Вопрос ребром: Что строить – катамараны или СПК?

Кому как не Виктору Соколову ответить на этот вопрос, ведь он посвятил судам почти всю свою деятельность инженера-судостроителя.

– Виктор Петрович, так что же нам нужно сегодня строить: катамараны, тримараны, суда с аутригерами или СПК (с учетом экономической эффективности в различных бассейнах, скорости, ходкости, мореходности, интенсивности волнообразования, безопасности, комфорта и т.д.)?

– Вторую часть вопроса "с учетом экономической эффективности в различных бассейнах, скорости, ходкости", предлагаю отложить на потом. Подробный ответ потребует подготовки десятка-другого диссертаций по экономике, проектированию, гидродинамике, теории корабля, инженерной эргономики, художественному дизайну... Давайте, остановимся на принципиальной части: что строить. Прежде чем ответить на этот вопрос, посмотрим, какие у нас внутренние водные пути (ВВП) и морские прибрежные линии. Начнем с европейской части России с ее Единой глубоководной системой протяженностью 6500 километров.

Условия плавания, как правило, позволяют использовать там скоростные суда разных типов соответствующих классов Российского Классификационного Общества. Можно сказать, что европейская часть ВВП достаточно обжита. Причальные сооружения построены с учетом эксплуатации практически всех типов судов, в том числе СПК. Вероятнее всего, в ближайшее время обновление флота на реке будет происходить новыми "Метеорами" и "Валдаями". Тем более что в этом направлении уже интенсивно работают в Зеленодольске, Нижнем Новгороде, Чкаловске и Рыбинске. Обновление парка будет, но движения вперед, к сожалению, нет. Будем считать, что это лучше, чем ничего. Мы к этому уже привыкли.

А вот с "Кометами 120М", несмотря на то, что они вроде как усовершенствованы и уже три судна построены, пока ничего не ясно. Где же они должны работать? Нам скажут, что вдоль Черноморского побережья Кавказа и в Крыму. Ну, хорошо. Вспомните, как в первых же рейсах новые "Кометы" половину маршрута шли между Севастополем и Ялтой "на пузе". Срывы движения на волнении возникали и ранее на старых "Кометах", тогда причиной была недостаточная мощность двигателей для поддержания режима движения. Кроме того, судоводителей заставляли идти в водоизмещающем режиме сильные удары по корпусу, а также тяжелое неблагоприятное воздействие на экипаж и пассажиров.

Сейчас, как видно, картина не изменилась. Это подтверждает существование пределов возможности данной принципиальной схемы, поскольку этот как бы "улучшенный вариант" не спасает даже применение дизелей MTU с мощностью, превосходящей прежнюю в полтора раза. Мне, конечно, укажут: на Черном море с мая по сентябрь никакого волнения интенсивностью больше двух баллов не наблюдается, поэтому "и так нормально". Однако статистика повторяемости высот значительных волн, соответствующих интенсивности волнения трех и более баллов за период навигации составляет 21,7%. 

Например, за четыре месяца навигации в 2019 году было отменено 16% рейсов "Комет 120М". Причина – неблагоприятные погодные условия. Ну, а если задуматься, например, что для "Кометы М" есть еще маршруты по Ладоге до Валаама, на Онеге (Петрозаводск – Кижи) или в Обской губе, то спорить о важности ее мореходных качеств не придется.

ЗАМЕТКИ НА ПОЛЯХ

 

Вольно-невольно вспомнилось, как мы ждали начала производства на Санкт-Петербургском заводе "Звезда" высокооборотных дизелей "Пульсар". Эта линейка перекрыла бы самый востребованный для скоростного судостроения диапазон мощностей от 1000 до 2000 кВт. Первые две машины были изготовлены и показаны на выставках. А дальше…

Теперь рассмотрим, что происходит на ВВП в районах Сибири, Севера и Дальнего Востока. Если в европейской части пассажир направляется в дорогу по делу, то он, безусловно, выберет поездку на автомобиле, автобусе, электричке, а на далекие расстояния отправится самолетом. Высокие скорости на воде привлекательны не каждый день, а, скорее, во время прогулок, экскурсий и т.п. Таким образом, выбор у пассажира в пределах зон разнообразной транспортной инфраструктуры всегда есть. И стоимость проезда, и скорость, и комфорт сбалансированы.

