Тема 5. 3. Суда «двойного действия», форма корпуса, винто-рулевое устройство, режимы движения

Архитектурно-конструктивные особенности арктических судов двойного действия

Введение

Концепция судна двойного действия (СДД, double acting ship — DAS, изначально double acting tanker — DAT) была предложена в середине 1990-х годов специалистами Arctic Research & Development group фирмы «Kvaerner Masa-Yards» (Финляндия) [1] применительно к решению задачи вывоза нефти из российской Арктики транзитом через Мурманск в Роттердам. На таком маршруте бо́льшая часть пути может быть пройдена по чистой воде круглый год. В связи с этим было предложено предусмотреть соответствующие параметры формы корпуса в носовой оконечности для движения на чистой воде, в том числе при необходимости и бульбовые обводы, которые, естественно, не соответствуют оптимальным параметрам формы корпуса для плавания в ледовых условиях. Утверждалось, что движение кормой вперед наиболее эффективно в сложных ледовых условиях. Так, для танкера дедвейтом 90 тыс. т, применительно к которому выполнялись исследования концепции DAT, показана возможность самостоятельного форсирования торосистых перемычек толщиной до 12 м, что соответственно снижает зависимость таких судов от ледокольного обеспечения.

Хотя идея движения во льдах кормой вперед не нова [2], обеспечить реализацию лучших ледовых качеств судна при движении кормой вперед полностью удалось только после разработки и внедрения в судостроение азимутальных пропульсивных систем (Azipod propulsion units) и винторулевых колонок (далее — винторулевых комплексов, ВРК).

Концепция DAT, по мнению ее разработчиков, приводит к нескольким положительным эффектам:

· обводы кормовой оконечности, приспособленные к движению во льдах, не ухудшают поведение судна на чистой воде, поэтому мореходные качества при плавании в акватории, свободной ото льда, практически такие же, как у обычного судна;

· при движении во льдах кормой вперед обеспечиваются более высокие характеристики ледовой ходкости;

· исключительно высокая маневренность, обусловленная наличием ВРК;

· более высокие показатели экономической эффективности судна.

Концепция DAT была проверена как при испытаниях в ледовом бассейне Masa-Yards Arctic Research Centre (MARC), так и при натурных испытаниях ряда судов. ВРК типа Azipod мощностью 11,4 МВт были установлены на танкеры «Uikku» и «Lunni» (рис. 1). Испытания показали, что при движении во льдах кормой вперед сопротивление существенно ниже. Аналогичные результаты были получены при модельных испытаниях крупнотоннажного судна, оснащенного двумя ВРК типа Azipod.

Рис. 5.3-1. Танкер «Uikku»

В качестве примера ниже приведены сопоставительные характеристики судов с различными концептуальными решениями в части формы корпуса [1]:

Обычный танкер / одновальная пропульсивная система / ледокольная форма носовой оконечности:

· скорость на чистой воде 16 уз при 50% использовании мощности энергетической установки (ЭУ);

· ледопроходимость [3] составляет 1,2—1,6 м (движение носом вперед);

· эффективность судна 80% при плавании на чистой воде.

Танкер, оснащенный одним ВРК типа Azipod / традиционная форма носовой оконечности для плавания на чистой воде / ледокольная форма кормовой оконечности:

· скорость на чистой воде 16 уз при 40% использовании мощности ЭУ;

· ледопроходимость составляет 1,6—2,2 м при движении кормой вперед и 0,5—0,7 м при движении носом вперед;

· эффективность судна 100% при плавании на чистой воде.

Показано, что при движении кормой вперед с использованием ВРК типа Azipod сопротивление льда движению судна снижается практически вдвое в диапазоне толщин льда 1,0—2,5 м.

Эффективность концепции DAT объяснялась авторами следующим образом:

· имеется возможность фрезеровать/разрушать лед гребным винтом;

· в кормовой оконечности при таком движительном комплексе меньше выступающих частей;

· более эффективна работа движителя, так как можно изменять направление потока;

· повышаются динамические качества судна (маневренность);

· омывание водой корпуса снижает трение о лед.

Авторы работы [1] прогнозировали дальнейшее развитие концепции DAT в направлении поиска оптимального компромиссного решения между требованиями к форме корпуса судна для плавания на чистой воде и в ледовых условиях. Кроме того, высказывались аргументы, что концепция DAT позволит обеспечить эффективный вывоз нефти и газовых конденсатов из месторождений, расположенных в районах восточного сектора Арктики, поскольку транспортировка углеводородов по трубопроводам в условиях тундры значительно более затратна, чем морская транспортировка.

Опыт проектирования и эксплуатации СДД к настоящему времени составляет около 25 лет. Первоначальная идея СДД (неледовая носовая оконечность и ледовая кормовая) была реализована в небольшом количестве проектов. Достаточно хорошо себя зарекомендовали при плавании в набитых и слегка смерзшихся ледяных каналах Финского залива танкеры дедвейтом около 106 тыс. т «Mastera» и «Tempera» (рис. 2). Эти два танкера, приспособленные для плавания во льдах, используются для круглогодичной перевозки сырой нефти с российского нефтяного терминала в Приморске Ленинградской области на нефтеперерабатывающие заводы Neste Oil в Порвоо и Наантали (Финляндия). В арктических условиях эти суда не применялись.

Рис. 5.3-2. Танкер «Mastera»