Ледокольная платформа на воздушной подушке

 Ледокольная платформа на воздушной подушке Разработка углеводородных месторождений, а также возможность использования кратчайшего морского пути между портами Европы и Азии – Северного морского пути (СМП) обуславливают комплексную транспортную проблему, связанную с разрушением ледяного покрова, созданием ледового канала для проводки судов, выводом судов из ледового плена.

Универсальным средством проведения ледокольных работ являются ледоколы. Однако, традиционные суда-ледоколы имеют ряд недостатков: их коэффициент полезного действия, как устройств разрушающих лед, невысок; строительная стоимость, эксплуатационные расходы и энергетические затраты на разрушение льда велики.
    
    Поэтому постоянно ведется поиск новых средств разрушения льда. Одним из таких эффективных средств являются ледокольные платформы на воздушной подушке (ЛПВП).
Применение ЛПВП позволит существенно расширить возможности ледокольных средств и решить следующие задачи:
­    увеличение объемов перевозок народно-хозяйственных грузов, в том числе и для «северного завоза», что приведет к значительному социально-экономическому эффекту;
­    разрушение ледяных полей и обеспечение работы судов при обустройстве морских месторождений углеводородов и эксплуатации сооружений на шельфе;
­    создание ледовых каналов и проводка судов на внутренних водных путях и в прибрежных морских районах;
­    обеспечение гарантированных сроков навигации;
­    вывод судов из ледового плена, из замерзающих гаваней и бухт;
­    более раннее вскрытие отдельных участков рек, озер и водохранилищ, что позволит избежать ледовых заторов и связанных с ними чрезвычайных ситуаций и разрушительных наводнений.
Ледокольные платформы на воздушной подушке могут использоваться на мелководных участках арктического шельфа и в устьях крупных рек, где применение обычных ледоколов затруднительно.
    Первые сообщения об использовании судов на воздушной подушке для разрушения ледяного покрова на внутренних водных путях и в прибрежных районах морей появились достаточно давно. Имеющиеся публикации и некоторый зарубежный и отечественный опыт позволяют надеяться, что ЛПВП займут достойное место среди средств продления навигации и борьбы с разрушительными наводнениями, паводками, ледяными заторами.

В 2012-2013 годах в составе ФЦП «Развитие гражданской морской техники» на 2009-2016 годы компанией ООО «Комплексные Инновационные Технологии» при участии кафедры «Кораблестроения и авиационной техники» НГТУ им. Р.Е. Алексеева была выполнен ряд работ по тематике: «Разработка технологии разрушения льда с использованием платформ на воздушной подушке с апробацией на действующем макете».

Разработан и обоснован оптимизированный типоразмерный ряд ЛПВП для различных ледовых условий


Оптимизированный типоразмерный ряд ЛПВП


Габаритные размеры (L×B), м

23,0×23,0

21,0×23,0

19,0×21,0

18,5×19,0

Высота корпуса, м

3,5

3,5

3,5

3,5

Площадь воздушной подушки, м2

512

467

386

337

Водоизмещение полное (с жидким балластом), т

904

825

681

594

Мощность нагнетательного комплекса, кВт

8×633=5064

6×633=3798

4×633=2532

2×633=1266

Запас топлива, т

517

445

370

350

Давление в ВП, кПа

14,21

14,21

14,21

14,21

Расход воздуха из ВП, м3

224

168

112

56

Толщина разрушаемого льда, м

до 1,5

до 1,2

до 1,05

до 0,8

Ширина ледового канала, м

25,5

25,5

23,5

21,0


1.jpgПринципиальная компоновка натурной ЛПВП для разрушения льда толщиной до 1,5 м


2.jpgПрокладка канала ЛПВП толкаемой буксиром




Блочно-модульная концепция формирования транспортных СВП


Строительства всего спектра транспортных СВП (ледокольных, пассажирских, грузовых, специализированных) предлагается осуществлять по блочно модульному принципу. Для большинства СВП, предлагаемых для решения транспортных задач при освоении зон арктического побережья и мелководного арктического шельфа в районах нефте-газосодержащих месторождений, средняя часть корпуса/платформы, включающая двойное дно и расположенные выше топливные цистерны, может иметь одинаковую высоту борта и равнозначные по параметрам усиления днищевой части отнесенные к условной единице площади, т.е. одинаковые конструктивные схемы. Типовые конструкции главной палубы и переборок, подвергающиеся удельным нагрузкам разнящимся в зависимости от назначения транспортного средства, могут быть дополнительно подкреплены под конкретные условия.

