"Цифровые технологии пока не могут полностью заменить классическую экспериментальную базу"

В ноябре 2021 года исполняется 127 лет со дня основания Крыловского государственного научного центра (КГНЦ). В распоряжении центра находятся уникальные экспериментальные установки. О том, как проводятся современные модельные испытания, и почему цифровые модели пока не могут полностью заменить физические, в интервью Sudostroenie.info рассказал начальник отделения гидроаэродинамики КГНЦ Вячеслав Магаровский.

– Вячеслав Валерьевич, чем занимается ваше отделение?

– Отделение гидроаэродинамики занимается проведением испытаний судов, кораблей, различных объектов (например, гидротехнических сооружений). Определяем их поведение и воздействие на них со стороны жидкости и ветра. Отсюда и название.
 
– Какая экспериментальная база находится в вашем ведении?

– В распоряжении подразделения находится целый ряд стендов. Сюда входят опытовые бассейны. Это самый большой в мире гидродинамический опытовый бассейн длиной 1300 м. Это циркуляционный бассейн, мореходный бассейн, маневренно-мореходный бассейн, ледовый бассейн. Это комплекс аэродинамических труб, комплекс гидродинамических труб и научно-исследовательский тренажерный комплекс.

– Что из этого оборудования наиболее востребовано?

– Сейчас всё востребовано. Если смотреть на текущую загрузку нашего подразделения, то она превосходит 100%. Чтобы как-то переварить эти объемы приходится работать и в две смены и в выходные. Чтобы не сорвать важные договоры, приходится выходить и в праздники.
 
– Мощностей хватает?

– По идее, стенд может работать 24 часа в сутки, но человек на такое не способен, ему нужно спать и принимать пищу. Чтобы стенд работал круглосуточно нужно не менее трех смен.
 
– Вы работаете в одну смену?

– Мы работаем в режиме традиционного рабочего дня. Когда у нас пики по заказам, переходим в режим расширенного рабочего дня. Пытаемся разбить на две смены. Мы настроены на то, чтобы взять максимальное количество работ и сделать их в срок с надлежащим качеством.
 
– Какие-то ключевые проекты можете назвать?

– Каждый проект по-своему уникален и интересен. Объем наших работ по каждому проекту примерно фиксирован. Из самых масштабных можно выделить комплекс работ для Арктики: оптимизация корпуса, разработка движителя, проведение комплекса испытаний.
 
Также можно отметить работы по морскому каналу в Сабетте. Была очень интересная работа о том, на сколько его нужно расширять, как менять его трассировку, чтобы обеспечить вывоз углеводородов до 2030 года с учетом запуска новых проектов. Каждый новый проект практически удваивает предыдущий грузооборот. Чтобы это все можно было спокойно перевозить, нужно расширять морской канал. Мы определяли, как его можно расширить, чтобы совместить минимизацию расходов и безопасность судоходства.
 
– Для ледокола "Лидер" какие-то работы выполняли?

– Для атомного ледокола "Лидер" был проведен полный комплекс испытаний. Это испытания ходкости, где мы оптимизировали его форму и разрабатывали движитель на тихой воде. Это испытания во льдах. Уникальная форма судна, которая позволяет ему колоть льды толщиной 4 м на его скорости, – это наша разработка. Мы как раз и занимаемся созданием оптимальных форм корпуса судов повышенных ледовых классов.

Также был выполнен комплекс испытаний на управляемость, комплекс испытаний на мореходность, аэродинамические испытания. Например, много работали в плане вертолетной площадки, чтобы максимально расширить диапазон внешних условий, при которых возможна безопасная посадка вертолета.

Ледовый бассейн Крыловского центра / Фото: Sudostroenie.info

– Насколько востребована экспериментальная база Крыловского центра со стороны конструкторских бюро? Приходилось встречать мнение, что это достаточно дорогая услуга.

– Обращений много. Если говорить о чисто коммерческих заказах, то сейчас они составляют порядка 40% в портфеле отделения.

По поводу дороговизны. Смотря с чем сравнивать. Если сравнивать с аналогичными по уровню зарубежными центрами, то стоимость испытаний у нас в полтора-два раза дешевле. Если мы будем сравнивать нашу уникальную экспериментальную базу с возможностями обычного вуза, где испытания проводят студенты, то это будет намного дешевле, но и качество соответствующее.

Сейчас очень заметен тренд, когда гензаказчик очень внимательно относятся к результатам экспериментальных исследований, поскольку ему экономически не выгодно  получать данные, которые можно подвергнуть сомнению. Он настоятельно рекомендует проектанту приходить в проверенные организации и получать результат, который будет достоверен на 100%.
 
– Почему так происходит?

– Судостроение развивается. Сейчас предъявляются повышенные требования к судам. Любой проект должен быть экономически выгоден. Как повысить экономическую эффективность? Снизить коэффициент запаса, который проектант закладывает в проект. Как только у проектанта появляется какое-то сомнение, он закладывает повышенный коэффициент. Иногда 2, 3 и больше. А это все деньги, это конечная стоимость продукта.

Благодаря нашим испытаниям эти коэффициенты запаса можно снижать. Например, вместо 2 назначать 1,2. Вот уже чистый выигрыш.
 
– Сейчас активно развиваются цифровые технологии. Эта тенденция затронула ваше направление?

– Конечно. Ещё до того, как везде стала обсуждаться цифровизация, мы использовали цифровое моделирование на ранних стадиях.
 
