Бассейны КГНЦ. Циркуляционный и маневренно-мореходный

Корреспондент Sudostroenie.info отправился в Крыловский научный центр для изучения комплекса бассейнов предприятия.

Часть 1 — Бассейны Крыловского центра. Репортаж

Часть 2 — Бассейны Крыловского центра. Ледовый
 
Циркуляционный бассейн

Диаметр — 70 м; глубина — 6,7 м.

Линейные скорости буксировки моделей от 0,3 до 50 м/с достигаются за счет наличия в бассейне двух систем буксировки:

•  Двухопорной фермы с перемещаемой по радиусу кабиной — скорости до 15 м/с;

•  Одноопорной крыловидной стрелы с фиксированными точками для крепления модели — скорости до 50 м/с.

Бассейн оснащен оборудованием, необходимым для определения гидродинамических характеристик всех типов судов, буксируемых систем и специальных объектов, а также для физического моделирования их поведения в основных эксплуатационных режимах.

Крыловский государственный научный центр обладает уникальной экспериментально-стендовой базой, позволяющей решать практически все вопросы связанные с созданием современных и технологически сложных проектов на высоком мировом уровне.
 
Одним из примеров уникальных стендов является Циркуляционный бассейн. Всего в мире таких объектов два: в КГНЦ и в гидродинамическом центре Дэвида Тэйлора в США. Но за границей он работает исключительно на военные нужды, в то время как в Крыловском центре предоставляют услуги как в военной, так и в гражданских областях.

Основное назначение циркуляционного бассейна — определение гидродинамических сил и моментов, действующих на судно при маневрировании. Эти данные необходимы для проектирования средства управления судном. В циркуляционном бассейне мы можем буксировать модель двумя способами.

Первый — с помощью ферменной конструкции, когда снизу крепится модель на динамометр и она буксируется с необходимой скоростью по определенному радиусу. Второй вариант буксировки – обтекаемая ферма, которая используется, как правило, для быстроходных судов и судов с динамическими принципами поддержания. При втором варианте буксировки достигается максимальная скорость около – 200 км/ч. Как видите, одна только скорость буксировки делает сооружение уникальным.
 
Маневренно-мореходный бассейн
 
Размеры бассейна:

•             Длина — 35 м;
•             Ширина — 22 м;
•             Глубина — 3 м.

Бассейн оснащен малой ротативной установкой (радиус буксировки 0–8 м, скорость до 5 м/с) и волнопродуктором щитового типа, обеспечивающим создание нерегулярного волнения с заданным энергетическим спектром (высота волны до 0,15 м), а также специальными стендами для определения статических характеристик судов на воздушной подушке и испытаний моделей спасательных шлюпок свободного падения.
 
Каждая модель судна, испытанная в Крыловском центре, имеет свой уникальный номер.  С момента создания нашего центра уже испытанно более 12 000 моделей, практически все суда, ходящие под Российским флагом, и многие иностранные проекты прошли через наши опытовые бассейны. Для большинства проектов проведены так же натурные исследования.  Благодаря накопленной базе данных по испытаниям мы постоянно дорабатываем и совершенствуем наши методики испытаний, повышенное внимание уделяется точности и адекватности моделирования.

В качестве примера – погрешность при изготовлении корпуса модели судна – не более 0,1 мм. При этом каждая модель не только геометрически, но и динамически подобна натурному судно. То есть загрузка модели, положение центра тяжести, моменты инерции – все полностью соответствует судну. Проще говоря, модель – это уменьшенная полная копия натурного судна.

Например, вот это судно совершает циркуляцию и оптическая система замеряет траекторию движения судна чтобы получить данные об управляемости. Есть международные требования ИМО по управляемости и каждое судно должно им удовлетворять, иначе его не примут в эксплуатацию. По результатам испытаний, мы предлагаем проектанту свои решения и они позволяют добиться удовлетворения требований.