Мощность энергетических установок, необходимая для создания требуемого давления в воздушной подушке может суммироваться из мощностей отдельных двигателей компонуемых совместно с нагнетательной частью в собственные функционально законченные модули. Модули по одному или несколько могут располагаться на бортовых или концевых секциях-модулях ресиверах, кратных по длине корпусным модулям срединной части.

Гибкие ограждения, состоящие из одинаковых по длине модулей секций, могут иметь два типоразмера по высоте для ледокольных СВП, требующих достаточно большую высоту воздушной подушки, и транспортных самоходных или несамоходных, для которых требуется значительно меньшая оптимальная высота подъема.

Посты управления движением или техническими средствами СВП/ПВП могут отличатся числом и назначением приборов и пультов, но располагаться в однотипном помещении, оформленном в виде модуля ходовой рубки или центрального поста управления

Палубные конструкции/комплексы, например на пассажирский, пожарный или передвижной мастерской могут формироваться из типовых секций конструкций надстроек, насыщаемых различным оборудованием и механизмами в зависимости от назначения средства. Аналогичным образом могут формироваться мобильные электростанции различной мощности. Возможно применение сменных модулей разного назначения для одного типа несущей части транспортного средства на воздушной подушке.

Для самоходных СВП возможно применение типовых модулей движения, включающих винтовые воздушные движители в кольцевых насадках, систему их механического привода и рулевые воздушные устройства. Размещение приводных двигателей с их системами возможно в дополнительных модулях с поперечными размерами кратными ширине основного корпусного модуля. Число модулей движения определяется необходимой суммарной мощностью транспортного средства на воздушной подушке.

Для самоходных СВП возможно применение типовых модулей навигационного комплекса, сформированного в соответствии с требованиями Правил РМРС, для соответствующего класса судна.


3.jpg


Блочно-модульная концепция формирования транспортных СВП

Предлагаемый модульный подход при формировании необходимых типоразмерных рядов или, при необходимости, отдельных транспортных СВП, требующий незначительных проектных доработок и несущественных дополнений серийных производственных процессов может перекрыть весь спектр транспортных СВП необходимых для освоения зон арктического побережья и мелководного арктического шельфа в районах освоения нефте газосодержащих месторождений. Выполненные ООО "Комплексные Инновационные Технологии" составные части ОКР по тематике ледокольных платформ на воздушной подушке показали потенциальную возможность практического осуществления предлагаемой концепции.

Возможные варианты транспортных СВП сформированных из универсальных блок-модулей.


4.jpg


Пассажирская СВП


5.jpg


Грузовая СВП


6.jpg

Пожарная СВП


На данный момент, проведены испытания макета действующего образца ЛПВП в натурных ледовых условиях для практической апробации новой технологии разрушения льда и проверки предлагаемых инновационных технических решений

Для проверки теоретических зависимостей проектирования ледокольных СВП, практической апробации новой технологии разрушения льда и проверки предлагаемых инновационных технических решений, разработки технологии воздействия ЛПВП на ледовые образования и их разрушение на мелководных акваториях замерзающих морей России с использованием инновационных технических средств – толкаемых буксирным судном ледокольных платформ на воздушной подушке, зимой 2014 г. были проведены испытания макета действующего образца ЛПВП в натурных ледовых условиях на р. Волга. Испытания проводились в счале с буксиром "Калашников" (проект 10), мощностью 600 кВт


8.jpg

Подготовка к швартовным испытаниям действующего макета ЛПВП


9.jpg

10.jpg


Ходовые испытания действующего макета ЛПВП в натурных ледовых условиях


Характеристики полунатурной модели


Длина, мм

8900

Ширина, мм

8900

Площадь ВП в плане, м2

67,0

Давление в ВП, кПа

4,0…4,5

Расход воздуха из ВП, м3

21…23

Водоизмещение в полном грузу с балластом, т

28…29


Платформа в счале с буксиром разрушала лед до 50 см толщиной и скоростью ~6 км/ч, создавая ледовый канал шириной ~11 м, сплоченностью 6-7 баллов. На рисунке приведен фрагмент испытаний.