Скоростные суда для рек Сибири и Дальнего Востока

Научно-исследовательская работа выполнена по государственному контракту № 13411.1007499.09.082 от 18.11.2013 г по технологическому направлению № 3 "Концептуальные проекты морской техники" ("Новый облик") Федеральной целевой программы "Развитие гражданской морской техники" на 2009-2016 годы, мероприятие № 3.3.2 "Скоростные пассажирские суда" 

Речная сеть Сибири и Дальнего Востока / Межотраслевой центр композиционных материалов

Водный транспорт и естественные водные пути – это экономически выгодный и надежный ключ к природным кладовым этого региона, запасы которых, по прогнозным оценкам, в XXI веке станут едва ли не основной сырьевой базой планеты.

Роль и место Сибири в сфере государственных интересов
 

• Долгосрочные интересы Российской Федерации определяют важнейшую роль территории Сибири и Дальнего Востока в развитии страны вследствие их географического положения и наличия значительного ресурсного потенциала.
 

• Экономика России без использования ресурсов Сибири и Дальнего Востока нормально функционировать не сможет, тем более, что государство уже затратило огромные средства и усилия многих поколений на освоение этого региона.
 

• Развитие транспортного комплекса в долгосрочном периоде во всех сценариях рассматривается, как один из ключевых факторов обеспечения динамики экономического роста Сибири и Дальнего Востока.
 

• В долгосрочной перспективе скоростной пассажирский внутренний водный транспорт останется безальтернативным видом сообщений для огромных территорий, расположенных в бассейнах всех основных сибирских рек.
 

• Водный транспорт, по-прежнему, будет являться решающим фактором сохранения населенных пунктов, расположенных на внутренних водных путях Сибири и Дальнего Востока, так как прекращение пассажирских перевозок ведет к нарушению культурных связей районов, приречных населенных пунктов, нарушению общения и изоляции населения, лишенного транспортных коммуникаций.
 

• Подавляющее большинство скоростных перевозок пассажиров на внутреннем водном транспорте Сибири и Дальнего Востока относятся к социально-значимым перевозкам, выполняемым для удовлетворения жизненно важных потребностей населения региона.
 

• Включение в хозяйственный оборот новых территорий промышленного освоения полезных ископаемых, например, таких как междуречья рек Оби и Енисея, включающего бассейны рек Надым, Пур, Таз, Большая Хета, а также ряда территорий Байкало-Ангарского и Енисейского бассейнов сопровождается расширением судоходства на этих реках и их притоках, включая осуществление пассажирских перевозок между населенными пунктами, создающимися на берегах малых рек.
 
Государственная поддержка пассажирских перевозок Сибири
 

Государственная поддержка пассажирских перевозок Сибири /  Межотраслевой центр композиционных материалов

• В условиях рыночной экономики органам государственной власти  Сибири и Дальнего Востока приходится решать проблему доставки пассажиров из числа местного населения в населенные пункты, расположенные на магистральных, малых и боковых реках через целевые комплексные программы государственной поддержки, так как пассажирское сообщение, в ряде случаев, определяет саму возможность существования населенного пункта.
     

• Поэтому подавляющее большинство скоростных перевозок пассажиров внутренним водным транспортом в бассейнах рек Сибири и Дальнего Востока относятся к социально-значимым перевозкам, дотируемым и субсидируемым из бюджетов различных уровней.

 

Государственная поддержка пассажирских перевозок Сибири /  Межотраслевой центр композиционных материалов

• В ряде случаев органы государственной власти, кроме вопросов дотирования и субсидирования, собственно, перевозок, вынуждены принимать на себя финансовую сторону вопросов содержания и ремонта имеющегося скоростного флота, включая приобретение и замену главных двигателей, а также, приобретение нового флота.
 

• При этом вопросы обоснования необходимых эксплуатационных характеристик вновь приобретаемых судов решаются не всегда на должном уровне.






Исследование водных путей и пассажирских перевозок
 

• Исследованы внутренние водные пути Обь-Иртышского, Енисейского, Ленского, Амурского бассейнов, бассейнов рек Гыданского полуострова (Пур, Таз, Надым, Большая Хета), бассейнов рек  Северо-Востока (Яна, Индигирка, Колыма).
 

