Что нужно знать, выбирая ВРК?

Оффшорное судно снабжения проекта 22420 "Иван Сидоренко" / Изображение: ПАО "АСЗ"

– Какие проекты с винторулевыми колонками вы реализовывали? Почему выбор был сделан в пользу решения с ВРК?

Андрей Сердечный, ПКБ "Петробалт"

– За последние годы винторулевые колонки различных типов мы использовали в проектах многофункциональных линейных и портовых ледоколов, а также многофункциональных ледокольных судов обеспечения. Часть из них уже построена, часть находится в стадии реализации.

Расширение функциональности ледоколов и ледокольных судов предполагает выполнение таких действий, как проведение подводно-технических водолазных работ, операций по ликвидации аварийных разливов нефти, тушение пожаров, доставка и перегрузка грузов, работа с нефтяными терминалами, в том числе управление ледовой обстановкой и т.д. Все это требует улучшенных показателей маневренности судна во льдах и на чистой воде при обеспечении заданных параметров ледопроходимости и ледовой ходкости. Необходимо наличие системы динамического позиционирования, а также дополнительного, в том числе специального оборудования, для размещения которого требуется место. Также на судах с дизель-электрической энергетической установкой встает вопрос размещения запаса топлива для обеспечения автономности.

По нашему мнению, самым подходящим решением этих задач является сегодня движительно-рулевой комплекс на базе ГСАУС с погружным электродвигателем. Сергей Александров, ЦКБ "Балтсудопроект"

– За нашими плечами большое число работ. Это проекты 21900 и 21900М – линейные ледоколы с системой электродвижения с механическими ВРК и суммарной мощностью, соответственно, 16 и 18 МВт. Это суда снабжения плавучих буровых платформ (10,4 МВт) проект 22420, морские буксиры (5 МВт) проекта 23470.

Также мелкосидящий ледокол проекта 22740 для портов Азовского и Балтийского морей с суммарной мощностью на ВРК с механическим приводом 3,2 МВт и валолиниях – 3,2 МВт, двухтопливный ледокол (дизель и сжиженный природный газ) проекта 23620 с суммарной мощностью на ВРК (с электрическим приводом) 13 МВт. Мы принимали участие в создании ледокола "Обь" проекта 30044 с суммарной мощностью на ВРК (с электрическим приводом) 12 МВт.

Решение о применении ВРК принимается, исходя из назначения судна, его функциональных особенностей, планируемых условий и режимов эксплуатации судна, а также с учетом экономической составляющей (стоимость строительства, эксплуатационных расходов, обслуживания).

Дмитрий Крылов,  ООО "ГЦКБ Речфлота"

– Группа компаний "Р-ФЛОТ" разработала несколько проектов с использованием ВРК. Например, на самораскрывающейся шаланде проекта 3336 были применены винторулевые колонки палубного типа, поскольку установить классический движительно-рулевой комплекс не представлялось возможным из-за особенностей конструкции шаланды. Кроме того, применение ВРК было обусловлено техническим заданием.

Самоходная грунтоотвозная шаланда с раскрывающимися полукорпусами проекта 3336 / Изображение: ООО "ГЦКБ Речфлота"

На буксире S-RPT2510 тоже были применены винторулевые колонки палубного типа. Во-первых, для обеспечения маневренности судна; во-вторых, данное решение позволило выполнить техническое задание в части длины буксира. И, в-третьих, в случае поломки ВРК можно обеспечить минимальный простой судна за счет оперативной замены без подъема самого судна.

Буксир-толкач проекта S-RPT2510 / Изображение: ООО "ГЦКБ Речфлота"

У нас также имеются проекты земснарядов с применением ВРК.

– Ориентируетесь ли вы при выборе решения на его стоимость? Насколько ВРК дороже классической валолинии? Берется ли во внимание стоимость жизненного цикла ВРК?

Сергей Александров, ЦКБ "Балтсудопроект"

– Стоимость, конечно, учитываем, но, в основном, исходим из назначения судна. К примеру, если судну необходимо с помощью системы DinPos стоять на точке, то однозначно – ВРК. Можно, конечно, использовать валолинии и кормовые подруливающие устройства, но это усложнение и удорожание проекта.

