АО «ЦНИИМФ» в морском транспортном обеспечении Арктики

Фото: Администрация Северного морского пути

Современная история развития транспортного обеспечения Арктики началась 17 декабря 1932 года, когда было создано Главное управление Северного морского пути для народно-хозяйственного освоения Арктики и обеспечения судоходства по Северному морскому пути. На протяжении почти 95-летней деятельности Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота (ЦНИИМФ) решал важные для экономики страны и отрасли задачи.

Александр Буянов

Особое место в тематике института всегда занимали и занимают исследования по развитию Северного морского пути и Арктической транспортной системы в целом.

Начавшееся после войны обновление арктического флота способствовало появлению к 90-м годам морской арктической транспортной системы, в создании которой приняли активное участие специалисты института.

Анализируя тематику научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ института более чем за 50-летний период, можно выделить несколько основных направлений исследований по вопросам развития морского транспорта в Арктике.

Пополнение арктического флота

В период с 1950 по 1955 год в институте были выполнены работы по обоснованию основных направлений модернизации морского флота, разработаны технологии модернизации энергетического оборудования из-за перехода с угольного топлива на дизельное.

Еще один ключевой момент в жизни института пришелся на 80-е годы, когда начались работы по созданию автоматизированной системы обоснования развития морского флота.

Первая крупная научно-исследовательская работа по обоснованию генеральной схемы развития морского транспорта в Арктике была выполнена в 1979 году.

Специалисты института выполнили работы по обоснованию и проектированию многоцелевых ледокольно-транспортных судов проекта типа «Норильск» (СA-15). Финские судостроители Wärtsilä и Valmet в 1982–1987 годах построили 19 судов этой серии, два из них до сих пор находятся в эксплуатации.

В первые годы современной России институт активно работал над Федеральной целевой программой «Возрождение торгового флота России», рассчитанной на период 1993–2000 годов. В целях освоения арктических перевозок в рамках этого документа предполагалось строительство 16 ледоколов и 76 ледокольно-транспортных судов (рис. 1). Но из-за отсутствия бюджетного финансирования строительство ледоколов и транспортных судов было отложено.

Рис. 1. Поставки специализированного флота государственного назначения в соответствии с «Программой возрождения торгового флота России на 1993–2000 годы»

Затем была утверждена Федеральная целевая программа «Модернизация транспортной системы России (2002–2010 годы)», в том числе подпрограмма «Морской транспорт».

В этом и последующих документах стратегического характера обоснование ориентиров перспективного развития морского транспорта выполнялось специалистами ЦНИИМФ.

Прогноз развития морской отрасли в целом выполняется лишь в рамках среднесрочного (на 3 года) и долгосрочного (10–15 лет) «Прогноза социально-экономического развития Российской Федерации».

В 2019 году группа отраслевых специалистов с участием АО «ЦНИИМФ» подготовила проект Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2035 года.

Применительно к морскому транспорту Арктического региона в документе обоснованы два показателя: объем перевозок грузов по Северному морскому пути (млн тонн); количество введенных в строй новых судов ледокольного, в том числе атомного флота (единиц).

Дизельные ледоколы и транспортные суда

АО «ЦНИИМФ» совместно с научными и проектными организациями отрасли принимало участие в создании практически всех ледоколов и ледокольно-транспортных судов.

В 1971 году специалисты института совместно с Ленинградским ЦПКБ выполнили работу по обоснованию целесообразности строительства дизельных ледоколов с ограниченной осадкой для обеспечения проводок судов в продленные периоды навигации в прибрежных мелководных районах арктических морей и устьевых участках сибирских рек. По результатам этой работы было выполнено проектирование и строительство в 1977 году мелкосидящих дизель-электрических ледоколов типа «Капитан Сорокин» мощностью 25 тыс. л.с., построенных на финской верфи Wärtsilä.

В конце 70-х годов ЦНИИМФ выполнял ТЭО строительства универсального многоцелевого судна ледового класса проекта СА-15 – субарктического судна дедвейтом 15 000 тонн.

Первое головное судно «Норильск» было построено в 1982 году. Остальные 18 судов этого проекта были построены в Финляндии в период до 1987 года. Это были первые торговые суда, способные осуществлять круглогодичное плавание на трассах западного сектора СМП.

