Вектор развития российского ледоколостроения

Представляем Вам статью «Вектор развития российского ледоколстроения» резидентов Арктического Молодёжного Центра Компетенций Забавы Каченовской и Сергея Устинова.

Территория Российской Федерации весьма обширна и занимает огромное пространство суши земной поверхности. Она простирается на тысячи километров по Евразии, омывается морями трёх океанов, содержит колоссальное количество рек и озёр. РФ включает в себя почти все климатические зоны, которые есть на Земле – от жаркой субтропической до ледяной арктической. Север России – район экстремальных природных условий, характеризующихся большой продолжительностью зимнего периода, низкими температурами, коротким периодом навигации в арктических морях и на реках в сочетании с полным отсутствием наземных транспортных связей (не считая автомобильных зимников) на огромных площадях арктического побережья. [1, 9]

Северный морской путь

Северный морской путь— главная российская арктическая транспортная магистраль. Северный морской путь является кратчайшим морским путем между Европейской частью России и Дальним Востоком  (рис. 1. и рис. 2.). Длина Северного морского пути от Карских Ворот до бухты Провидения — около 3024 морских миль.

Основные задачи, решаемые с помощью СМП можно разделить на внутреннние и внешние. К внутренним относится обеспечение добычи и транспортировки полезных ископаемых в арктическом регионе, снабжение отдаленных и труднодоступных регионов и др., а к внешним – транзитные перевозки. [1, 9]

Транзитные перевозки

Протяженность СМП в зависимости от выбранного маршрута в пределах 2200-2900 морских миль. В зимний и весенний периоды протяженность трасс увеличивается примерно на 700-800 миль за счет примыкающих к СМП покрытых льдами участков морей. Северный морской путь является альтернативой транспортным артериям, проходящим через Суэцкий или Панамский каналы. Если расстояние, проходимое судами из порта Мурманск в порт Иокогаму (Япония) через Суэцкий канал, составляет 12840 морских миль, то Северным морским путём — только 5770 морских миль. Организационно Северный морской путь делится на:

• Западный сектор Арктики — от Мурманска до Дудинки.
• Восточный сектор Арктики — от Дудинки до Чукотки.

Табл. 1. Сравнение маршрутов.

Рис. 1. Расстояния до портов Европы и Азии по СМП и через Суэцкий канал [5]

Рис. 2  Сравнение протяженности пути из порта «Роттердам» в порт «Йокогама» по СМП и через Суэцкий канал.

14 по 27 августа 2010 года состоялся эксперимент по проводке из Мурманска в Нинбо (Китай) танкера «Балтика» грузоподъемностью 100 тысяч тонн и шириной 44 м. До этого опыт проводки в Арктике ограничивался судами с дедвейтом 15–20 тысяч тонн. Экономия времени по сравнению с классическим маршрутом через Суэцкий канал составила 45 %.

В декабре 2010 года атомный ледокол «Россия» совершил проводку шведского ледокольного буксира «Тор Викинг» от Берингова пролива до кромки льдов в Баренцевом море. Эта первая в истории зимняя проводка по всей трассе Северного морского пути заняла 9 суток. На пути встретились два участка торосистых льдов, в которых «Тор Викинг» застревал, и атомоходу «Россия» приходилось проводить частые околки льда вокруг судна, а на одном участке даже взять на буксир

Северный морской путь был открыт для международного судоходства в 1991 году, после распада СССР. Однако лишь сравнительно недавно, этот маршрут стал привлекать иностранные компании. В 2014году по СМП было перевезено 3,98млн. тонн грузов. Таким образом, объем перевозок увеличился в 2,7 раза по сравнению с 1998 годом, когда перевозки достигли своего минимума (1,46 млн. тонн). Объем перевезенных по СМП в 2014 году грузов составляет 60% от значения 1987 года, когда было перевезено 6,58 млн. тонн грузов. Для справки, объем транзита через Суэцкий канал в 2014 году составил 963млн. тонн и 17148 судов.