Вопрос о том, насколько ВРК дороже классической валолинии, прокомментировать не могу – не делали проработок на одинаковую мощность, а разные мощности сравнивать некорректно. Если у нас классическая валолиния, то цепочка такая: дизель – вал – винт + рулевая машина. Если ВРК и система электродвижения, то дизель-генератор – ГРУ – пропульсивный трансформатор (опционально) – преобразователь частоты – гребной электродвигатель – ВРК. Конечно, второй вариант дороже.

Что касается стоимости жизненного цикла — мы в проектах учитываем срок службы колонок.

Дмитрий Крылов,  ООО "ГЦКБ Речфлота"

– ВРК обычно дороже, чем классический ДРК. Но поскольку мы разрабатываем проекты под нужды определенных клиентов, во многом выбор ВРК был обусловлен их пожеланиями, связанными с задачами, которые требовалось выполнять. Мы можем реализовать любое техническое решение по желанию заказчика.

Андрей Сердечный, ПКБ "Петробалт"

На момент появления ВРК на российском рынке эффективность и преимущество их использования требовало обширной доказательной базы, а применение в проекте – согласования с заказчиком и "экспертными организациями". Для обеспечения этого нами применялась балльная система сравнительной оценки вариантов пропульсивных комплексов судов, причем количество предложенных и сравниваемых вариантов доходило до пяти и более штук. Это могли быть классические варианты с "конвенционной пропульсией", варианты с применением исключительно ВРК и комбинированные варианты.

В этой системе учитывалось множество аспектов, начиная от эксплуатационных качеств судна, далее к стоимости оборудования и строительства судна, и заканчивая стоимостью эксплуатации судна с учетом стоимости жизненного цикла продукции. На сегодня эффективность использования и преимущество применения ВРК для судов ледовых классов практически не вызывает сомнений, и, как показывает практика, необходимость использования ВРК в проекте изначально отражается в техническом задании на проектирование судна с указанием типа колонки. То есть данными вопросами часто занимается и сам заказчик, а мы рассчитываем стоимость постройки судна в рамках проекта.

Если сравнивать стоимость ВРК и классической валолинии, то этот вопрос следует рассматривать в комплексе со стоимостью строительства судна, изготовления корпуса, рулевого устройства с оборудованием, оказываемым эффектом на компоновку общего расположения судна для каждого конкретного проекта. К примеру, стоимость изготовления корпуса многовального ледокола будет значительно превышать стоимость изготовления корпуса для ледокола с ВРК из-за наличия сложных обводов корпуса, выкружек и тоннелей гребных валов, большему объему сложных технологических операций таких, как гибка и сварка толстолистового металла, а также наличия таких более сложных и трудоемких механомонтажных работ, как установка валопровода.

Если брать во внимание стоимость не только ВРК и валолинии, а оборудования системы электродвижения в целом, а также цену изготовления корпуса и прочего – стоимость постройки судна с ВРК может оказаться дешевле, чем судна с классической валолинией. Ответ на вопрос "насколько ВРК дороже классической валолинии" нам тоже интересен, но его следует переадресовать производителям, которые выпускают как ВРК, так и классическую конвенционную пропульсию.

– Какие способы повышения эксплуатационной надежности ледокольных гребных винтов при работе с ВРК используются?

Андрей Сердечный, ПКБ "Петробалт"

– В некоторых проектах, в основном, по требованию заказчика, мы используем идеологию "острой профилировки лопастей гребных винтов", позволяющую снизить ледовые нагрузки на гребной винт, как следствие значение расчетного момент на гребном валу, запаса ГЭД по моменту Owertorque и значения силы поломки лопасти.

Снижение указанных значений, в свою очередь, может быть отнесено к повышению эксплуатационной надежности гребных винтов, а также, по мнению авторов методики, удешевляет производство ВРК. Сама методика разработана лабораторией пропульсивных комплексов судов АО "ЦНИИМФ".