В 1984 году в проект судна были внесены изменения, основанные на опыте эксплуатации судов: исключен пятый вспомогательный двигатель, частично модифицированы грузовые помещения и погрузочно-разгрузочное оборудование и др. Последние пять судов этой серии иногда называют СA-15 Super.

По состоянию на 2020 год два судна из девятнадцати находятся в эксплуатации. Судно «Василий Головин» эксплуатируется российской компанией FESCO, в том числе для снабжения антарктических станций. Второе судно было продано в Китай и в 1993 году переоборудовано в научно-исследовательский ледокол Snow Dragon. Сейчас это судно с названием Xue Long эксплуатируется шанхайским научным институтом Polar Research Institute of China и также занимается снабжением антарктических станций.

В 1986 году на Херсонском заводе было построено многоцелевое судно с вертолетным способом разгрузки «Витус Беринг» (проект 10620), обоснование которого выполнено специалистами института.

Строительство серии судов этого проекта было обусловлено необходимостью замены устаревших судов типа «Амгуэма», а также тем, что суда типа «Норильск» не могли осуществлять снабженческие операции в некоторых арктических районах из-за большой осадки. Было построено пять судов этого проекта с небольшими модификациями («Иван Папанин», «Василий Головин» и др.).

Институтом было подготовлено техническое предложение и разработаны ОТЭТ к проектам крупнотоннажного по тем временам арктического навалочного судна дедвейтом 20–25 тыс. тонн, а также арктических танкеров дедвейтом 5 и 17 тыс. тонн (НО-5 и НО-17).

Специализированные балкеры-контейнеровозы проекта 743 («Дмитрий Донской» и «Михаил Стрекаловский») усиленного ледового класса спроектированы и построены для работы в Арктике. Строились на верфи Warnowwerft (ГДР) с 1977 по 1984 год. Всего построено 27 единиц двух модификаций, все для Мурманского морского пароходства. Вторая серия судов проекта 743 (головное судно «Михаил Стрекаловский»), состоящая из 14 судов, получила 6 палубных электрических кранов грузоподъемностью по 12,5 тонны, позволяющих производить выгрузку судовыми средствами. Класс автоматизации А2 обеспечивает несение ходовой вахты одним механиком и безвахтенное обслуживание машинного отделения на стоянке.

Впоследствии значительная часть судов этой серии прошла модернизацию по удлинению корпуса (2006–2009 годы). Дополнительный трюм в виде врезанной в районе миделя секции длиной около 20 м позволил увеличить дедвейт судна до 23 тысяч тонн.

В середине 80-х годов была выполнена работа по обоснованию среднетоннажного лихтеровоза ледового класса для завоза сухих грузов в порты и портопункты побережья моря Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского морей, устьев рек, впадающих в эти моря. Предлагалось для организации перевозок использовать лихтеровозную транспортно-технологическую систему, которую обслуживают: магистральный лихтеровоз с ядерной энергетической установкой для работы на трассах СМП и фидерный лихтеровоз для развоза по портопунктам лихтеров. После ТЭО, которое выполнял ЦННИМФ, в 1978 году в Ленинградском ЦКБ «Балтсудопроект» была разработана проектно-техническая документация на строительство магистрального лихтеровоза с атомной энергетической установкой.

Лихтеровоз «Севморпуть» был построен в Керчи на судостроительном заводе «Залив» и введен в строй в 1988 году. После модернизации (2013–2015 годы) судно эксплуатируется в составе атомного ледокольного флота ФГУП «Атомфлот», выполняя перевозки различных грузов, включая негабаритные.

Арктическая транспортная система

С появлением атомных ледоколов появилась возможность круглогодичного использования трасс Северного морского пути. Позже стали прорабатываться проекты по созданию Арктической транспортной системы.

В 1980 году институт выполнил серию научных работ по безопасности мореплавания и совершенствованию методов ледокольной проводки судов. В частности, специалисты оценили возможности обеспечения проводки транспортных судов в пункты Обской губы мелкосидящими ледоколами с ядерной энергетической установкой мощностью 37 500 л.с., будущие мелкосидящие атомные ледоколы «Таймыр» и «Вайгач»). До этого все проводки выполнялись дизельными ледоколами типа «Капитан Сорокин».