Бывает и такое: проектант заказывает заводу постройку, перед тем, как пройти в эксплуатацию, проводятся натурные испытания, выясняется, что оно не удовлетворяет требованиям и судно нельзя эксплуатировать, а деньги потрачены. Мы решаем эту проблему на ранних стадиях проекта.
 
Актуальные проекты и исследования

Как уже говорилось, практически все суда и корабли, эксплуатирующиеся под Российским флагом, испытывались в наших опытовых бассейнах. Среди заказчиков все Российские КБ и верфи, все российские нефтяные компании регулярно проводят в КГНЦ испытания платформ для разведки и добычи углеводородов с шельфовых месторождений. Отдельным направлением является исследования волновых полей в акваториях и  испытания различных гидротехнических сооружений.

Помимо отечественных заказчиков к нам много обращаются и от иностранных компаний, потому что они знают наши возможности и уровень компетенций.

В частности совсем недавно закончились испытания для крупной европейской нефтяной компании. На их проекте была проблема – при движении на прямом курсе судно было неустойчиво. Приходилось постоянно перекладывать руль, это дополнительное сопротивление движению и расходы на эксплуатацию. Поэтому был предложен ряд технических решений, которые были реализованы в проекте, и судно удалось оптимизировать, тем самым снизив его эксплуатационные издержки.

КГНЦ работает не только с реальными проектами, но также проводим ряд фундаментальных и поисковых исследований, которые потом реализуются на проектах и позволят оптимизировать суда.

В Крыловском центре не просто проводят испытания. Как правило, заказчику предлагается ряд технических решений, которые позволят оптимизировать судно, существенно уменьшить его эксплуатационные затраты.

Если говорить об экономической эффективности этих решений, то эти решения позволяют, в частности,  снизить простой судна, вызванный неблагоприятными ветро-волновыми условиями, а как все знают, даже день простоя судна обходится в довольно значительную сумму, на порядок превосходящую стоимость испытаний.

Некоторые компании в целях экономии на свой страх и риск испытывают модели в бассейнах, предназначенных для учебных целей, получают результат, создают проект, а потом получают, что натурное судно не добирает скорости, не управляется, или, того хуже, его поведение в условиях волнения небезопасно и может привести к потери судна и/или к человеческим жертвам.

Один из примеров – Итальянская  компания обращалась с просьбой испытать автомобильный паром для перевозки около 4000 машин. Проект был готов, на верфи уже начали резать метал, но генеральный заказчик настоял, чтобы были проведены испытания в Крыловском центре.

В результате испытаний выяснилось, что в условиях 5-балльного волнения у него бортовая качка составляет порядка 30 градусов. В лучшем случае с такой качкой они бы довезли металлолом, в худшем потеряли весь груз и экипаж.

В КГНЦ это продемонстрировали, но исправить что-либо уже на этой стадии было невозможно. В итоге проект отменили, пришлось заново проектировать. Это вопрос безопасности, связанный с человеческими жизнями. 
 
Будущее

В ближайшее время в строй будет введен универсальный оффшорый бассейн, который благодаря своим возможностям позволит решать многие задачи на качественно новом уровне.

В частности, система генерации волн бассейна позволить впервые в России создавать трехмерное волнение, идущее с любого направления. Там же будет располагаться система генерации течения и ветра, чего нет в существующих бассейнах. По всей поверхности нового бассейна будет подъемное дно, которое позволит моделировать глубину, то есть мы сможем в одном бассейне одновременно моделировать глубину акватории, волнение, течение и ветер. Особенно это актуально для средств освоения океана, испытания добычных и разведывательных платформ, когда платформа стоит на якорных связях, либо на системе позиционирования в определенной точке и на нее одновременно воздействуют волнение, течение и ветер. Если посмотреть на развитие российского шельфа, то все текущие работы ведутся на мелководье, на глубину мы еще не вышли. Чтобы дальше развиваться, необходимы такие более современные бассейны, как оффшорный.

Продолжение — в одном из следующих материалов.

Автор: Вадим Аданин