CC BY-NC
65
DOI: 10.24937/2542-2324-2021-3-397-115-126 УДК 551.463.288: 534.835.46+630*784
В.И. Таровик
ФГУП «Крыловский государственный научный центр», Санкт-Петербург, Россия
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ О ТЕХНОГЕННОМ ПОДВОДНОМ ШУМЕ КАК ФАКТОРЕ ГОСУДАРСТВЕННОЙ МОРСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ И ТРАНСПОРТНОЙ ПОЛИТИКИ
Объект и цель научной работы. В исследовании рассмотрена проблематика техногенного подводного шума с его проявлениями в экологической и конкурентной областях, а также в областях, затрагивающих интересы ВМФ. Материалы и методы. В связи с тем, что исследуемые вопросы являются относительно новыми для отечественного судостроения, судоходства и морской промышленной деятельности, первым шагом к системным исследованиям является постановка задачи о техногенном подводном шуме как физическом явлении, которое должно найти отражение в государственной морской промышленной и транспортной политике. В статье использованы результаты проектных работ, выполненных ФГУП «Крыловский государственный научный центр», а также сведения, полученные из средств массовой информации. В качестве основных источников техногенного подводного шума могут быть отмечены объекты прибрежной промышленной и портовой инфраструктуры, морские нефтегазовые сооружения, транспортные и ледокольные суда.
Основные результаты. Сделан вывод о необходимости постановки и выполнения специализированной комплексной целевой программы, результатом которой должна стать систематизация научно-исследовательских и проектных работ, направленных на анализ, регламентацию и стандартизацию параметров техногенного подводного шума объектов морской техники различных типов.
Заключение. Техногенный подводный шум непосредственно связан с вопросами обеспечения безопасности жизнедеятельности морских экосистем. Кроме того, он является фактором коммерческой и более масштабной экономической межгосударственной конкуренции. В перспективе техногенный подводный шум морской техники может стать инструментом конкурентной борьбы за возможность и право разработки морских нефтегазовых месторождений российского шельфа, а также получения права на использование российских арктических транспортных путей. На фоне этих двух факторов очевидны интересы ВМФ к повышению эффективности стационарных и мобильных гидроакустических систем в условиях воздействия техногенного подводного шума морской техники гражданского назначения. Ключевые слова: источники техногенного подводного шума, морские нефтегазовые сооружения транспортные и ледокольные суда, объекты портовой инфраструктуры. Автор заявляет об отсутствии возможных конфликтов интересов.
DOI: 10.24937/2542-2324-2021-3-397-115-126 UDC 551.463.288: 534.835.46+630*784
V. Tarovik
Krylov State Research Centre, St. Petersburg, Russia
FORMULATION OF TECHNOGENIC UNDERWATER NOISE PROBLEM AS A FACTOR OF STATE MARINE AND TRANSPORT POLICY
Object and purpose of research. The study addresses the technogenic underwater noise issues with a view to environmental and competitive challenges, as well as the Navy interests.
Materials and methods. The issues studied in this investigation are relatively new for the Russian shipbuilding, shipping and marine activities, and the first step to systematic studies should be formulation of a technogenic noise problem as a physical
Для цитирования: Таровик В.И. Постановка задачи о техногенном подводном шуме как факторе государственной морской промышленной и транспортной политики. Труды Крыловского государственного научного центра. 2021; 3(397): 115-126.
For citations: Tarovik V. Formulation of technogenic underwater noise problem as a factor of state marine and transport policy. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2021; 3(397): 115-126 (in Russian).
phenomenon, which have to be considered in the state marine and transportation policy. The paper uses results of design studies performed in Krylov State research Centre, as well as information from mass media. The main sources of the technogenic underwater noise are coastal industries and port infrastructure, marine oil & gas structures, transport and ice-breaking vessels. Main results. It is concluded that a special-purpose integrated target program should be formulated and performed, whose result would be systematization of research and design projects aimed at the analysis, regulation and standardization of techno-genic underwater noise parameters of various marine technologies.
Conclusion. Technogenic underwater noise is directly related to the safety of marine ecosystems. In addition, it is a factor of commercial and large-scale economic competition in the international community. In future the technogenic underwater noise of marine facilities may become an instrument of competition for the opportunity and right to exploit Russian oil & gas deposits, as well as to use Russian Arctic routes. Against the backdrop of these two factors, the Navy interests are obviously to raise the efficiency of fixed and mobile sonar systems in the environment of high technogenic noise produced by civil marine activities.
Keywords: sources of technogenic underwater noise, marine oil & gas structures, transport and ice-breaking vessels, port infrastructure.
The author declares no conflicts of interest.
Введение
Introduction
Техногенный подводный шум (ТПШ) генерируется морскими техническими средствами как гражданского, так и военного назначения. С середины XX в. накоплен значительный научно-технический, проектный и производственный потенциал, позволяющий в значительной степени снизить подводный шум военно-морской техники, и прежде всего надводных кораблей и подводных лодок. Однако в гражданской морской технике этому вопросу практически не уделялось должного внимания, и до настоящего времени основной акцент делался на обеспечение обитаемости внутренних помещений морских объектов. Очевидно, основные источники ТПШ могут быть разделены на три большие группы:
■ объекты прибрежной промышленной и портовой инфраструктуры;
■ морские стационарные промышленные и нефтегазовые объекты;
■ суда транспортного, технологического и специального флота.