Следует отметить, что на сегодняшний день в правилах Регистра нет собственной методики определения гидродинамических и ледовых нагрузок на гребной винт и корпус ВРК, а с выходом циркуляционного письма Регистра № 313-67-1294ц, указанная методика не требует наличия отдельного согласования Регистра. По нашему мнению, основанному на опыте работы в ледокольной тематике, наличие такой методики для ледовых классов Регистра необходимо.

Также в своих проектах мы предусматриваем устройства для замены дефектных лопастей гребных винтов на плаву, если это предусмотрено требованиями заказчика или правилами Регистра, исходя из символа класса судна, что можно отнести к ремонтопригодности и эксплуатационной надежности. Отмечу, что, вопреки некоторым мнениям, организация "ледового зуба" для защиты винторулевых колонок при движении судна на заднем ходу не требуется ни правилами Регистра, ни нормативами производителей ВРК.

– Какие методы диагностики работы ВРК вы включаете в проект?

Сергей Александров, ЦКБ "Балтсудопроект"

– Вибродиагностику — для контроля вибрации подшипниковых опор.

Андрей Сердечный, ПКБ "Петробалт"

– На отдельных проектах мы применяем штатные системы дистанционной диагностики пропульсивного оборудования, которые также могут быть использованы в качестве базы для "системы мониторинга технического состояния винторулевых колонок" Регистра, внедрение которой для судна в эксплуатации остается компетенцией судовладельца.

Использование таких систем, помимо очевидных преимуществ, а также снижения стоимости эксплуатации и обслуживания оборудования, дает возможность увеличения временного интервала между полными очередными освидетельствованиями ВРК.

– Винторулевые колонки активно применяются на судах повышенного ледового класса, при этом на мощных ледоколах предпочтение отдается традиционным решениям, и так происходит не только в России. Почему?

Сергей Александров, ЦКБ "Балтсудопроект"

– При значительных толщинах многолетнего льда и сжатиях льда в Арктике ледоколу приходится работать набегами, когда носовая часть судна может выходить на лед, далее ледокол отходить назад и снова выполнять набег. В таком режиме работы кормовые ВРК (не говоря уже о носовых) испытывают значительные нагрузки, так как за время отхода ледокола льды за его кормой могут сомкнуться в процессе сжатия. Одновременно от сжатия получают нагрузку бортовые ВРК.

Конструктивная особенность крепления ВРК к корпусу судна, обеспечивающая удобство монтажа/демонтажа, в тяжелых арктических ледовых условиях является местом приложения повышенных нагрузок и внимания. При применении на ледоколах вальной установки ледовые нагрузки принимает на себя корпусная часть вокруг валов, на ВРК ледовые нагрузки принимает ее корпус/нога с соответствующим плечом. Также, с ростом мощности колонок, увеличивается размер редуктора и возникают сложности с созданием шестерней.

Андрей Сердечный, ПКБ "Петробалт"

– Отбросим атомные ледоколы, которых в других странах на сегодняшний день нет, и рассмотрим самые мощные из существующих современных дизель-электрических ледоколов. Сегодня существуют лишь два реализованных проекта судов ледового класса Icebreaker8. Это линейный ледокол пр. 22600 мощностью 25 МВт и ледокольное судно обеспечения пр. IBSV01 (Aker ARC130A) мощностью 21,5 МВт. Следует отметить, что ПКБ "Петробалт" учувствовало в разработке, испытаниях и сдачи судов обоих указанных проектов.

Оба судна имеют очень интересные варианты пропульсивных комплексов. Ледокол проекта 22600, наряду с центральной линией вала и ГЭД мощностью 10 МВт в кормовой части судна, оборудован двумя ГСАУС Azipod VI1600 мощностью 7,5 МВт каждая. Также имеются два НПУ для обеспечения маневрирования и работы в режиме динамического позиционирования. Движение судна на открытой воде со спецификационной скоростью может осуществляться исключительно с использованием ВРК, а движение во льдах осуществляется при работе всех движителей. По маневренным характеристикам ледокол превосходит всех своих собратьев из линейного флота.