• Исследованы реальные расписания скоростных пассажирских перевозок и действующие тарифы в 2010 – 2014 годах основных операторов пассажирских перевозок бассейнов рек Сибири и Дальнего Востока.
 

• Определены направления и размеры основных пассажиропотоков бассейнов рек Сибири и Дальнего Востока.
 

Исследование водных путей и пассажирских перевозок / Межотраслевой центр композиционных материалов

Исследованы типы скоростных судов, используемые в настоящее время в  бассейнах рек Сибири и Дальнего Востока для всех типов скоростных пассажирских перевозок (регулярные перевозки, перевозки по рейсовым формам, туристические перевозки, перевозки организованных групп персонала).
 

Исследование скоростных судов / Межотраслевой центр композиционных материалов

Исследован опыт эксплуатации и модернизации скоростных судов, реализованной силами операторов пассажирских перевозок.

Сформирована база данных нормативных документов региональных и муниципальных органов власти, касающихся вопросов организации и субсидирования скоростных пассажирских перевозок внутренним водным транспортом за 2010 – 2014 годы.

Текущее состояние проблемы

• По ряду обстоятельств, скоростной флот Сибири и Дальнего Востока за последние десятилетия стал нерентабельным, и по этой причине суда постепенно выводились из эксплуатации или продавались, а пассажирские линии закрывались.
 

• В результате, на сегодняшний день эксплуатируется только 10-15 % скоростных пассажирских судов, а объем пассажирских перевозок снизился в 4-5 раз по сравнению с уровнем 1990 года.
 

• Одной из важнейших проблем существующей системы скоростных пассажирских перевозок внутренним водным транспортом в бассейнах рек Сибири и Дальнего Востока является катастрофическое старение скоростного флота и отсутствие системы его обновления.
 

• Действующие скоростные пассажирские суда  построены еще в советские годы, при этом свыше 75 % скоростных судов имеют срок службы более 35-40 лет и более, при нормативном сроке службы, определенном при их постройке в 18 лет.
 

• Скоростные пассажирские суда требуют все больших и ежегодно увеличивающихся затрат на ремонт, что связано, прежде всего, с их большим физическим износом.
 

• Состояние скоростного пассажирского флота по своим техническим и эксплуатационным параметрам подошло к критическому уровню, и в течение ближайших пяти лет действующий скоростной флот Сибири и Дальнего Востока полностью выработает свой ресурс и должен быть заменен.
 

Скоростные суда – основа пассажирских перевозок Сибири / Межотраслевой центр композиционных материалов

• Основной объем скоростных пассажирских перевозок внутренним водным транспортом во всех бассейнах рек Сибири и Дальнего Востока приходится на долю судов на подводных крыльях и судов переходного режима движения.
 

• По результатам анализа структуры скоростных перевозок основная нагрузка приходится на суда на подводных крыльях проекта 342Э "Метеор", проектов 352 и 03521 "Восход" и проекта 17091 "Полесье", а также суда переходного режима проектов 946 и Р83 "Заря".
 

• Среди судов остальных проектов часть перевозок приходится на суда на подводных крыльях проекта 340МЕ "Ракета" и проекта 342ЭМ "Комета", а также суда с воздушной каверной на днище проекта 14200 "Линда".
 

• В последние годы возрастает доля перевозок амфибийными судами на воздушной подушке проектов 18802, 18803 "Пума", проектов 15060, 15063 "Ирбис", "МАРС-2000", "Арктика".

Инжиниринг при создании скоростных судов для Сибири
1. Внешняя задача проектирования
    1.1. Технико-экономические обоснования проектов;
    1.2. Изучение условий эксплуатации;
    1.3. Изучение опыта эксплуатации;
    1.4. Разработка экономико-эксплуатационной модели, включая разработку критериев.