Перспектива активного промышленного освоения шельфовых нефтегазовых месторождений связана с расширением деятельности ведущих российских нефтегазовых компаний на лицензионных нефтегазовых участках. Этот процесс естественным образом связан с насыщением акваторий морскими нефтегазовыми сооружениями (МНГС) и вспомогательным флотом с высоким уровнем бортовой энергетики. С другой стороны, нефтегазовые лицензионные участки располагаются на акваториях, по которым проходят трассы Северного морского пути (СМП), на котором планируется интенсивный рост транспортной активности. Дополнительным фактором повышения интереса
к СМП как международному транспортному маршруту является аварийная уязвимость глобализированной мировой экономики с точки зрения безопасности морского пути с использованием Суэцкого канала. Инцидент с аварийной посадкой на грунт контейнеровоза Ever Given 23 марта 2021 г. с 20 тыс. контейнеров на борту получил соответствующую оценку ГК «Росатом» как единого инфраструктурного оператора СМП. Из данной оценки, в частности, следует, что:
■ инцидент повлияет на мировую логистику и отношение перевозчиков и грузовладельцев к потенциальным возможностям СМП как альтернативы Суэцкому каналу;
■ спрос на сервис СМП возрастет, когда безопасность, регулярность и экономическая эффективность прохождения по его маршрутам получит дополнительные подтверждения;
■ Российская Федерация планирует увеличить грузопоток по маршрутам СМП до 80 млн т/год к 2024 г.
Проблематика ТПШ может рассматриваться в трех основных направлениях: обеспечение безопасности жизнедеятельности морских экосистем, конкурентное противодействие по критериям соответствия международным стандартам по подводной шумности морской техники, а также обеспечение эффективного функционирования мобильных и стационарных гидроакустических систем ВМФ.
Экологический аспект
Понятно внимание мирового сообщества к экологическому состоянию акваторий Мирового океана, особенно в условиях возрастающей морской промышленной и транспортной активности. Техногенное шумовое загрязнение широко обсуждается в мировой печати, на различных форумах и конфе-
ренциях [1-5]. Это понятный гуманитарный аспект публицистического характера, в тени которого скрывается вопрос более прагматичный, а именно конкурентное противодействие.
Конкурентное противодействие
Этот аспект непосредственно связан с экологическим качеством производимой той или иной компанией или иностранным государством морской техники гражданского назначения. Ее подводный шум должен соответствовать требованиям действующей международной нормативной документации, и, следовательно, отсутствие такого соответствия делает морскую технику конкурентов неприемлемой для международного морского рынка. Так, например, можно предположить, что в перспективе отечественная морская техника, изготовленная без соответствия стандартам норвежского классификационного общества БМУ [3] по допустимой подводной шумности, может быть запрещена или ограничена для использования в акваториях Баренцева моря, расположенных вблизи от норвежских границ. Вероятно, в будущем это может сказаться на возможностях использования отечественной буровой морской техники на временно замороженном проекте Штокмановского газоконденсатного месторождения (ШГКМ). Таким образом, через экологически значимую международную нормативную документацию может проводиться и обеспечиваться конкурентное давление со стороны зарубежных компаний и продвижение иностранной гражданской морской техники на российский рынок, подрывая при этом возможности импортозамещения.
Необходимо отметить, что аналогичное, а возможно, и более эффективное конкурентное противодействие может быть достигнуто и с российской стороны, например, через разработку и внедрение отечественных нормативных документов по допустимым параметрам подводной шумности морской техники на российских акваториях и морских транспортных путях. Такой инструмент конкурентного управления может служить препятствием или серьезным ограничением для проникновения иностранной техники на российский морской рынок.
Военно-морской аспект
Важнейшим фактором, определяющим эффективность применения сил и средств отечественного ВМФ, является возможность использования гидроакустических средств. ТПШ как распределенная во времени и пространстве гидроакустическая помеха
требует соответствующей оценки, с привлечением к этому направлению научно-технического потенциала отраслевых научно-исследовательских институтов, проектных организаций и промышленных предприятий. Этот фактор обязательно должны учитывать профильные государственные органы Российской Федерации и руководство ВМФ.
Для того чтобы выработать оптимальные пути сочетания экономических интересов промышленных и транспортных компаний, а также административных и государственных органов с задачами ВМФ в условиях расположения в ответственных акваториях морских промышленных объектов и трасс транспортного судоходства, требуется многосторонний комплексный подход со стороны вовлекаемых в процесс решения этого вопроса участников, а именно:
■ нефтегазовых компаний, ведущих лицензионное промышленное освоение нефтегазовых акваторий;
■ компаний-судовладельцев ледокольного и крупнотоннажного транспортного флота;
■ администраций морских портов и прибрежных объектов инфраструктуры СМП;
■ профильных научно-исследовательских институтов и проектных организаций;
■ промышленных предприятий, вовлеченных в процесс создания оборудования и строительства объектов морской техники.
Масштаб проблематики ТПШ довольно широк, и, следовательно, требует целевых системных исследований, например, в рамках комплексной целевой программы. В основу такой программы должны быть положены натурные исследования феномена ТПШ, т.е. определение частотных, пространственных и временных параметров подводного шума, его основных источников, а также формирование соответствующих баз данных. Эта информация даст основания для разработки отечественных стандартов подводной шумности, исходные данные которых опираются на реальные измеренные параметры ТПШ морской техники и позволяют выполнять сопоставление полученных результатов с действующими международными нормативными документами. Следующим этапом представляется разработка требований по повышению акустических качеств отечественной морской техники с соответствующей коррекцией и снижением ТПШ. В рамках реализации этих требований должны быть предусмотрены мероприятия по виброакустическому проектированию и качественному изготовлению оборудования и морских объектов.