Монтаж движительно-рулевой системы Azipod на ледоколе "Виктор Черномырдин" / Изображение: "Балтийский завод – Судостроение", ООО

ЛСО проекта IBSV01 имеет три ВРК Azipod VI1600, два из которых, мощностью 7,5 МВт, размещены в кормовой части судна и один, мощностью 6,5 МВт, в носовой. В дополнение к носовой ВРК судно оборудовано НПУ. Следует отметить, что появление ВРК высоких ледовых классов (вплоть до "PC1" по правилам МАКО) дало возможность установки движителей в носовой части судов высоких ледовых классов и ледоколов. Такое решение дает судну исключительные возможности маневрирования и позиционирования, в том числе, в тяжелых погодных условиях.

При движении судна во льдах использование носового движителя создает поток, омывающий корпус судна, снижающий трение льда и, как следствие, ледовое сопротивления судна. По сути, омывающий поток отчасти выполняет функции системы пневмообмыва корпуса, но при этом не требует дополнительных энергозатрат на работу оборудования системы, в связи с чем, нет необходимости установки указанной системы на судах данного проекта.

Также работа носового винта создает перед ним область разряженного давления, способствующую образованию ледовых трещин и повышению ледопроходимости судна в целом. Указанное решение позволяет снизить расход топлива и эксплуатационные затраты судна, но вместе с тем для судна вводятся ограничения по скорости при работе набегами из-за возможности повреждения винта.

Возврат к использованию носовых гребных винтов, отказ от применения которых для судов высокого ледового класса произошел еще в прошлом веке, демонстрирует работу законов диалектики в развитии техники. Принимая во внимание изложенное, ВРК устанавливаются на самых мощных, в том числе линейных, дизель-электрических ледоколах и судах высоких ледовых классов.

Если все же вернуться к атомным линейным ледоколам, то у таких судов нет задачи обеспечения высоких показателей маневренности, динамического позиционирования, остро не стоит вопрос размещения больших запасов дизельного или тяжелого топлива для работы энергетической установки, но при этом стоит вопрос обеспечения хорошего упора на линейном движении, работы набегами и большего значения тягового усилия на швартовах. Традиционный пропульсивный комплекс способен выполнить и, наверно, больше подходит для обеспечения указанных задач.

Атомный ледокол "Лидер" с суммарной мощностью на винтах 120 МВт / Твиттер "Росатом"

На сегодняшний день ФГУП "Атомфлот" остается единственной организацией, эксплуатирующей как атомные ледоколы, с традиционным решением, так и во многом инновационный портовый ледокол проекта Aker ARC 124, оборудованный четырьмя ВРК на постоянных магнитах Azipod ICE1400 суммарной мощностью 12 МВт. Было бы интересно узнать мнение эксперта, принимавшего участие в управлении указанными судами.
 

Ледокол "Обь" проекта Aker Arc124 / Изображение: Корабел.ру

– Как обеспечивается управляемость судна с ВРК в случае выхода из строя ГД? Насколько критична подобная ситуация для речного транспорта?

Сергей Александров, ЦКБ "Балтсудопроект"

– Если приводом ВРК является дизельный двигатель, то ситуация такая же, как при применении валопровода, то есть при двухвинтовой системе – судно движется на одном винте, при одновинтовой – теряет ход, что особенно критично для речных судов. Если же применяется система электродвижения, тогда источником электроэнергии являются несколько дизель-генераторов, и оставшиеся в строю обеспечивают ход и управление судна.

Андрей Сердечный, ПКБ "Петробалт"

– Для судов, оборудованных ВРК в качестве главного средств активного управления (ГСАУС), выход из строя ГД или ГЭД не приводит к выходу из строя азимутального привода ВРК, на который в полной мере распространяется требование правил Регистра и МК СОЛАС, в том числе, в части его резервирования и аварийного питания. Судно будет иметь возможность управляться за счет поворота гондолы ВРК, как и судно, оборудованное классическим рулем.

Эффективность такого управления будет зависеть от множества факторов, включая текущую скорость судна, тип установленной ВРК, ее гидродинамическую форму, площади боковой поверхности, наличию насадки и так далее. При этом судно, оборудованное ВРК, за счет возможности поворота гондолы на неограниченный угол может иметь лучшие показатели инерционно-тормозных характеристик и более короткий тормозной путь, чем судно, оборудованное традиционными рулями.