ЗАМЕТКИ НА ПОЛЯХ

 

Сравним стоимость поездки, например, из Петербурга в Кронштадт. Если на автобусе она обойдется в 70 руб., то на "Метеоре" – 1400 руб., если не больше. Поэтому массовые перевозки пассажиров на СПК в зоне развитой транспортной инфраструктуры в большинстве случаев возможны только при поддержке местных администраций.

В Сибири, на Севере и Дальнем Востоке, автомобильных и железных дорог всего ничего, малой авиации нет, а большая авиация курсирует только между более-менее крупными городами. Основные варианты передвижения там – по нашим великим рекам со всеми притоками и разливами. Особого выбора у  населения нет. В этих краях навигация длится всего четыре месяца в году. За этот промежуток времени пассажиры должны решить накопленные за год проблемы: куда-то съездить или перевезти скарб. Причальных сооружений, необходимых для СПК, на этих реках катастрофически не хватает. На остановках пассажиры высаживаются с "Метеоров" на берег с помощью весельных лодок. Ну, а старушки с мешками взбираются на борт СПК по кринолину.

Протяженность некоторых маршрутов превышает 1000 километров. Такая поездка требует от пассажиров невообразимой выносливости. Обычно часть салона забита багажом. Длительность рейса зачастую доходит до 14 часов тряски (а именно так и происходит у крылатых судов движение на полном ходу при среднем волнении). Список можно продолжить.

ЗАМЕТКИ НА ПОЛЯХ 

Сегодня "Метеор" в части ряда конструктивных и принципиальных решений, конечно, устарел, но в 1960-1980 гг это был Блеск! Волей-неволей начинаешь вспоминать, что тогда такие вещи делали Профессионалы.

"Метеор" до сих пор во многом остается образцовым объектом как скоростное пассажирское судно, тем не менее, он не лишен серьезных недостатков. С одной стороны, он почти полностью отвечает требованиям эксплуатации в европейском регионе ВВП, с другой, во многом не соответствует особенностям условий и режимов перевозок пассажиров в регионах Сибири и Дальнего Востока. "Метеор" способен эффективно работать в регионе с развитой под него инфраструктурой, но его проблематично эксплуатировать

при отсутствии причальных сооружений. 

Гидродинамическая схема "Метеора" в части мореходности более-менее работает в границах своего класса Регистра, но в случае ее применения в предельно близком проекте ("Комета") с незначительно более высокими требованиями мореходности – не работает. Принятая схема размещения пассажиров на судне приемлема, но в случае эвакуации при разворачивание спасательных плотов высадка пассажиров затягивается на практике до полутора часов. И т.д, и т.п.

Продолжая тему:

Как развивать скоростные пассажирские перевозки по водным путям России?

Ренессанс подводного крыла

Я б в композитчики пошел. Где меня научат?

А теперь зададимся вопросом: можно ли вообще создать скоростное пассажирское судно, которое удовлетворяло бы всем требованиям, предъявляемым операторами флота? Сотрудники 5-го отделения гражданского судостроения Крыловского государственного научного центра (КГНЦ) (в 2022 году отделение прекратило существование) обобщили информацию, исходившую от операторов флота и представителей администраций регионов Севера, Сибири и Дальнего Востока за последние 15-20 лет.

В результате анализа условий эксплуатации скоростного флота на ВВП России наиболее востребованным по отзывам операторов флота оказался следующий приоритетный ряд характеристик судов:

1. высокие экономические показатели;

2. способность подходить к необорудованному берегу;

3. неприхотливость в эксплуатации и высокая ремонтопригодность;

4. мореходность, соответствующая району плавания;

5. низкая строительная стоимость;

6. комфорт и высокая обитаемость для пассажиров и экипажа; 

7. пониженное воздействие судовых волн на окружающую среду.