Источники техногенного подводного шума
Sources of man-made underwater noise
Как было отмечено выше, для отечественных морских промышленных объектов гражданского назначения, а также для судов транспортного, технического и ледокольного флота не существует нормативных ограничений по подводной шумности. Соответственно, на них не устанавливается комплекс виброакустической защиты, который широко применяется при создании кораблей ВМФ. Расположение виброактивного оборудования не предусматривает его возможного вклада в первичный подводный шум, слабо выражены средства амортизации и вибропоглощения вибрационной энергии, передаваемой по корпусным конструкциям, фундаментам и неопорным связям. Совершенно отдельным вопросом является подводный шум движителей, эффективность которых рассматривается, как правило, только с точки зрения их пропульсивных качеств.
В дополнение к известным в судостроении источникам подводного шума, для МНГС характерны дополнительные энергетически насыщенные источники. Так, существенный вклад МНГС в ТПШ вносится оборудованием бортовых технологических комплексов: буровым и технологическим оборудованием; промышленным оборудованием по переработке пластовой продукции и грузовыми системами при ее отгрузке; шумом торошения ледяных образований при обтекании опорных колонн морских буровых установок и платформ и пр.
Как отмечено выше, источники ТПШ могут быть условно разделены на три основных класса, которые могут отличаться между собой по частотным, пространственным и временным характеристикам:
■ стационарные: морские нефтегазовые сооружения (морские ледостойкие технологические и стационарные платформы, полупогружные и самоподъемные буровые установки, буровые суда);
■ инфраструктурные: портовая и прибрежная промышленная инфраструктура;
■ мобильные: транспортные суда, ледоколы, суда снабжения и суда технического флота.
Морские нефтегазовые сооружения
Offshore oil and gas facilities
К источникам ТПШ этого класса могут быть отнесены морские нефтегазовые поисково-разве-
дочные буровые установки и буровые суда, нефтегазовые добычные платформы и подводные добычные комплексы. Их подводная шумность генерируется как на этапе морских операций по транспортировке, так и в проектном режиме своего коммерческого функционирования после выполнения морских операций по постановке на место буровых работ.
Морская транспортировка МНГС, как правило, связана с применением буксирных судов на форсированных режимах движения и судов обеспечивающего флота (постановка становых якорей, снабжение, безопасность, связь и пр.). На этапах транспортировки МНГС подводная шумность всего судового ордера может рассматриваться как ТПШ распределенного в пространстве мобильного морского объекта.
В эксплуатационном режиме использования МНГС характерными для проявлений ТПШ являются этапы подготовки и выполнения буровых работ. Спектральный состав подводного шума на этих этапах имеет определенные различия, а дистанции превышения ТПШ над уровнями подводного шума естественного происхождения могут составлять многие десятки морских миль. Очевидно, ледовые условия относительно мелководной российской Арктики могут создавать особые условия для формирования подводных звуковых каналов, в результате чего влияние ТПШ может быть еще более выраженным.
Морские нефтегазовые поисково-разведочные буровые установки
Offshore oil and gas exploration drilling rigs
Функциональное назначение этих буровых установок - бурение вертикальных скважин по периметру разведанного сейсморазведкой лицензионного участка акватории и определение коммерческой целесообразности будущей постановки добычных платформ и строительства куста добычных скважин для промышленной добычи углеводородов. На каждом из участков может требоваться бурение нескольких десятков поисково-разведочных скважин.
Основные источники ТПШ: движители, буровое и технологическое оборудование, шум потоков пластовых и буровых жидкостей в буровых райзе-рах, подводное устьевое оборудование. Определенный вклад в ТПШ вносят суда обеспечения буровых работ: суда снабжения, дежурные спаса-
59 300 т;
122,54/91,97/23,5 м;
тельные суда, ледоколы управления ледовой обстановкой и суда ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов.
Основные конструктивные типы морских буровых установок
Main structural types of offshore drilling rigs
Полупогружные буровые установки, тип «Полярная звезда»: водоизмещение длина/ширина/осадка мощность главной
энергетической установки 32,6 МВт; движители 4^3,4 МВт, тип «Ази-
под», 4-лопастные.
Полупогружная буровая установка (ППБУ) имеет возможность самостоятельного движения со скоростями до 8 уз. Система динамического позиционирования удерживает ППБУ на точке буровых работ при постоянном режиме работы движителей. ППБУ обычно используется на глубинах акваторий, превышающих 50-70 м.
Основные источники ТПШ ППБУ: движители на режимах транспортировки и динамического позиционирования на точке; виброактивное буровое и технологическое оборудование; вибрации корпусных конструкций опорных колонн и понтонов; цепные якорно-швартовные системы удержания; торошение ледяных образований при обтекании опорных колонн и понтонов, вибрации бурильной колонны; высоконапорное движение пластовых жидкостей в бурильной колонне; суда снабжения и перегрузочное оборудование.
Самоподъемные буровые установки, тип «Арктическая»:
водоизмещение 17 117 т; длина/ширина/осадка
(при буксировке) 100,9/76,5/7,1 м; мощность главной
энергетической установки 6,0 МВт;
высота подъема на опорах 12,5 м.
Самоподъемная буровая установка (СПБУ) буксируется на точку выполнения буровых работ при поддержке буксирных судов, выполняет морские операции по выдвижению опорных колонн и фиксируется на грунте. Глубина постановки обычно не превышает 120-150 м.
Основные источники ТПШ СПБУ: вибрации спускоподъемного оборудования при постановке и демобилизации буровой установки; виброактивное буровое и технологическое оборудование; вибрации корпусных конструкций опорных колонн; вибрации бурильной колонны; высоконапорное движение пластовых жидкостей в бурильной колонне; подводное устьевое оборудование; суда снабжения и перегрузочное оборудование.