2. Разработка концептуальных проектов в первом приближении
    2.1. Проектирование типового ряда скоростных судов;
    2.2. Разработка базы данных единой комплектации и оборудования для судов всего типового ряда и их                      сертификация по требованиям Технического регламента ВВТ и Правил РРР;
    2.3. Единство конструктивно-технологических решений для судов всего типового ряда;
    2.4. Использование параметрических методов при определении  главных размерений и других проектных                    характеристик судов типового ряда;
    2.5. Сбалансированность проектных характеристик скоростных судов по технико-экономическим критериям;
    2.6. Апробация основных проектных решений на основе опыта эксплуатации;
    2.7. Разработка бюджетных и коммерческих модификаций проектов на базе единых конструктивно-                           технологических решений;
    2.8. Патентная защита перспективных конструктивно-технологических решений

3. Разработка концептуальных проектов во втором приближении
    3.1. Использование имеющегося отечественного опыта проектирования и постройки скоростных судов;
    3.2. Модельные испытания в области гидродинамики и прочности конструкций.
    3.3. Широкое использование в конструкции судна композиционных материалов, разработка крупных                            элементов корпусных конструкций из композитов
    3.4. Разработка системы проектных обоснований, в том числе, учитывающих применение в конструкции                     крупных элементов из композитов;
    3.5. Использование PLM-технологий при проектировании.

Эксплуатационно-экономические критерии
Коэффициент утилизации по дедвейту (полезной нагрузке)

Расход топлива на перемещение 1 т полной массы на 1 км пути







Расход топлива на перемещение 1 т полезной нагрузки на 1 км пути






 

Расход топлива на перемещение 1 пассажира на 1 км пути

Эксплуатационно-экономический анализ существующих судов
 

Коэффициент утилизации по полезной нагрузке /  Межотраслевой центр композиционных материалов

Наибольший коэффициент утилизации по полезной нагрузке имеет СПК "Метеор". Глиссер А-45-1 имеет коэффициент  утилизации на 34 % меньший, а скоростной катамаран пр. 23107 "Капитан Корсак" на 32% меньший.










Наиболее совершенным судном по  показателю расхода топлива на 1 пасс-км является СПК "Восход". Глиссер А-45-1 имеет расход топлива 1 пасс-км на 50,8 % больший, а скоростной катамаран пр. 23107 "Капитан Корсак" на 65,1% больший.
 

Расход топлива на 1 пассажиро-километр /  Межотраслевой центр композиционных материалов

Использование параметрических методов в проектировании 
 

Межотраслевой центр композиционных материалов

Вариативная модель проектирования позволяет, в рамках экономической целесообразности, быстро переходить от одного размера скоростного судна к другому, связывая конструктивные элементы судна и определяющие их параметры посредством проектных ограничений, определяемых условиями эксплуатации.










Накладывая и удаляя такие ограничения, а также изменяя значения  параметров, разработчик может изменять элементы проектируемого скоростного судна. Это позволяет получать проектные характеристики сразу для типового ряда скоростных судов.
 

Межотраслевой центр композиционных материалов

Проектное обоснование компоновки ГО для АСВП










































































Элементы скоростных судов нового поколения
 

Элементы скоростных судов нового поколения / Межотраслевой центр композиционных материалов

• Сохраняются апробированные архитектурно - компоновочная, аэро - гидродинамическая и прочностная схемы.
 

• Используются проектные и конструктивно-технологические решения, подтвердившие свою работоспособность и вписывающиеся в действующую технико-экономическую модель.
 

• Производится насыщение новым совершенным оборудованием, включая главные двигатели, имеющим существенно меньшую массу, чем его аналоги прошлого века, и существенно более высокие эксплуатационные качества, включая  экологические кондиции.
 

• Образовавшаяся экономия массы отдельных статей нагрузки скоростного судна частично может быть направлена на повышение его полезной нагрузки.
 

• Оставшаяся экономия массы направляется на повышение прочности отдельных элементов конструкции, а также улучшение других эксплуатационных характеристик, включая повышение дальности действия судна.
 

• Эти мероприятия судна обеспечат скоростному судну повышенные характеристики экономичности и долговечности.

Использование композитов в конструкции скоростных судов / Межотраслевой центр композиционных материалов

Надстройка судна на подводных крыльях в виде многослойной оболочки из композитов запатентована в качестве полезной модели.
 

Использование композитов в конструкции скоростных судов / Межотраслевой центр композиционных материалов

 Надстройка скоростного пассажирского судна представляет собой многослойную оболочку обтекаемой формы, изготовленную из неметаллических композиционных материалов. Надстройка прикреплена по периметру к металлическому корпусу судна на подводных крыльях, изготовленному из алюминиевых сплавов, с помощью заклепочных соединений. 
 