Анализ ситуации на рынке отечественных скоростных судов не выявил разработанных проектов или уже построенных судов, отвечающих всей совокупности требований.

Считаю, такие суда нужно создавать как типоразмерный ряд. При этом за основу целесообразно принять ряд, уже сложившийся на базе линейки пассажировместимости судов и доступных для применения образцов высокооборотных двигателей. Подход к выбору тех или иных разработок должен происходить по принципу выбора проектных решений, способных удовлетворить наиболее широкое применение в различных регионах как самого базового образца разработанного судна, так и его модификаций (с достаточными объемами размещения багажа, улучшенной планировкой пассажирского салона для длительных рейсов, специальными устройствами для посадки и высадки пассажиров в условиях необорудованного берега и т.п.). 

Изложенный подход предполагает участие ОСК в организационных действиях. Это позволит развернуть серийное строительство, снизить стоимость судов и в дальнейшем упростить сервисное обслуживание флота.

По результатам многолетней работы в Крыловском научном центре у меня и моих коллег сформировалость полное понимание, что решение данных научных и проектных задач успешно достигается путем использования принципа многокорпусных судов. Более того, специалистами КГНЦ по скоростным судам уже разработаны проектные предложения типоразмерного ряда катамаранов для рек и прибрежных морских линий. Эти разработки неоднократно обсуждались на научных конференциях и выставках, а базовая проектная разработка судна с условным наименованием "Сапсан" для регионов Сибири и Дальнего Востока лежит под сукном в департаменте судостроения Минпромторга.

– Почему в России последние десятилетия скоростные многокорпусные суда почти не вводились в строй?

– Не могу согласиться с подобным утверждением. Если брать за точку отсчета 1991 год, то за прошедшие годы был спроектирован и построен ряд скоростных пассажирских судов-катамаранов. В 1995 году на Средне-Невском судостроительном заводе был сдан первый российский скоростной морской пассажирский катамаран "Капитан Корсак" (проект 23107). В 2011 году ООО "Пасифико Марин" во Владивостоке построило "Меркурий" и "Нептун" (проект РМ1800). В 2018 году опять же на СНСЗ сдан "Грифон". Наконец, в 2023 году СНСЗ передал заказчику два катамарана проекта 04580 – "Форт Кроншлот", "Форт Петр I". В постройке находится еще четыре единицы этой серии.

Кроме перечисленных пассажирских судов строились катамараны другого назначения. Например, несколько судов "Экопатруль" для бывшего Министерства охраны природы и судно-эколог "Россия" (проект № 23107 Э1, на базе корпуса проекта №23107 "Сокол").

– Как появился проект "Сокол"?

– В эпоху расцвета судов на подводных крыльях велся активный поиск новых форм, гидро и аэродинамических "чудес", каверн, подушек и всяких "смазок". Именно тогда в мировом скоростном судостроении появились простенькие с виду катамаранчики. Первыми, как я помню, были американские "Аквариусы". Термин катамаран тогда еще не использовался, и их назвали "суда на гидролыжах". Затем появился норвежский Westamaran с остроскулыми корпусами. Уже было понятно, что пытаясь глиссировать на переходных фрудах высокого гидродинамического качества не получишь. Поиски и исследования продолжались, и к началу 1990-х удалось получить эффект заметного снижения сопротивления движению судна за счет формы лекальных обводов и взаимодействия корпусов. Эти находки и были положены в основу проекта 23107 "Сокол".

Судно было построено на СНСЗ по коммерческому заказу Туапсинского морского торгового порта. Разработчиком было ЗАО "Российская морская техническая компания". Катамаран получил название "Капитан Корсак" и отслужил свой срок на маршрутах вдоль Черноморского побережья Кавказа. Позже он ходил в финский порт Котка и по Ладоге на Валаам. Судно показало самые высокие характеристики ходкости и мореходности среди отечественных конкурентов. Конструкция "Капитана Корсака" вобрала в себя множество оригинальных технических решений, которые требуют отдельного описания.