Рис. 3. Данные транзита и грузопотока по СМП. [5]

Анализ данных показывает, что к 2026 году намечается значительный рост грузопотока по СМП. [1, 5, 8, 9]

 Внутренние потребности

Шельф арктических морей и прибрежная зона имеют огромные запасы различных полезных ископаемых, включая углеводороды, леса, биоресурсов и поэтому вызывает огромный интерес. В современном мире нефть и газ до сих пор являются основными источниками энергии. Известные месторождения постепенно иссякают, а потребность в энергии всё время повышается. В связи с этим, осваиваются шельфовые и оффшорные месторождения. Большие запасы нефти и газа сосредоточены в северных арктических морях российского шельфа. В шельфовой добыче полезных ископаемых заинтересован ряд стран: Норвегия, Финляндия, Китай, США, Дания и другие. В связи с этим, возникает конфликт интересов между странами. Например, морская граница России с Норвегией была установлена лишь в 2011 году, не в пользу России, поэтому очень важно разрабатывать месторождения, ведь на владение ими может претендовать какая-либо другая страна. [1, 8, 9]

Ледоколы

Арктические ледоколы, способные круглогодично работать на трассах СМП отличаются гораздо большей мощностью на валах, большими размерами и большей ледопроходимостью по сравнению с ледоколами, работающими в замерзающих морях, поэтому именно они играют решающую роль в обеспечении круглогодичного судоходства по СМП. В этой связи непрерывно возрастающий интерес к СМП порождает дефицит в мощных Арктических ледоколах. Из-за того, что российский ледокольный флот строился в 70 – 80 — х годах XX-го века, имеющиеся ледоколы практически выработали свой ресурс и необходима постройка новых ледоколов, способных без ограничений преодолевать льды арктических морей и проводить к месту назначения большегрузные транспортные суда.

Существующим в настоящее время в нашей стране судам ледокольного флота по большей части более 20 лет. В связи с большим периодом эксплуатации возможен вывод ледоколов из состава флота в ближайшие годы. Хождение по Северному морскому пути экономически оправдано, однако представляет трудности из-за суровых и, порой, непредсказуемых условий. В связи с восстановлением транспортного потока судов по Северному морскому пути, в ближайшее будущее грядёт недостаток ледоколов для обслуживания этой трассы.

Рис. 4. Вывод ледоколов из эксплуатации и ввод в строй новых ледоколов. [5]

Анализ показывает, что в связи с выработкой ресурса атомной паропроизводящей установки, в 2016 году завершатся работы по восстановлению атомного ледокола «Советский Союз», а в 2018 году ожидается продления сроков эксплуатации атомных ледоколов «Таймыр» и «Вайгач» до периода ввода в эксплуатацию третьего ледокола проекта 22220 мощностью 60 МВт (ЛК-60). Таким образом, к 2026 году у России останется всего 1 атомный ледокол типа «Арктика» (второй ледокол типа «Арктика» в случае продления ресурса АППУ) и 3 ледокола по пр. 22220 (если они все будут построены).

Учитывая современное состояние промышленности и опыт строительства атомных ледоколов, на проектирование и строительство головного ледокола нового поколения, включая создание новой ЯЭУ, потребуется 7-10лет (табл. 2). Эти обстоятельства указывают на необходимость создания новых атомоходов уже в настоящее время.

Табл. 2. Время на создание атомного ледокола.

Массовое списание ледоколов без дальнейшего пополнения приведет к сокращению пропускной способности трасс СМП. Соответственно продолжительность навигационного периода может уменьшиться вплоть до прекращения зимне – весенней навигации. Учитывая изложенное, вопросы проектирования и строительства ледоколов нового поколения приобретают исключительную актуальность.

Использование в Арктике перспективных крупнотоннажных судов в круглогодичном режиме вызывает необходимость создания соответствующих им сверхмощных ледоколов-лидеров, способных обеспечить надежное, регулярное и безопасное круглогодичное плавание в зимний период и в высоких широтах Арктики.

Технико-экономическая оценка целесообразности использования в качестве альтернативного варианта ледокольно-транспортные суда активного безледокольного плавания показала, что в условиях российской Арктики преимущества должны сохраниться за традиционным способом проводки судов ледоколом. Эта концепция явилась основой для формирования Программы развития отечественного ледокольного флота.