Использование композитов в конструкции скоростных судов / Межотраслевой центр композиционных материалов

Надстройка скоростного пассажирского судна представляет собой многослойную оболочку обтекаемой формы, изготовленную из неметаллических композиционных материалов. Надстройка прикреплена по периметру к металлическому корпусу судна на подводных крыльях, изготовленному из алюминиевых сплавов, с помощью заклепочных соединений. 

Использование композитов в конструкции скоростных судов / Межотраслевой центр композиционных материалов

Надстройка опирается на переборки и выгородки, жестко прикрепленные к корпусу судна и имеющие многослойную структуру с легким средним слоем.

Надстройка имеет оконные проемы, в которых закреплены стекла с помощью клея или специальных профилей.
 

Судно на подводных крыльях для малых рек Сибири / Межотраслевой центр композиционных материалов

Судно на подводных крыльях с надстройкой из композиционных материалов пассажировместимостью 60 чел. СПК60.360060.001
Эксплуатируется в светлое время суток;
Район плавания - верховья магистральных рек, боковые и малые реки разряда "Л" с кратковременным выходом в разряд "Р";
Эксплуатационная скорость 65 км/час;
Двигается на эксплуатационной скорости по водным путям с радиусом закругления фарватера 100-150 м и гарантированной глубиной судового хода 1,0 м;
Может эксплуатироваться при высоте волнения при ходе на крыльях 0,5 м, на плаву – 1,2 м;
Имеет дальность действия 400 км и автономность по запасам топлива 8 ч.
Проектируется по Правилам Российского Речного Регистра на класс "Р1,2/0,5СПК".

Судно на подводных крыльях для магистральных рек Сибири / Межотраслевой центр композиционных материалов

Судно на подводных крыльях с надстройкой из композиционных материалов пассажировместимостью 80 чел.  СПК60.360060.001
Эксплуатируется в светлое время суток;
Район плавания - верховья магистральных рек, боковые и малые реки разряда "Р" с кратковременным выходом в разряд "О";
Эксплуатационная скорость 65 км/час;
Двигается на эксплуатационной скорости по водным путям с гарантированной глубиной судового хода 2,5 м;
Может эксплуатироваться при высоте волнения при ходе на крыльях 1,5 м, на плаву – 2,5 м;
Имеет дальность действия 500 км и авто номность по запасам топлива 10 ч.
Проектируется по Правилам Российского Речного Регистра на класс "О2,0/1,5СПК"
 

Судно на подводных крыльях для магистральных рек Сибири / Межотраслевой центр композиционных материалов

Судно на подводных крыльях для магистральных рек Сибири / Межотраслевой центр композиционных материалов

Судно на подводных крыльях с надстройкой из композиционных материалов пассажировместимостью 134 чел. СПК134.360060.001
Эксплуатируется в светлое время суток;
Район плавания - верховья магистральных рек, боковые и малые реки разряда "Р" с кратковременным выходом в разряд "О";
Эксплуатационная скорость 65 км/час;
Двигается на эксплуатационной скорости по водным путям с гарантированной глубиной судового хода 2,5 м;
Может эксплуатироваться при высоте волнения при ходе на крыльях 1,5 м, на плаву – 2,5 м;
Имеет дальность действия 1000 км и автономность по запасам топлива 24 ч.
Проектируется по Правилам Российского Речного Регистра на класс "О2,0/1,5СПК".
 

Глиссирующее судно для малых рек Сибири / Межотраслевой центр композиционных материалов

Глиссирующее судно с надстройкой из композиционных материалов пассажировместимостью 66 чел. Г66.360060.001
Эксплуатируется в светлое время суток;
Район плавания - верховья магистральных рек, боковые и малые реки разряда "Л" с кратковременным выходом в разряд "Р";
Эксплуатационная скорость 55 км/час;
Двигается на эксплуатационной скорости по водным путям с радиусом закругления 40-70 м и гарантированной глубиной судового хода 1,0 м;
Может эксплуатироваться при высоте волнения при ходе на расчетном режиме 0,6 м, на плаву – 0,6 м;
Имеет дальность действия 400 км и автономность по запасам топлива 8 ч.
Класс РРР "Р0,6 Глиссер".