– Вернемся к главной теме разговора: "катамараны или СПК". Катамаран "Грифон" журналисты успели окрестить "убийцей "Метеоров"...

– Он действительно рассматривался в качестве замены судов на подводных крыльях типа "Метеор"  на маршрутах морских перевозок из Петербурга в Петродворец, а также для расширения количества туристических маршрутов. Автором проекта являлось АО "Центральное конструкторское бюро "Нептун". Акватория эксплуатации – Финский залив, Нева и Малая Нева. По моим данным, опытная эксплуатация катамарана показала, что заявленные результаты ходкости и мореходности не достигнуты. Тем не менее, компания "Водоход Экспресс" решила поставить "Грифон" на круговой маршрут Новороссийск – Геленджик – Сочи, а с 2022 года – Сочи – Сухуми.

Как прогулочные, на акватории дельты Невы некоторое время эксплуатировались катамараны "Меркурий" и "Нептун". Они были приобретены компанией "Русские круизы" у компании ООО "Пасифико Марин" (Владивосток). Автор проекта – конструкторское бюро Albatros Marine Design Co., Ltd. Корпуса катамаранов выполнены из стеклопластика. Информации о характеристике этих судов в части ходкости и мореходности я в публикациях не встречал.

– Большие надежды связывают с катамаранами проекта 04580, два из которых "Форт Кроншлот" и "Форт Петр I" сдал этим летом СНСЗ. Разработчик проекта – компания "Форсс Технологии"...

– Не сомневаюсь, что два проекта, построенных на Средне-Невском заводе, будут успешно работать. "Грифон" – на юге, а группа катамаранов типа "Котлин" – на кронштадтских маршрутах. 
 

Но для того чтобы увидеть, смогут ли катамараны проекта 04580 дать бой "Метеорам" на более коротком маршруте, в Петергоф, или на более протяженном, в Кронштадт и кронштадтские форты, нужно будет подвести итоги двух-трех будущих навигаций, которые предоставят нам еще больше экономической и технической информации об этих судах.

Всячески поддерживаю интерес к многокорпусным судам, который, наконец, появился в России. Эти суда превосходят своих однокорпусных братьев по ряду параметров. Нужно лишь воспользоваться этим преимуществом на практике.

– Из чего строить СМКС: композиты или алюминий?

– Давайте, я сразу однозначно отвечу на этот вопрос: алюминий! Теперь кратко и упрощенно постараюсь ответить, почему. 

Прежде всего, стоит рассмотреть вопрос веса и прочности. Многим представляется, что если материал прочнее, то корпус из него получится легче. На самом деле, иногда это так, а иногда не так. Рассмотрим пару – алюминий и углепластик. Попробуем выполнить грубое сравнение полного водоизмещения "Метеора" и "Грифона". Двигатели, пассажиры, запасы топлива, необходимое оборудование – почти одинаковы. Да и корпусные конструкции, кажется, должны быть близки по массе, поскольку у одного тяжеленные стальные крылья, стойки и длинные валопроводы с кронштейнами, а у другого два корпуса с соединительным мостом. А что получаем в итоге: у "Метеора" полная масса – 57 тонн, а у "Грифона" – 75. Парадокс? Нет, конечно.

Во-первых, каждый элемент корпуса судна подвергается самым разным видам нагружения и выполняет разные функции. Например, если бы мы углепластиковую обшивку сделали лишь с учетом обеспечения прочности корпуса исключительно на продольный изгиб, то можно было бы ее (обшивку) выполнить очень тонкой и легкой. Однако, исходя из других многочисленных соображений, все же приходится делать ее гораздо большей толщины.

Во-вторых, специалисты по композитным материалам сами считают, что конструктивные элементы соединений деталей корпуса и фундаментов, соединений обшивки с набором, переборками и перекрытиями, являются при существующей технологии сборки, значительной добавкой к весу конструкций. Так что проектанту есть над чем поразмышлять.