Арктические буровые суда, концептуальный проект БС035:
Буровых судов (БС), предназначенных для выполнения поисково-разведочных буровых работ в ледовых условиях морей российского арктического шельфа, в настоящее время на мировом рынке нет. Концептуальный проект такого судна, как мобильный арктический буровой комплекс (пр. БС035), был разработан КГНЦ. Его основные проектные технические параметры: водоизмещение 72 310 т;
длина/ширина/осадка 220,0/43,2/10,65 м; мощность главного двигателя 62,1 МВт;
движители винторулевые колонки
6x6 МВт.
Основные источники ТПШ БС: движители на режимах транспортировки и динамического позиционирования на точке; виброактивное буровое и технологическое оборудование; виброактивное судовое оборудование и бортовые системы; вибрации корпусных конструкций; цепные якорно-швартовные системы удержания; вибрационный шум вращения турели; торошение ледяных образований при обтекании корпуса, вибрации бурильной колонны; высоконапорное движение пластовых жидкостей в бурильной колонне; подводное устьевое оборудование; ледокол обеспечения, суда снабжения и перегрузочное оборудование.
БС имеют высокую степень судовой и технологической автономности, усиленную двойную систему удержания на точке - динамическое позиционирование и турельную якорно-швартовную систему удержания, а также оперативные и коммерческие преимущества при необходимости перемещения в отдаленные от береговой инфраструктуры акватории. Проект БС035 не имеет прямых иностранных аналогов и позволяет выполнять буровые работы в тяжелых ледовых условиях российской Арктики.
Наличие на III1БУ. СПБУ и БС мощной бортовой энергетики, а также высокооборотные движители и фактическое отсутствие средств виброакустической защиты бурового и технологического оборудования делает поисково-разведочные буровые установки источниками интенсивного ТПШ.
Морские нефтегазовые добычные платформы
Offshore oil and gas production platforms
Функциональное назначение морских платформ этого типа - разбуривание куста добычных горизонтально направленных скважин большой протяженности. добыча углеводородов (нефти. газа и газового конденсата). их накопление и первичная переработка. плановая отгрузка на регулярно подходящие транспортные суда. Основными источниками ТПШ могут быть буровое. технологическое и отгрузочное оборудование. шум потоков пластовых флюидов в системе гибких добычных райзеров. шум подводной системы донного устьевого оборудования. манифольдов и компрессорных станций. Дополнительный вклад в ТПШ платформ вносят транспортные суда. суда снабжения. дежурные спасательные суда. ледоколы управления ледовой обстановкой и суда ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов. Определенный вклад в подводный шум формируется при торошении ледовых полей в процессе натекания на опорные конструкции платформ.
Морские ледостойкие стационарные платформы
Offshore ice-resistant fixed platforms
«Приразломная» (Печорское море). глубина акватории - 19 м:
вес 506 000 т;
длина/ширина/высота 126/126/122 м;
количество рабочих скважин 40; мощность энергетической
установки 84 МВт.
Основные источники ТПШ морских ледостой-ких стационарных платформ (МЛСП): виброактивное буровое и технологическое оборудование; вибрации корпусных конструкций; торошение ледяных образований при обтекании ледового дефлектора; бурение добычных скважин. высоконапорное движение пластовых жидкостей; транспортные суда. суда снабжения и перегрузочное оборудование.
«Орлан» (Охотское море), глубина акватории -15 м:
вес 70 000 т;
длина/ширина/высота 96,0/89,9/30,0 м;
количество рабочих скважин 20; мощность энергетической
установки 14 МВт.
Основные источники ТПШ МЛСП: виброактивное буровое и технологическое оборудование; вибрации корпусных конструкций; торошение ледяных образований при обтекании ледового дефлектора; бурение добычных скважин, высоконапорное движение пластовых жидкостей; транспортные суда, суда снабжения и перегрузочное оборудование.
«Беркут» (Охотское море), глубина акватории -
33,6 м:
вес 198 730 т;
длина/ширина/высота 132,0/100,0/54,7 м;
количество рабочих скважин 45; мощность энергетической установки 60 МВт.
Основные источники ТПШ МЛСП: движители на режимах транспортировки и динамического позиционирования на точке; виброактивное буровое и технологическое оборудование; бурение добычных скважин, вибрации корпусных конструкций опорных колонн; торошение ледяных образований при обтекании опорных колонн, вибрации бурильной колонны; высоконапорное движение пластовых жидкостей в бурильной колонне; транспортные суда, суда снабжения и перегрузочное оборудование.
Штокмановское газоконден-сатное месторождение
Shtokman gas condensate field
Разработка ШГКМ временно приостановлена по ряду политических и коммерческих причин. Однако при благоприятной конъюнктуре мирового рынка природного газа разработка этого месторождения будет возобновлена.
С 2018 г. ШГКМ вновь стало рассматриваться как важнейший природный ресурс для производства сжиженного природного газа (СПГ) с возможной реализацией СПГ-проекта к 2035 г. Мощность СПГ-завода может составить 7,5 млн т/год, а в качестве рынка сбыта рассматривается Европа. Со-
гласно программе «Газпрома» по освоению углеводородов на российском шельфе до 2040 г., принятой в 2017 г., начало добычи газа на ШГКМ запланировано на 2028 г.
ШГКМ, расположенное в Баренцевом море, представляет собой пример крупного технологического кластера, в состав которого входит комплекс поэтапно вводимых в эксплуатацию морских надводных и подводных нефтегазовых объектов с высоким уровнем бортовой энергетики - морских ледостойких технологических платформ (МЛТП), ППБУ, БС, трубоукладочных судов (ТУС), крановых судов (КС), а также судов транспортного, технического, пассажирского и вспомогательного флота. Очевидно, целесообразно рассматривать ШГКМ в качестве распределенного в пространстве источника ТПШ, в местах расположения технологических объектов, которого и в смежных акваториях будет формироваться подводный шум, намного превышающий подводный шум естественного происхождения.