Зачастую заказчик приходит к нам и просит разработать оптимальную форму корпуса, это необходимо чтобы минимизировать затраты, но при этом, чтобы судно удовлетворяло требованиям ТЗ, например чтобы ломало лед толщиной 2 м. За счет наших исследований еще на начальной стадии мы просчитываем и предлагаем проектанту вариант корпуса, который может повысить эффективность на 20-30%, Дальше мы это подтверждаем на экспериментальных этапах. Это первый вариант использования цифровых моделей.
 
Есть еще один вариант. Испытать судно во всех условиях невозможно. Понятно, что есть человеческий фактор. Поэтому у нас есть научно-исследовательский тренажерный комплекс, куда стекаются данные со всех бассейнов. Составляется точная математическая модель судна. На этом виртуальном полигоне при привлечении капитана и судоводителя смотрим в различных условиях, как судно будет эксплуатироваться, например, подходить к причалу, терминалу.
 
Третий вариант. Чтобы дать как можно больше информации проектанту, мы не можем весь корпус обвешать датчиками. Здесь на помощь приходит численное моделирование. Сейчас мы довольно широко используем так называемый гибридный подход: проводим испытания, определяем какие-то параметры. Дальше, используя численные методы, получаем более точную картину с помощью информации в тех точках, где физически не поставить датчик. Гибридное моделирование – сейчас довольно востребованное направление.
 
Цифровые технологии пока не могут полностью заменить классическую экспериментальную базу. Это если и будет, то будет очень не скоро. Цифровые технологии помогают получить дополнительные данные, которые позволяют существенно повысить качество проекта.
 
Если раньше многое зависело от опыта конструктора, то сейчас все идет к тому, что уже на этих стадиях мы должны это решение подтвердить. Проводить испытания, чтобы подтвердить то или иное решение на ранних стадиях довольно дорого. Более рационально – посчитать. Но считать должны люди, которые являются специалистами в области гидродинамики. Которые, помимо расчетных моделей, понимают в эксперименте, в физических процессах. Потому что численное моделирование – это инструмент, который может хорошо использовать только человек, обладающий довольно большим опытом в расчетах и физических процессах, чтобы понимать насколько адекватен результат, выдаваемый численной моделью.

– Для такого симбиоза необходима еще и качественная вычислительная база. Суперкомпьютеры используете?

– Да, конечно. Для этого у нас есть отдельное подразделение – отделение математического моделирования и высокопроизводительных вычислений.

Глубоководный опытовый бассейн / Фото: Sudostroenie.info
 

– Поговорим о проблемах. Испытывает ли ваше отделение нехватку кадров?

– Грамотных кадров действительно не хватает. Мы с удовольствием готовы взять людей, которые готовы прямо здесь и сейчас нам помочь, но этих людей нет.
 
– Это должны быть люди с опытом?

– В оптимальном случае, да. Но мы готовы рассматривать и людей без опыта. Поэтому что мы делаем. Плотно работаем с вузами – "Корабелкой", "Макаровкой". Общаемся со студентами, они проходят у нас практику. Последние 3-4 года мы регулярно берем студентов, начиная с 4-го курса на работу по совместительству. По окончании они приходят к нам на постоянной основе.

Но взять моментально, в короткий промежуток времени, большое количество людей невозможно. Любой процесс приема персонала должен быть гладким, чтобы и вовлекать и подтягивать, доучивать. Если мы возьмем 50 человек, то не хватит текущих людей, чтобы как-то подтягивать новых.
 
Мы заинтересованы в том, чтобы каждый наш сотрудник развивался. Развивался в том направлении, где ему интересно, где бы он максимально себя проявил и принес наибольшую пользу компании.
 
– Какой средний возраст у ваших сотрудников?

– Средний возраст основных исполнителей – порядка 30-35 лет. На них основной объем работ. Они проводят испытания, пишут отчеты, общаются с заказчиками. Те, кто в возрасте, понимая, что у них уже не такая энергетика, но есть колоссальные знания, переходят в статус консультантов. Молодежь старается обращаться к ним с проблемами.

У нас, как и во многих компаниях, есть нехватка персонала в возрасте 40-50 лет. Это должны быть основные специалисты с опытом –  "рабочие лошадки". Там у нас провал, вызванный тем, что случилось до этого.

Наша задача сейчас – подтянуть молодых и оставить тех, кто собирается уходить.
 
– Получается?

– Стараемся. Если бы не старались, то загружены бы не были.
 
– Немного о будущем. В каком направлении будет дальше развиваться экспериментальная база Крыловского центра?

– Во многом это зависит от позиции Минпромторга, который является собственником и определяет стратегию развития отрасли в целом. Нельзя создавать программу развития экспериментальной базы в отрыве от ситуации в отрасли.
 
– Имеющейся базы достаточно?

– Для решения уже текущих задач необходимы новые стенды и модернизация существующих, необходимо постоянно развивать экспериментальную базу. Если посмотреть на зарубежные центры, то несмотря на развитие численных технологий, в которые они вкладывают колоссальные деньги, они также активно инвестируют в развитие экспериментальной базы. Без наличия современной экспериментальной базы невозможно проводить валидацию разрабатываемых численных методов. В этом случае появляется синергетический эффект. Физическое и численное моделирования – это  как две ноги у человека, если мы будем развивать только что-то одно – мы будем неустойчивы и упадем.
 
Беседовал Александр Полунин