Анализируя отчеты 40-летней давности, понимаешь, что многое из того, что было изучено, разработано, обосновано и внедрено в те времена, до сих пор актуально. Начинается новый этап освоения месторождений Обской и Тазовской губ. Задачи и проблемы обеспечения круглогодичного освоения и эксплуатации месторождений остаются насущными и сейчас.

Например, сейчас специалисты АО «ЦНИИМФ» сейчас по заказу ПАО «Газпром» участвуют в НИР «Разработка проекта организации системы транспортно-логистического обеспечения в период комплексного освоения месторождений Обской и Тазовской губ».

Рис. 2. Вариант транспортно-логистической схемы обеспечения завоза грузов при освоении месторождений Обской и Тазовской губы

Как мы видим, меняются методы решения задач и формат представления результатов, но базовые принципы обоснования, заложенные 40 лет назад, остаются прежними.

Концептуальное проектирование

Анализ работы атомных ледоколов 1975 и 1977 годов постройки соответственно) в навигацию 1977–1978 годов показал, что для круглогодичного функционирования арктической линии с лимитирующими по осадке участками требуются более мощные мелкосидящие ледоколы с повышенной ледопроходимостью и автономностью. Поэтому в 1978 году в институте было выполнено ТЭО целесообразности строительства мелкосидящего ледокола с ядерной энергетической установкой.

В советский период в больших масштабах проводились экспериментальные рейсы судов и ледоколов, результаты которых становились основой новых технических решений. Речь идет о рейсе атомного ледокола «Арктика» к Северному полюсу в 1977 году, проводке атомоходом «Сибирь» транспортного судна «Капитан Мышевский» по высокоширотной трассе в 1978 году.

В итоге выполненных расчетов и обоснований в 1989 году был построен и сдан в эксплуатацию атомный ледокол «Таймыр», а позднее в 1990 году – ледокол «Вайгач».

Там же, в ТЭО мелкосидящего ледокола в последнем разделе обоснована целесообразность уменьшения минимальной рабочей осадки ледоколов типа «Арктика» для их использования для проводки судов в низовьях Енисея. В работе доказана экономическая целесообразность строительства ледокола типа «Арктика» по модернизированному проекту с обеспечением минимальной рабочей осадки до 9,0–9,5 м.

К новым ледоколам

Это техническое решение было реализовано спустя 40 лет в проекте 22220 двухосадочного атомного ледокола «Арктика» нового поколения.

В безбалластном варианте ледокол может заходить в мелководье, осуществляя проводку судов непосредственно в Дудинку. Таким образом, новый ледокол сможет заменить два типа существующих судов: ледоколы класса «Арктика» и класса «Таймыр».

Ледопроходимость двухосадочного ледокола достигает 2,8–2,9 м, учитывая необходимость работы с крупнотоннажными судами в восточном секторе Арктики. Головной атомный ледокол («Арктика») проекта 22220 построен на Балтийском заводе и в ноябре 2020 года сдан заказчику (ФГУП «Атомфлот»).

В заключение можно отметить, что за весь период развития арктического судоходства ЦНИИМФ принимал активное участие на всех этапах научных исследований и проектных разработок.

В современных реалиях коммерческой эксплуатации флота научным организациям доступен лишь ограниченный набор фактических эксплуатационных и экономических показателей работы арктического флота. Значительное увеличение дедвейта арктических судов, высокий ледовый класс, изменившаяся тактика ледокольного сопровождения (суда шире ледоколов), планы по работе в восточном секторе Арктики – все это не позволяет в полной мере использовать ретроспективную информационную базу.

Поэтому в условиях ограниченной статистики специалисты института активно применяются различные методы математического моделирования, внедряются системы имитационного моделирования.

Основой информационной базы сейчас являются достаточно редкие экспериментальные рейсы современных арктических судов. Значительный объем информации накапливается в ходе натурных ледовых испытаний судов для подтверждения их спецификационных параметров.

Полученные в ходе таких рейсов данные служат как для построения новых и корректировки разработанных моделей эксплуатации флота, так и для верификации результатов моделирования.

Морской флот №4 (2021)