Эффективное судоходство в арктических регионах без ледокольного обеспечения невозможно.

Круглогодичную ледовую проводку судов, обслуживание буровых платформ и замерзающих портов может надежно обеспечить ледокольный флот следующего состава:

• 1 – 3 атомных ледокола мощностью 120 МВт с ледопроходимостью около 3,5 м и шириной около 46 м.
• 5 – 6 атомных ледоколов мощностью 60 МВт с ледопроходимостью 2,8 м и шириной 33 м.
• 3 – 5 атомных мелкосидящих ледокола мощностью около 40 МВт с ледопроходимостью 2,3 – 2,4 м и шириной около 30 м.
• 6 – 8 неатомных линейных ледоколов мощностью 25 – 30 МВт с ледопроходимостью 2 м и шириной 28 – 30 м.
• 8 – 10 неатомных ледоколов мощностью 16 – 18 МВт с ледопроходимостью до 1,5 – 2 м и шириной до 26 – 28 м.

Линейные атомные ледоколы мощностью 120 МВт будут использоваться эпизодически, обеспечивая, в основном, высокоширотные плавания, осуществление проводки судов водоизмещением более 170000 тонн  и для выполнения спасательных операций. Данные ледоколы  во льдах около 2 м смогут ходить со скоростью около 10 узлов. Канал за ледоколом будет оставаться около 50 м шириной.

Основными преимуществами строительства двухосадочного ледокола пр. 22220 являются увеличенная по сравнению с существующими линейными арктическими ледоколами типа «Арктика» ширина (с 28 до 33 м) и соответственно большее водоизмещение (на 43%) и инерционная масса позволят обеспечить более эффективные и безопасные проводки в Арктике перспективных крупнотоннажных танкеров дедвейтом до 100-120 тыс.т, а так же мощность 60 МВт (вместо 49 МВт) и ледопроходимость 2,8 м (вместо 2,3 м), которые позволят ему обеспечить круглогодичную навигацию в Западном районе Арктики, практически независимо от формирующихся ледовых условий. Возможность уменьшения осадки ледокола до 8,5 м при его повышенной ледопроходимости и возможности маневрирования балластом позволит обеспечить более эффективные, по сравнению с мелкосидящими ледоколами типа «Таймыр», проводки судов в мелководных арктических районах, исключив необходимость в дополнительном строительстве мелкосидящих ледоколов, что будет способствовать одновременно существующему упрощению и удешевлению ремонтной базы атомных ледоколов.

Атомные мелкосидящие ледоколы мощностью около 40 МВт будут использоваться для помощи в обеспечении снабжения и ледовой безопасности буровых платформ, доставки грузов и персонала на буровые платформы,  экспедиционных работ, проводки судов и лидирования караванов, буксировки судов и других плавучих сооружений во льдах и на чистой воде, проведение спасательных работ.

Линейные неатомные ледоколы мощностью 25 МВт ориентированы на обеспечение доставки снабженческих грузов с востока и проводка судов в Восточном районе Арктики в летнюю навигацию, а также проводку судов в Западном районе Арктики в круглогодичном режиме на направлениях Варандей, Харасавей, Обская губа.

Дизель-электрический ледокол нового поколения мощностью 18 МВт для менее ледовитых районов Баренцева, Белого и Охотского морей взамен ледоколов типа «Капитан Сорокин» для портового обеспечения, и, если потребуется, для обеспечения проводки судов в летний период. При этом загруженность ледоколов не будет превышать 60 – 70 %. Также на базе ледоколов этого типа может быть сформирован состав судов-спасателей.

Востребованность ледоколов и их ТТХ в большей степени зависят от того, станет ли СМП привлекательным для зарубежных судоходных компаний. Собственные нужды страны может обеспечить и частичный состав ледокольного флота, представленного выше. В свою очередь рост ежегодных транзитных перевозок по СМП может быть ограничен отсутствием необходимого числа современных линейных ледоколов. Строительство ледоколов объективно становится важнейшей проблемой дальнейшего развития отечественной Арктической транспортной системы.