Указанная ситуация для речного транспорта не более критична, чем для морского транспорта в судоходном канале.

– Ваше отношение к использованию ВРК на сухогрузах и танкерах класса "река-море"? 

Андрей Сердечный, ПКБ "Петробалт"

– Танкеры и сухогрузы класса "река-море", оборудованные ВРК, успешно эксплуатируются уже довольно много лет. Основываясь на нашем опыте проектирования и принимая во внимание ответ на предыдущий вопрос, выскажу положительное мнение о применении ВРК для судов "река-море".

Следует отметить, что суда, оборудованные ВРК, будут иметь лучшие характеристики поворотливости или торможения, но также будут иметь другие характеристики управляемости. Так, например, суда с одинаковыми корпусами и оборудованные в одном случае ВРК, а в другом классическим рулем, будут иметь различные значения углов зарыскивания. Это объясняется тем, что направление вектора тяги/силы у ВРК и руля будут разными при их перекладке на одинаковый угол. Поэтому суда, оборудованные ВРК, требуют немного иной манеры управления.

На сегодняшний день в РФ существуют тренажерные комплексы математического моделирования, позволяющие обучать судоводителей на базе научных учреждений для вновь спроектированных судов еще на этапе их строительства. Там можно задать параметры конкретного движительно-рулевого комплекса с учетом всех аспектов его работы. Аналогичные центры имеются у некоторых производителей ВРК и являются крайне востребованными.

Сергей Александров, ЦКБ "Балтсудопроект"

– В данном случае применение валолинии более целесообразно, но вариант с ВРК имеет право на существование.

Дмитрий Крылов, ООО "ГЦКБ Речфлота"

– Если мы говорим об использовании ВРК на сухогрузах и танкерах класса "река-море", следует опираться на опыт эксплуатационников. Лично я считаю, что на транспортных судах нет такой уж острой необходимости в маневренных качествах. Кроме, пожалуй, прохождения извилистых участков рек.

– Для каких типов судов ВРК, на ваш взгляд, не имеет альтернатив?

Дмитрий Крылов,  ООО "ГЦКБ Речфлота"

– Для портовых буксиров, которым необходимо совершать маневры на ограниченном участке водного пространства, ВРК, пожалуй, не имеют альтернативы. Также сюда можно отнести суда, требующие точного динамического позиционирования на акватории.

Андрей Сердечный, ПКБ "Петробалт"

– Очевидно, что на сегодняшний день ВРК не имеет альтернатив для судов, которые своим возникновением обязаны появлению колонок – это суда двойного действия DAS, предназначенные для эксплуатации во льдах кормой вперед. Кстати, с нетерпением ждем развития правил Регистра в части требований к механическим установкам и радионавигационному оборудованию судов указанного типа.

В перспективе применение ВРК и других средств активного управления судами будет востребовано на судах, требующих хороших маневренных, инерционно-тормозных характеристик, характеристик управляемости, а именно "морских автономных и дистанционно управляемых надводных судах" (МАНС). Следует отметить обширную работу Регистра, проведенную в развитии данного направления судостроения.

– С 1 июня повысились требования к локализации винторулевых колонок. Поможет ли это российским производителям ВРК укрепиться на рынке? Имеют ли отечественные винторулевые колонки экспортные перспективы? Что для этого требуется?

Сергей Александров, ЦКБ "Балтсудопроект"

– Надеюсь, что поможет, особенно с учетом санкционной политики. Отечественные винторулевые колонки должны иметь экспортные перспективы, но в первую очередь должны обеспечить внутренний рынок. Требования одинаковы для всех производителей ВРК: качество, надежность, компактность, оптимальный типоряд мощностей ВРК, конкурентная цена, срок поставки, широкая сервисная сеть.