Проектное освоение ШГКМ предусматривает последовательный ввод в эксплуатацию в течение плановых 4-го, 6-го и 9-го годов разработки месторождения 3 единиц МЛТП. В обеспечение функционирования МЛТП технологический комплекс ШГКМ предусматривает введение в эксплуатацию основных морских нефтегазовых объектов: 3 единиц ППБУ типа «Полярная звезда» в течение 2-го, 3-го и 8-го годов освоения месторождения; 1 КС в течение 2-го года; 2 ТУС в 1-й и 2-й годы; 1 многоцелевой вертолетной платформы на 6-й год освоения. Кроме этого, ТПШ в акваториях ШГКМ будет дополнен транспортными и буксирными судами, судами снабжения, дежурными спасательными судами, судами ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов. Регулярные транспортировки вахт персонала морских сооружений потребуют привлечения судов пассажирского флота.
Морская ледостойкая технологическая платформа, МЛТП ШГКМ (концептуальный проект КГНЦ): водоизмещение 260 048 т;
длина/ширина/осадка 320/65/19 м;
количество рабочих скважин 32; мощность энергетической установки 60 МВт;
мощность движителей 30 МВТ.
Каждая МЛТП представляет собой плавучий завод, сформированный в ледостойком корпусе
судового типа, имеющий пропульсивный комплекс для самостоятельного движения. Удержание МЛТП на точке обеспечивается турельной якорно-швартовной системой с автоматическим поддержанием натяжения 16 цепных швартовных линий. Функциональное назначение МЛТП - добыча и переработка первичного пластового продукта, закачка товарного газа в транспортный трубопровод для его передачи на береговой промышленный комплекс в п. Териберка для сжижения и отгрузки СПГ на морской транспорт. Источники ТПШ МЛТП распределены в пространстве, при этом на морском дне расположен подводный добычной комплекс, в состав которого входят донное устьевое оборудование, транспортные трубопроводы, манифольды, компрессоры и пр. Донное оборудование соединено с распределенной в водной среде системой гибких добычных райзеров, по которой пластовый продукт под давлением около 200 атмосфер поступает на борт МЛТП для переработки.
Основные источники ТПШ МЛТП: движители на режимах транспортировки и динамического позиционирования на точке; виброактивное буровое, промышленное и технологическое оборудование; виброактивное судовое оборудование и бортовые системы; бурение добычных скважин, вибрации корпусных конструкций; цепные якорно-швартовные системы удержания; вибрационный шум вращения судовой турели; торошение ледяных образований при обтекании корпуса, вибрации бурильной колонны; высоконапорное движение пластовых жидкостей в бурильной колонне; ледокол обеспечения, суда снабжения и перегрузочное оборудование.
Трубоукладочное судно, ТУС ШГКМ (концептуальный проект КГНЦ): водоизмещение длина/ширина/осадка мощность энергетической установки
мощность движителей
81 200 т;
245,2/34,0/12,0 м; 67,2 МВт;
винторулевые колонки 6 х 36 МВт.
Основные источники ТПШ ТУС: движители на режимах транспортировки и динамического позиционирования в рабочем режиме укладки подводного трубопровода; виброактивное технологическое оборудование; вибрации крановой системы поддержания стингера, виброактивное судовое оборудование и бортовые системы; виб-
рации корпусных конструкций; торошение ледяных образований при обтекании корпуса, суда обеспечения, суда снабжения и перегрузочное оборудование.
ТУС высокого ледового класса и оперативной автономности предназначено для строительства магистрального подводного трубопровода в акваториях Баренцева, Печорского и Карского морей.
Крановое судно, КС ШГКМ, тип «Станислав Юдин»:
водоизмещение 49 268 т;
длина/ширина/осадка 183,3/36,4/8,9 м;
мощность энергетической установки 12,3 МВт.
Основные источники ТПШ КС: движители на режимах транспортировки и в рабочем режиме укладки донного оборудования; виброактивное технологическое оборудование; вибрации грузовой крановой системы, виброактивное судовое оборудование и бортовые системы; вибрации корпусных конструкций; торошение ледяных образований при обтекании корпуса, суда обеспечения, суда снабжения и перегрузочное оборудование.
КС предназначено для выполнения грузовых работ по формированию подводной системы добычи транспортировки продукции МЛТП.
Морская вертолетная платформа, МВП ШГКМ (концептуальный проект КГНЦ): водоизмещение 36 979 т;
длина/ширина/осадка 118,6/17,2/23,2 м;
длина/ширина вертолетной палубы 80,0/70,0 м.
Основные источники ТПШ МВП: движители на режимах транспортировки; якорно-швартовная цепная система удержания; виброактивное технологическое оборудование обеспечения авиатехники; вибрации систем грузового оборудования, виброактивное бортовое оборудование и бортовые системы; вибрации корпусных конструкций; торошение ледяных образований при обтекании корпуса, суда обеспечения, транспортные суда и суда снабжения.
МВП предназначена для поддержания системы плановой регулярной доставки персонала морских объектов ШГКМ вертолетами. В рабочем состоянии МВП удерживается системой якорно-швартовных связей, что, в частности, минимизирует ее ТПШ.