Россия, как северная страна, своё будущее не может рассматривать как успешное без наличия мощного ледокольного флота.

Дальнейшее освоение природных ресурсов Крайнего Севера и углеводородов на шельфе арктических морей, а также организация в перспективе международного судоходства в Арктике, включая регулярные сквозные транзитные перевозки по Северному морскому пути (СМП), открывают новый этап в развитии технических средств арктического морского флота. Для осуществления перспективных крупномасштабных грузоперевозок в Арктике, в отличие от существующих традиционных, потребуется разработка принципиально новых типов транспортных судов арктического плавания и ледоколов, способных обеспечить надежное, эффективное и безопасное судоходство в Арктике. Задачи по вывозу энергетического сырья из арктических районов потребуют создания крупнотоннажных танкеров, газовозов для сжиженного природного газа, судов – снабженцев и других крупнотоннажных судов. Развитие транзитных перевозок по высокоширотным трассам СМП потребует постройки больших арктических контейнеровозов, способных работать в трудных погодных условиях.

Перечисленные выше задачи предопределяют развитие ледокольного флота и выявляют необходимость проектирования и строительства мощных арктических ледоколов – лидеров, способных обеспечить проводку судов во всех районах Северного Морского Пути в круглогодичном режиме.

Перспективные арктические ледоколы имеют следующие характеристики:

• По классификации Российского Морского Регистра Судоходства арктические ледоколы имеют ледовый класс Icebreaker 9;
• Для обеспечения неограниченной дальности плавания ледоколы имеют атомную энергетическую установку;
• На арктических ледоколах применяется система электродвижения. Это обеспечивает необходимую маневренность, а также дает возможность часто менять режимы движения – с переднего хода на задний. [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

Список литературы

1. ЦНИИМФ «Проблемы Северного Морского Пути»,2006.
2. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. Е.М. Аполлонов, В.А. Беляшов, В.М. Воробьёв «Проблемные вопросы создания универсального атомного ледокола нового поколения»
3. Б.П. Ионов, Е.М. Грамузов, В.А. Зуев «Проектирование ледоколов». СПб.: Судостроение, 2013. 512с.: ил.
4. Л. Г. Цой. Исследование проблемных вопросов проектирования и обоснования основных параметров и ледовых качеств ледоколов и ледокольно-транспортных судов – Диссертация в виде научного доклада на соискание учёной степени доктора технических наук. ЦНИИМФ, СПб, 1996г.
5. ФГУП «Атомфлот» госкорпорации «Росатом» http://rosatomflot.ru
6. http://www.korabel.ru/news/comments/avansi_i_dolgi_rossiyskogo_ledokolostroeniya.html 22.07.2009 «Авансы и долги российского ледоколостроения». Ионов Б.П. – доктор технических наук
7. http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4087 [25/10/2012] «Атомный ледокол нового поколения. Каким ему быть?» Л.Г.Цой, зав. лаб. ледокольной техники ЗАО «ЦНИИМФ», д.т.н., проф.
8. http://korabley.net/ Корабельный портал
9. Свободная энциклопедия https://ru.wikipedia.org/

Об авторах:
Забава Каченовская, магистр Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ), признана лучшим выпускником-магистром Факультета кораблестроения и океанотехники, инженер-конструктор 3 категории ОАО «ЦКБ «Айсберг», резидентАрктического молодежного центра компетенций. Стала победителем конкурса от Росмолодежи и ФГУП «Атомфлот», главный приз — поездка на на Северный полюс.

Сергей Устинов, магистр Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ), признан лучшим выпускником магистерской программы «Проектирование судов гражданского флота», инженер-конструктор 3 категории ОАО «ЦКБ «Айсберг», резидент Арктического молодежного центра компетенций. Победитель форума «Арктика. Сделано в России», главный приз — стажировка в ПАО «Газпром», признан лучшим по специальности «Судостроитель».Научные интересы: проектирование ледоколов и судов ледового плавания.