Следующая проблема, постоянно сопровождающая композитные материалы, заключается в том, что корпус судна за счет явления осмоса пропускает какое-то количество воды. Несмотря на применение специального защитного наружного слоя – гелькоута – и использования высококачественных связующих в составе самого композита, обшивка судна все равно фильтрует влагу. Постепенно она разрушает структуру материала. Результаты этих процессов особенно хорошо проявляются на корпусе, если судно получало какие-либо повреждения. Это часто можно увидеть в местах расположения привального бруса и т. п.

Разрушение структуры композитных материалов усиливается при замерзании конструкций, при котором поглощенная влага в микротрещинах постепенно ускоряет процесс. Поэтому, продление сроков существования судна из композитных материалов требует от оператора флота не только более бережной эксплуатации в навигационный период, но и создания благоприятных условий для зимнего хранения.

При всех достоинствах композитных материалов, технология ремонта корпусных конструкций из них представляет собой задачу, которую не всегда можно решить при отсутствии материалов-заменителей и необходимых условий для проведения работ (чистота,  поддержание температуры в процессе отверждения связующего, наличие специального оборудования). Без этого полноценный ремонт под открытым небом произвести невозможно. Достаточно серьезные повреждения корпуса, ставшие следствием аварий, можно отремонтировать только в заводских условиях. А вот ремонт алюминиевых конструкций судна может производиться гораздо проще, на открытом воздухе, например, путем использовании переносного комплекта оборудования для сварки в аргоне неплавящимся электродом.

В завершение обсуждения вопроса о конструкционных материалах, хотел бы принести извинения уважаемым читателям "Корабела" и коллегам за то, что среди перечисленных мной аргументов не представлено мнение уважаемой Экономики. Но, думаю, что она так же думает.

– Виктор Петрович, как вам стала близка тематика скоростных многокорпусных судов (СМКС)?

– Проектирование скоростных судов и экспериментальная гидродинамика вызывала у меня интерес с самого начала инженерной деятельности. В те времена бурлили и кипели разнообразные технические идеи, на конференциях обсуждались всяческие революционные схемы и конструкции. Серийно строились "Метеоры" и "Кометы", появлялись первые амфибийные и скеговые суда на воздушной подушке, предлагались всевозможные глиссирующие конструкции, разные воздушные смазки и каверны, не говоря уже об экранопланах.

Широкое использование СПК на внутренних водных путях и прибрежных морских линиях позволило выявить органические и конструктивные пределы возможностей крылатых судов в реальных условиях. Разработчики скоростного флота стали искать возможность повышения мореходных качеств этих СПК, особенно судов, работающих на прибрежных морских линиях. Эксплуатирующих технику специалистов пароходств также не вполне удовлетворяли некоторые конструктивные и компоновочные решения.

Ответом на указанные проблемы в определенной мере стало создание модернизированных вариантов "Кометы" – "Катрана" и "Колхиды". Однако на этом возможности дальнейшего развития данной принципиальной схемы судна были практически исчерпаны. Все это указывало на необходимость поиска принципиально новых технических решений.

В результате исследований, проведенных как у нас, так и за рубежом наиболее перспективной была признана именно принципиальная схема многокорпусного скоростного судна. Как в вариантах катамарана, тримарана, так и прочих форм она сочетает в себе простоту конструкции и широкие возможности разнообразных компоновок, обеспечивает высокую вместимость и большую площадь палуб, позволяет использовать множество вариантов скоростных обводов корпуса и разнообразных типов движителей.

Кратко ответ на первый вопрос сформулирую так: проектирование скоростных многокорпусных судов – чрезвычайно интересное занятие. Оно требует от специалиста глубоких знаний множества кораблестроительных дисциплин, широкого кругозора, инженерного опыта, увлеченности исследователя и изобретателя, а самое главное – любви к профессии. И вот тогда судьба сможет подарить инженеру возможность самореализации. А если повезет, то и простор для творчества.

Продолжая тему:

Как развивать скоростные пассажирские перевозки по водным путям России?

Ренессанс подводного крыла

Я б в композитчики пошел. Где меня научат?