Локальный подводный шум береговой инфраструктуры
Local underwater noise of the coastal infrastructure
Промышленная деятельность на арктическом шельфе связана с дальнейшим развертыванием работ по морскому поисково-разведочному и добычному бурению, добыче и транспортировке углеводородов. В результате развития морской транспортной системы СМП возрастает количество крупнотоннажных судов, растет количество и мощность ледокольного флота, расширяется номенклатура судов снабжения, спасательных пассажирских и пожарных судов. Соответственно, морская промышленная и транспортная активность на акваториях российского нефтегазового арктического шельфа и на трассах СМП требует дальнейшего развития портовой и прибрежной инфраструктуры. Сегодня здесь располагаются около 50 портов, которые постоянно развиваются, увеличивают свой грузооборот, и, соответственно, возрастает их вклад в техногенное подводное шумовое загрязнение окружающих акваторий.
К инфраструктурным источникам ТПШ могут быть отнесены порты и портовые сооружения. Целесообразно включить в этот класс также береговые и прибрежные грузовые терминалы нефтегазового промышленного комплекса, бункеровочные станции и пр. Каждый инфраструктурный источник подводного шума может состоять из большого количества объектов, которые, в свою очередь, могут быть распределены на больших расстояниях, в различных гидрологических и геологических условиях. Конфигурация береговой линии, наличие бухт и протяженных защитных гидротехнических сооружений могут существенным образом сказываться на характере формирования параметров гидроакустических полей. Поэтому гидроакустические исследования инфраструктурных источников ТПШ потребуют разработки специальных методик и аппаратурных средств.
Характерным примером инфраструктурного источника инфраструктурного подводного шума является морской порт. На СМП расположено около 50 портов, грузооборот которых постоянно растет. Так с 2018 г. по 2020 г. грузопоток импортно-экспортных и каботажных грузов (генеральных грузов, нефти, нефтепродуктов, газоконденсата, угля, сжиженного природного газа и рудных концентратов составил соответственно
2018 - 20 млн т, 2019 г - 31 млн т, 2020 г. -32 млн т.
В качестве основных портов, формирующих инфраструктурный техногенный подводный шум в акваториях СМП, целесообразно рассматривать действующие порты: Мурманск, Варандей, Сабет-та, Диксон, Тикси, Певек, Мыс Шмидта, Провидения, Анадырь, П.-Камчатский, Владивосток. Необходимо также выполнить проектные оценки подводного шума перспективного порта Бухта Север (п-ов Таймыр, недалеко от п. Диксон) проекта «Восток Ойл» ПАО «НК «Роснефть». В соответствии с проектом освоения Западно-Иркинского месторождения нефтеперевалочный терминал этого порта планируется ввести в эксплуатацию в 2024 г., а перевалка нефтепродуктов в 2024 г. планируется на уровне 25 млн т, в 2027 г. - 50 млн т, полная мощность терминала в 2030 г. должна составить 115 млн т. Для коммерческого функционирования проекта «Восток Ойл» потребуется создание портовой инфраструктуры и строительство 100 буровых установок, 50 судов различного типа, в том числе 10 танкеров ледового класса Агс7, а также судов обеспечения и судов портового флота.
Внутрипортовые морские операции и техногенный береговой шум могут вносить существенный вклад в подводное шумовое загрязнение припортовых акваторий. В портовых морских операциях принимают участие портовые ледоколы, рейдовые и портовые буксиры, плавучие краны, суда-бункеровщики, прибывающие и уходящие транспортные суда и пр. В зависимости от гидрологических, сезонных, гидрографических и других условий подводный шум от локальных источников может формироваться в ограниченных припортовых акваториях, а может распространяться на значительные расстояния. В связи с этим целесообразно предусмотреть гидроакустическую аттестацию каждого арктического порта с распределением контролируемых акустических параметров по времени его загрузки.
Основными источниками инфраструктурного ТПШ могут быть:
■ низкочастотные вибрации и ударные воздействия на грунт при работе портового оборудования, наземного транспорта и грузовых средств в производственной зоне порта;
■ шум импульсного типа, генерируемый при портовых грузовых операциях, при погрузке или выгрузке навалочных грузов;
■ работа ледоколов, портовых буксиров, бункеровщиков и других судов технического флота
в операционной зоне грузовых причалов, на фарватерах и в акваториях порта;
■ работа портовых ледоколов в акваториях порта при формировании и поддержании подходных фарватеров;
■ подводный шум разрушения льда ледоколом или его естественного торошения при движении ледовых полей.
Пространственное распределение объектов инфраструктурного источника подводного шума может быть причиной особенностей распространения подводного шума в каждой конкретной акватории. Такие особенности могут быть связаны как с естественными условиями расположения порта, так и со спецификой его инфраструктуры: расположением молов и защитных сооружений, конструктивными особенностями фарватеров и пр.
Подводный шум мобильных источников
Underwater noise from mobile sources
К классу мобильных источников подводного шума принадлежат суда различных типов, но наибольший вклад вносится крупнотоннажными танкерами, балкерами и ледоколами. В этот класс, очевидно, попадают и временно перемещаемые по акваториям СМП мобильные нефтегазовые буровые установки, плавучие доки и другие крупнотоннажные морские объекты. Свои особенности в проявлениях ТПШ будут иметь и караваны транспортных судов, движение которых обеспечивается ледокольным сопровождением. Очевидно, вклад каждого судна в генерируемый подводный шум пропорционален мощности его главной энергетической установки и мощности, передаваемой на движители.
Основой транспортной системы СМП являются ледоколы. Мощность главной энергетической установки, передаваемая на движители для действующих атомных ледоколов («Ямал», «Вайгач», «Таймыр»), находится в пределах 35-55 МВт. Ледоколы перспективного проекта 22220 (5 единиц -«Арктика», «Сибирь», «Урал», «ЛК60-4», «ЛК60-5») будут иметь мощность пропульсивной установки 60 МВт и планируются к вводу в действие в течение 2021-2027 гг. Ледоколы проекта 10510 типа «Лидер» (3 единицы) будут иметь мощность 120 МВт и планируются к вводу в эксплуатацию в 2029-2035 гг. Понятно, что мощные ледоколы обеспечат проводку больших караванов транспортных судов в тяжелых льдах, что приведет
к росту генерируемого этими караванами техногенного подводного шума.
