировки, спасательные работы, ЛРН.
Ледоколы предлагаемого типоразмерного ряда отличаются друг от друга примерно удвоенной мощностью. Целесообразность такого удвоения доказана практикой и соответствует задачам по обеспечению необходимых ледовых качеств ледоколов перспективной постройки. Потребная ледопроходимость определена в зависимости от назначения ледоколов и связанной с этим продолжительностью навигации в заданном районе эксплуатации. На рисунке 1 приведён график зависимости продолжительности навигационного периода от ледопроходимости ледоколов, основанный на данных ААНИИ и ЦНИИМФ по многолетнему опыту проведения арктических операций с использованием ледоколов традиционного типа.
При определении главных размерений ледоколов, наряду с обеспечением проводок по глубоководным трассам СМП перспективных крупнотоннажных судов, учитывалась необходимость их взаимозаменяемости в районах с ограниченными глубинами. Минимальная
безбалластная рабочая осадка атомных ледоколов обоих типоразмеров выбрана с учётом возможности их использования в экстремальных ледовых условиях на участках, обслуживаемых менее мощными ледоколами. Это позволит обеспечить надёжность проводок судов в Арктике независимо от ледовой обстановки.
Универсальное назначение и многоцелевое использование ледоколов будущего пополнения предопределяют применение усовершенствованной традиционной формы обводов корпуса, позволяющей обеспечить выигрыш в мощности (до 50 %) при сохранении эффективности эксплуатации в практически любых ледовых условиях, а также приемлемых мореходных качеств при плавании на открытой воде (рис. 1).
Таблица 3. Характеристики ледоколов нового поколения
Характеристики ЛК-110Я ЛК-60Я ЛК-25 ЛК-18 ЛК-10 ЛК-4
Длина (м) наибольшая по КВЛ 206,0 193,6 173,1 160,0 142,4 132,80 119,8 108,0 73,1 68,8 53,4 50,0
Ширина (м) наибольшая по КВЛ 40,0 38,0 34,4 33,0 29,0 28,5 27,5 26,5 21,1 20,6 16,6 16,0
Высота борта, м 20,3 15,2 13,2 12,4 9,0 6,0
Осадка (м) по КВЛ минимальная рабочая 13,0 11,0 10,5 8,5 9,5 8,5 8,5 6,0 4,2 3,5
Водоизмещение по КВЛ, т 55 600 33 600 22 260 14 700 5 000 2 090
Тип энергетической установки ЯЭУ ЯЭУ ДЭУ ДЭУ ДЭУ ДЭУ
Мощность на валах, МВт 110 60 24 17,4 10 4,4
Число гребных винтов 3 3 3 2 2 2
Скорость на чистой воде, уз 24,0 22,0 19,0 17,0 16,0 14,0
Ледопроходимость, м 3,5 2,9 2,0 1,5 1,2 0,8
Автономность по запасам топлива, сут. неограни ченная 38 45 25 15
Экипаж, чел. 127 92 45 35 21 12
Примечание: Основные параметры ледокола-лидера типа ЛК-110Я определены в эскизном проекте ЦКБ «Айсберг», двухосадочного ледокола типа ЛК-60Я - в техническом проекте 22220 ЦКБ «Айсберг», дизель-электрического ледокола типа ЛК-25 - в техническом проекте 22600 ПКБ «Петробалт», ледокола типа ЛК-18 - в техническом проекте 21900М ЦКБ «Балтсудпроект», вспомогательного и портового ледоколов типов ЛК-10 и ЛК-4 - в концептуальных проектах ЦНИИМФа.
1,5 2,0 2,5
Ледопроходимость, м
Рис. 1. Зависимость продолжительности навигационного периода в Арктике от ледопроходимости ледоколов:
1 - транзитное плавание по СМП
и в Восточном районе Арктики
2 - в Западном районе Арктики
3 - в западной части Карского моря
4 - в юго-восточной части Баренцева
моря (Печорское море)
Рис. 2. Универсальный атомный ледокол нового поколения типа ЛК-60Я
Рис. 3. Линейный арктический дизель-электрический ледокол типа ЛК-25
Для улучшения ледовых качеств, в том числе маневренности во льдах, на перспективных ледоколах будут внедрены прогрессивные дви-жительно-рулевые комплексы, в том числе на дизель-электрических ледоколах винто-рулевые колонки (ВРК), омывающие и подруливающие устройства и другие средства повышения и сохранения в процессе эксплуатации на спецификационном уровне ледопроходимости, включая применение для обшивки подводной части корпуса плакированной стали с нержавеющим наружным слоем.
Ожидаемые характеристики перспективных ледоколов, полученные по проектным проработкам ЦКБ «Айсберг», ЦКБ «Балтсудопро-ект», ПКБ «Петробалт» и ЦНИИМФ, представлены в таблице 3.
Схема разработанного ЦКБ «Айсберг» общего расположения атомного ледокола типа ЛК-60Я по проекту 22220 и общий вид ди-зель-электрического ледокола типа ЛК-25 по проекту 22600 ПКБ «Петробалт», приведены на рис. 2 и 3.
На рисунке 4 показано общее расположение ледокола типа ЛК-18 по проекту 21900 ЦКБ «Балтсудопроект». Головной ледокол этого класса, получивший название «Москва», построен для Финского залива в 2008 г. Второй ледокол серии, также заложенный на Балтийском заводе под названием «Санкт-Петербург» и предназначенный для работы в Финском заливе, был сдан в эксплуатацию в 2009 г. Основная особенность этих ледоколов заключается в применённых на них в качестве движительно-рулевых комплексов ВРК типа Азипод (2x8 МВт). Мощность ВРК трёх последующих ледоколов по модернизированному проекту 21900М будет увеличена (в соответствии с рекомендацией ЦНИИМФа) до 18 МВт.
Общий вид вспомогательного дизель-электрического ледокола типа ЛК-10 по проработке ЦНИИМФа представлен на рисунке 5.
Реализация программы отечественного атомного ледоколостро-ения началась с двухосадочного ледокола универсального назначения, как это было определено упомянутым Решением совещания министров в Мурманске в марте 1999 г. В соответствии с этим решением ЦНИИМФом в 2000 г. выполнено технико-экономическое обоснование и разработаны основные технико-эксплуатационные требования к этому ледоколу и проект технического задания на проектирование и строительство. В настоящее время ледокол, спроектированный, как уже упоминалось, ЦКБ «Айсберг» (технический проект 22220), заложен на Балтийском заводе и должен быть сдан в эксплуатацию в 2017 г.
Рис. 4. Линейный дизель-электрический ледокол для Финского залива типа «Москва»
< 1 Н§~ УР -^-п 1 1 Е
Щ
Рис.5. Вспомогательный дизель-электрический ледокол типа ЛК-10