Дмитрий Крылов,  ООО "ГЦКБ Речфлота"

– Мне знакомо небольшое количество российских производителей. Во-первых, они проигрывают иностранным в опыте, а, во-вторых, наши колонки изготавливаются, в основном, из импортных составляющих. Считаю, что отечественным ВРК будет трудно пробиться на экспорт, по крайней мере, в ближайшее время. Что для этого требуется? Наладить отечественное производство комплектующих достойного качества.

Станислав Тимофеев, ООО ПКБ "Петробалт"

– ООО ПКБ "Петробалт" активно применяет в своих проектах ВРК, как механические, так и электрические. Практически все они зарубежного производства, в виду отсутствия на момент проектирования и строительства отечественных аналогов, а при их наличии – малого опыта реальной эксплуатации. Естественно, с учетом ужесточения требований по локализации ВРК, отечественные производители будут получать конкурентное преимущество перед импортными аналогами, но это актуально, скорее, для внутреннего российского рынка судостроения.

Думаю, пока рано говорить о глобальном выходе нашей продукции на экспортный рынок. Причины все те же – отсутствие серийного производства ВРК, отсутствие линейки ВРК разных мощностей, отсутствие опыта эксплуатации, высокая себестоимость ВРК, наличие на европейском и азиатском рынке собственных производителей колонок, уже зарекомендовавших себя.

Также производителям российских ВРК необходимо сделать упор на повышение процента отечественных комплектующих. Для реализации всего этого и реальной конкуренции с ведущими зарубежными фирмами, потребуется время и желание заказчиков использовать на своих судах ВРК отечественного.

– Каков ваш опыт работы с российскими производителями ВРК?

Станислав Тимофеев, ООО ПКБ "Петробалт"

– ООО ПКБ "Петробалт" при проектирование всегда анализирует рынок отечественного судового комплектующего оборудования, в том числе и ВРК. Однако, как правило, наши заказчики отдают предпочтение зарубежным решениям, основываясь на их надежности и наличии опыта эксплуатации в реальных условиях.

В последнее время ужесточились требования к поставкам зарубежного оборудования и ВРК, также оказывает влияние стратегия импортозамещения. В итоге большой процент судового комплектующего оборудования, используемого в последних наших проектах, либо полностью производится в России, либо его производство локализовано у нас. Естественно, мы рассматриваем теперь и применение ВРК отечественных производителей.

Однако существует ряд проблем, освещенных в предыдущем вопросе, которые не позволяют нам в полной мере выполнять проекты с ВРК российского производства. Как правило, это происходит из-за отсутствия серийного производства ВРК, недостатка технической документации на изделие. То, что ВРК является одним из важнейших элементов судна, на который завязано большое количество конструктивных решений, как правило, не позволяет нам дождаться информации, и приходится применять серийные импортные винторулевые колонки.

Каждый подход к применению ВРК отечественного производства сегодня – это практически создание ОКР, и не многие заказчики судов готовы применять такие изделия. С другой стороны, хотя бы для разработки технической документации производителям ВРК нужна уверенность, что их продукция будет востребована и затраты на перспективные разработки будут возмещены. Наше бюро в рамках реализации технического проекта портового ледокола IBP07 для нужд ФГУП "Росморпорт" достаточно далеко продвинулось в проработке применения отечественных ВРК c компанией ООО "ВМЗ-СМ", но пока этот вопрос отложен на следующие стадии проектирования. Также мы рассматривали продукцию, возможность поставки и локализации компаний ООО "Судовые движительные комплексы", АО "Центр судоремонта "Звездочка", "Русэлпром-Морские системы".

Дмитрий Крылов, "ГЦКБ Речфлота"

– У нас не было опыта взаимодействия с отечественными компаниями. Мы прорабатывали возможность установки российского ВРК, но заказчик предпочел импортного производителя.

Сергей Александров, ЦКБ "Балтсудопроект"

– На проекте 23470 на первом и втором заказе применены ВРК поставки "Звездочки". Колонки обеспечили буксиру требуемые спецификационные характеристики. По техническим вопросам, возникающим в ходе строительства судна, представители разработчика достаточно оперативно давали ответы, когда требовалось, вносили изменения в конструкцию, исходя из компоновки помещений судна.