Перспективными танкерами, планируемыми для использования на трассах СМП, являются танкеры-газовозы типа Christophe de Margerie («Кри-стоф де Маржери»). Основные характеристики: дедвейт 80 200 т;
длина 299,0 м;
ширина 50,0 м;
высота борта 26,5 м;
максимальная осадка 11,8 м;
скорость хода 19,5 уз;
грузовместимость 172,6 тыс. м3 СПГ;
ледовый класс судна соответствует категории Arc7; мощность ГЭУ 64,35 МВт;
мощность пропульсивной установки 45 МВт.
Для обеспечения транспортировки сжиженного природного газа из порта Сабетта (проект «Ямал СПГ» / ПАО «Новатэк») планируется поэтапное введение в эксплуатацию 30 танкеров этого типа (класс Yamalmax).
Для вывоза угольной продукции из арктических портов планируется к 2026 г. построить серию из крупнотоннажных балкеров высокого ледового класса типа «СПГ ЛК», работающих на СПГ. Мощность пропульсивной установки каждого из этих судов составит 40 МВт.
Выводы
Conclusions
ТПШ является относительно новым направлением системных исследований в направлении обеспечения безопасности жизнедеятельности морских экосистем. Однако на очевидный экологический, гуманитарный аспект внимания к этому проявлению морской промышленной и транспортной активности накладывается и более прагматичный фактор коммерческой, а возможно и более масштабной экономической межгосударственной конкуренции. В перспективе ТПШ-морской техники может стать инструментом конкурентной борьбы за возможность и право разработки морских нефтегазовых месторождений. На фоне этих двух факторов очевидны интересы ВМФ по повышению эффективности стационарных и мобильных гидроакустических систем в условиях воздействия помех от подводного шума морской техники гражданского назначения.
Следует отметить, что вопросы экологической безопасности российского арктического шельфа
при его промышленном освоении сегодня практически полностью ориентированы на предотвращение и ликвидацию аварийных разливов нефтепродуктов и сокращение выбросов в атмосферу. Такое понимание экологической безопасности характерно для преобладающего большинства нефтегазовых компаний и судовладельцев. При очевидной необходимости деятельности в этих направлениях вопросы техногенного шумового загрязнения акваторий и морских транспортных путей становятся все более актуальными. Так, на 73 сессии Генеральной ассамблеи ООН [1] доклад Генерального секретаря был посвящен обобщению проблематики по антропогенному зашумлению океана. Характерен масштабный подход к этому вопросу в зарубежных работах и публикациях, например, [2-7]. Оценке подобных работ может быть посвящено отдельное исследование.
В российской практике вопросу техногенного подводного шума уделяется фрагментарное несистематизированное внимание. Публикации имеют характер отдельных научных исследований, например, [8-13], которые до настоящего времени не привели к систематизированной скоординированной работе научно-исследовательских, проектных и промышленных предприятий. Поэтому на фоне возрастающих международных требований к виброакустическому качеству морской техники различного назначения становится актуальным развертывание соответствующих научно-исследовательских и проектных работ, в рамках обоснованной комплексной целевой программы с согласованным пониманием ее значения со стороны ответственных государственных органов, региональных администраций, нефтегазовых компаний и судовладельцев.
Список использованной литературы
1. ГутерришА. Мировой океан и морское право: доклад Генерального секретаря, 20 марта 2018 г.: A/73/68 // Организация Объединенных Наций: [сайт]. Нью-Йорк, 2018. 19 с. (Генеральная ассамблея ООН; 73 сессия). URL: https://undocs.org/pdf?symbol=ru/a/73/68 (дата обращения: 25.03.2021).
2. ANSI/ASA S12.64-2009. American National Standard, Quantities and Procedures for Description and Measurement of Underwater Sound from Ships. Part 1: General Requirements. Melville: Acoustical Society of America, [2009]. 34 p.
3. Rules for Classification: Ships. Newbuildings. Special Equipment and Systems Additional Class. Pt 6, ch. 24: Silent class notation. Havik: Det Norske Veritas, 2010. 18 p.
4. Kyhn L.A., Tougaard J., SveegaardS. Underwater noise from the drillship Stena Forth in Disko West, Baffin Bay, Greenland. Silkeborg: National Environment Research Institute, 2011. 30 p. (NERI Technical Report; № 838).
5. Cacouna Energy LNG Terminal: assessment of underwater noise impacts / S.A. Carr, M.H. Laurinolli, C.D. S. Tollefsen, S.P. Turner. Halifax: JASCO Research, 2006. V, 59 p.
6. International Ocean Noise Coalition: [site]. Washington, 2018. URL: www.oceannoisecoalition.org (Accessed: 25.03.2021).
7. Ocean Noise Strategy Roadmap / Jason Gedamke [et al.]; National Oceanic and Atmospheric Administration. [Silver Spring], 2016. V, 138 p. URL: http://cetsound.noaa.gov/ons (Accessed: 25.03.2021).
8. Таровик В.И., Калью В.А. Соответствие танкеров СПГ, построенных на российских верфях, стандартам по подводному шуму как фактор экологической и коммерческой безопасности // Освоение ресурсов нефти и газа Российского шельфа: Арктика и Дальний Восток (R00GD-2010): труды III Международной научно-практической конференции. Москва: Газпром ВНИИГАЗ», 2010.