Водометное судно для малых рек Сибири / Межотраслевой центр композиционных материалов

Водометное судно с надстройкой из композиционных материалов пассажировместимостью 66 чел. ВП66.360060.001
Эксплуатируется в светлое время суток;
Район плавания - верховья магистральных рек, боковые и малые реки разряда "Л" с кратковременным выходом в разряд "Р";
Эксплуатационная скорость 45 км/час;
Двигается на эксплуатационной скорости по водным путям с радиусом закругления 40-70 м и
гарантированной глубиной судового хода на песчаных перекатах 0,5 м, на каменистых перекатах – 0,6 м;
Может эксплуатироваться при высоте волнения при ходе на расчетном режиме 0,6 м,
на плаву – 0,6 м;
Имеет дальность действия 400 км и автономность по запасам топлива 8 ч.
Класс РРР "Р0,6"
 
Судно на воздушной подушке с жесткими скегами с надстройкой из композиционных материалов пассажировместимостью 66 чел. СВПС66.360060.001
Эксплуатируется в светлое время суток;
Район плавания - верховья магистральных рек, боковые и малые реки разряда "Л" с кратковременным выходом в разряд "Р";
Двигается на эксплуатационной скорости по водным путям с радиусом закругления 40-70 м и гарантированной глубиной судового хода 0,6 м;
Может эксплуатироваться при высоте волнения при ходе на расчетном режиме 0,6 м, на плаву – 0,6 м;
Имеет дальность действия 400 км;
Имеет автономность по запасам топлива 8 ч.
Класс РРР "Р0,6СВП"
 

Амфибийные СВП с двухъярусным гибким ограждением / Межотраслевой центр композиционных материалов

Амфибийные СВП с гибким ограждением с надувными скегами /  Межотраслевой центр композиционных материалов

Для амфибийных судов на воздушной подушке с двухъярусным гибким ограждением пассажировместимостью 32 чел. предусмотрена установка двух двигателей Deutz BF6L914C мощностью 141 кВт (Германия).

Для амфибийных судов на воздушной подушке с двухъярусным гибким ограждением пассажировместимостью 16 чел. предусмотрена установка двух двигателей Deutz BF6L914мощностью 110 кВт (Германия).

Для амфибийных судов на воздушной подушке с гибким ограждением, использующим надувные скеги пассажировместимостью 16 чел. предусмотрена установка двух двигателей Deutz BF6L914 мощностью 110 кВт (Германия).


 

Амфибийные СВП с гибким ограждением с надувными скегами / Межотраслевой центр композиционных материалов

 
?Двигатели судов на подводных крыльях для Сибири
 

Двигатели судов на подводных крыльях для Сибири /  Межотраслевой центр композиционных материалов

Для судов на подводных крыльях в базовой комплектации предусмотрено использование двигателей семейства М417, М419… М482 производства ОАО "Звезда" г.Санкт-Петербург

В качестве двигателя для коммерческих версий СПК предусмотрена установка двигателя MAN 2842 LE410 с РРП ZF 2000 (Германия).
 

Двигатели судов на подводных крыльях для Сибири /  Межотраслевой центр композиционных материалов

     
Для глиссирующих и водометных судов в базовой комплектации предусмотрено использование двигателей семейства М417, М419… М482 производства ОАО "Звезда" г. Санкт-Петербург. В качестве двигателя для коммерческих версий предусмотрена установка двигателя MAN 2842 LE410 с РРП ZF 2000 (Германия).
 

Двигатели скоростных судов для Сибири /  Межотраслевой центр композиционных материалов

Двигатели скоростных судов для Сибири /  Межотраслевой центр композиционных материалов

Для СВПС предусмотрено использование двигателя  3Д12Н-520 производства ОАО "Барнаултрансмаш" г. Барнаул. В качестве двигателя для коммерческих версий предусмотрена установка двигателя SCANIA Dl 13 070M.

Францев М.Э., руководитель темы, кандидат технических наук.
Межотраслевой государственный Инжиниринговый центр композиционных материалов
на базе МГТУ им. Н.Э. Баумана