9. Калью В.А., Таровик В.И., Чижов В.Ю. Уменьшение подводной шумности коммерческих судов - актуальная задача судовой акустики // Сборник трудов Научной конференции «Сессия Научного совета РАН по акустике и XXIV сессия Российского акустического общества»: [в 3 т.]. Т. 2: Акустические измерения и стандартизация. Музыкальная акустика. Ультразвук и ультразвуковая технология. Атмосферная аку-тика. Гидроакустика. Гидроакустика, Сейсмическая акустика. Москва: ГЕОС, 2011. С. 218-221.
10. Underwater noise radiation, mechanisms, and control / I.V. Grushetsky, V.A. Kalyu, Y.F. Shlemov, V.I. Tarovik// Encyclopedia of Marine and Offshore Engineering. Hoboken: Wiley, 2017. Vol. 3. P. 113. DOI: 10.1002/9781118476406.emoe038.
11. Рутенко А.Н., Гриценко В.А. Мониторинг антропогенных акустических шумов на шельфе о. Сахалин // Акустический журнал. 2010. Т. 56, № 1. С. 77-81.
12. Радиогидроакустическая станция для мониторинга параметров антропогенных импульсных и шумовых сигналов на шельфе / А.Н. Рутенко, С.В. Борисов, Д.Г. Ковзель, В.А. Гриценко // Акустический журнал. 2015. Т. 61, № 4. С. 500-511.
13. РутенкоА.Н., Ущиповский В.Г. Оценки акустических шумов, генерируемых вспомогательными судами, работающими с нефтедобывающими платформами // Акустический журнал. 2015. Т. 61, № 5. С. 605-613.
References
1. A. Gutterish. Anthropogenic Noise in the Ocean // Report of the Secretary General, General Assembly. 73 session -Oceans and the law of the sea. March 20, 2018, UN [site]. URL: https://undocs.org/pdf? symbol=ru/a/73/68 (Accessed: 25.03.2021).
2. ANSI/ASA S12.64-2009. American National Standard, Quantities and Procedures for Description and Measurement of Underwater Sound from Ships. Part 1: General Requirements. Melville: Acoustical Society of America, [2009]. 34 p.
3. Rules for Classification: Ships. Newbuildings. Special Equipment and Systems Additional Class. Pt 6, ch. 24: Silent class notation. Hevik: Det Norske Veritas, 2010. 18 p.
4. Kyhn L.A., Tougaard J., Sveegaard S. Underwater noise from the drillship Stena Forth in Disko West, Baffin Bay, Greenland. Silkeborg: National Environment Research Institute, 2011. 30 p. (NERI Technical Report; № 838).
5. Cacouna Energy LNG Terminal: assessment of underwater noise impacts / S.A. Carr, M.H. Laurinolli, C.D. S. Tollefsen, S.P. Turner. Halifax: JASCO Research, 2006. V, 59 p.
6. International Ocean Noise Coalition: [site]. Washington, 2018. URL: www.oceannoisecoalition.org (Accessed: 25.03.2021).
7. Ocean Noise Strategy Roadmap / Jason Gedamke [et al.]; National Oceanic and Atmospheric Administration. [Silver Spring], 2016. V, 138 p. URL: http://cetsound.noaa.gov/ons (Accessed: 25.03.2021).
8. V.I. Tarovik, V.A. Kalju. Compliance of LNG tankers built at Russian shipyards with underwater noise standards as a factor of environmental and commercial safety // Proc. of the III Int. Scientific and Practical Conference "Development of oil and gas resources of the Russian shelf: the Arctic and the Far East". OJSC Gazprom VNIIGAZ. 2010 r. (in Russian).
9. V.A. Kalju, V.I. Tarovik, V.Yu. Chizhov. Reducing the underwater noise of commercial ships is an urgent task of ship acoustics // XXIV session of the Russian Acoustic Society, Session of the Scientific Council on Acoustics of the Russian Academy of Sciences. Hydroacoustics. Moscow: GEOS, 2011. P. 218-221 (in Russian).
10. Underwater noise radiation, mechanisms, and control / I.V. Grushetsky, V.A. Kalyu, Y.F. Shlemov, V.I. Tarovik // Encyclopedia of Marine and Offshore Engineering. Hoboken: Wiley, 2017. Vol. 3. P. 113. DOI: 10.1002/9781118476406.emoe038.
11. A.N. Rutenko, V.A. Gritsenko. Monitoring of anthropogenic acoustic noise on the Sakhalin island's shelf. Acoustic journal, 2010. T. 56. No. 1. P. 77-81 (in Russian).
12. A.N. Rutenko, S. V. Borisov, D.G. Kovzel, V.A. Gritsenko. Hydroacoustic radio station for monitoring the parameters of anthropogenic impulse and noise signals on the shelf. Acoustic journal, 2015. T. 61. No. 4. P. 500-511 (in Russian).
13. A.N. Rutenko, V.G. Uschipovsky. Estimates of acoustic noise generated by auxiliary vessels operating from oil platforms. Acoustic journal, 2015. T. 61. No. 5. P. 605613 (in Russian).
Сведения об авторе
Таровик Владимир Иванович, к.т.н., начальник лаборатории техногенного подводного шума, матема-
тического моделирования и гидроакустики океана ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, д. 44. Тел.: +7 (812) 415-46-81. E-mail: v_tarovik@ksrc.ru.
About the author
Vladimir I. Tarovik, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of technogenic underwater noise, mathematical modeling and hydroacoustics of the ocean, Krylov State Research Centre. Address: 44, Moskovskoe sh., St. Petersburg, Russia, post code 196158. Tel.: +7 (812) 415-46-81. E-mail: V_Tarovik@ksrc.ru.
Поступила / Received: 13.05.21 Принята в печать / Accepted: 22.07.21 © Таровик В.И.. 2021
