Картина в ледяной оправе. Как работает тренажерный комплекс КГНЦ
За последние два-три года на арктическом побережье «выстрелило» больше крупных проектов, чем за предшествующие тридцать лет. Смотришь: в одном месте скоро появится морская платформа, в другом северяне расширяют причал, в третьем строят терминал. Да как строят! Точно по смете, ибо каждый завезенный туда гвоздь становится золотым, и с огромным запасом прочности, учитывая ледовые нагрузки и жуткую стужу. А петербуржцы помогают это делать, используя потенциал Крыловского государственного научного центра (КГНЦ). То есть его экспериментальную базу и тренажерный комплекс — один из лучших в мире, позволяющий морякам-полярникам набираться опыта.
ФОТО Александра ДРОЗДОВА
«Алеут» на волнах
Палуба под ногами раскачивается так сильно, что трудно устоять. Наше судно, пересекая хмурые воды Кольского залива, идет на скорости 12,5 узла. Прямо по курсу, где их рассекает форштевень, в небо взлетают фонтанчики брызг. По краям неширокого залива видны склоны сопок с редкими деревцами. А навигационный знак, подпрыгивающий неподалеку на волнах, предостерегает: сюда нельзя, тут опасная отмель.
Чувствуешь себя этаким морским волком. Или актером в павильоне «Ленфильма», где снимается картина про моряков. Ну все как по-настоящему!
Да, принцип «как в жизни» лежит в основе создания этого навигационного мостика, куда мы попали, и ему подобных. Но эффект качки, гудок парохода, «натуральная» панорама за иллюминаторами — это так, антураж. Имитация реальности с помощью проекторов и видеопанелей. Компьютерные игры тоже ее здорово воссоздают, и что из того? Важнее другое.
Попав сюда, капитан судна окажется в родной ему обстановке. Все системы управления судовыми устройствами и движением судна здесь — на своих местах, и каждая функционирует, как ей положено. Вот электронная карта, а вот — радар и GPS-навигатор. Можно повернуть штурвал, «сдвинув» курс, изменить обороты двигателя и набрать скорость. Словом, виртуальное судно (в нашем случае — судно снабжения «Алеут») ведет себя как его прототип. При этом учитываются сила и направление ветра, скорость течения, волнение моря и другие факторы.
В математическую модель каждого «двойника» заложены также максимально точные данные по габаритам и осадке судна, его маневренным качествам, поведению в конкретных условиях. А они порой тяжелы, особенно в Арктике. Сложные процессы влияния на судно природной среды, взаимодействия его корпуса со льдом и должна «понимать» такая виртуальная модель (сейчас их уже около сотни).
Бесценный кладезь
Если симулятор работает просто как «железо», копирующее реальность, этого мало: таких — пруд пруди. Но в Петербурге он соседствует с внушительной экспериментальной базой КГНЦ (ледовый бассейн, аэродинамическая труба и др.), благодаря которой накоплен ощутимый объем данных по маневрированию судов, их гидродинамическим качествам и т. д. Эти сведения используются при проектировании новых судов и морских платформ или реконструкции прежних. Специалисты КГНЦ выступают и в качестве экспертов перед строительством крупных морских инфраструктурных проектов.
«Представляете, какой это кладезь расчетов и знаний, — восклицает Вячеслав Магаровский, руководитель отделения гидроаэродинамики КГНЦ. — Вот им и воспользовались, разрабатывая математические модели визуализации льда и движения судов для тренажерного комплекса».
Создавался он при поддержке Минпромторга РФ в рамках федеральной целевой программы «Развитие гражданской морской техники». И был открыт в декабре 2012 года при участии Виктора Олерского — бывшего заместителя главы Минтранса РФ, возглавлявшего Федеральное агентство морского и речного транспорта. Еще бы: крупнейший в России объект такого рода, не уступавший лучшим мировым образцам: норвежским, канадским, американским.
В одной связке здесь действуют два полномасштабных навигационных мостика с обзором 360 градусов, рассказал Александр Проняшкин, начальник этого подразделения. Судоводитель может с их помощью как бы подойти к морскому терминалу, чтобы загрузить танкер нефтью. Или следовать в караване судов за кормой ледокола. Да много чего еще: скажем, безопасно подойти к причалу, где тяжелые льды, — раз, другой, третий. Ошибка не беда — лучше совершить промах здесь, чем в море, где отвечаешь за экипаж, судно и груз.
А кроме двух универсальных мостиков тут есть четыре поменьше, с обзором 180 градусов. Значит, можно управлять караваном из шести судов (пять грузовых и ледокол) либо вести одновременно до шести крупных буксиров, пояснил Александр.
Правдивый сюжет
Осматривая тренажеры, мы застали группу моряков из разных компаний — четыре капитана и два старпома, которые отрабатывали прохождение судов в таком караване. По «сюжету», они возвращались из Карского моря на Ямал, в Новый порт (каждый — на своем мостике), общаясь между собой по рации.
Знакомимся: Алексей Щербаков, капитан ледокола-снабженца «Сахалин», обслуживающего платформу «Приразломная» в Печорском море. Перед сооружением этого плавучего «промысла», кстати, проходили модельные испытания в КГНЦ. Это первый и пока единственный действующий российский проект по добыче нефти на арктическом шельфе.
Наш собеседник не новичок в Арктике. Но правила таковы, что полярным судоводителям нужно раз в несколько лет обновлять «корочки», получая сертификаты после упражнений на тренажерах и сдачи экзамена. Да и любая замерзающая акватория требует такой подготовки.
«Обстановка на мостике? Похоже на правду, — делится капитан, — даже забываешь, что ты не в море. Хотя, по моим ощущениям, судно движется во льдах чуть иначе».
Что ж, порой два сменных капитана, наблюдая за подобной картиной, высказывают противоположные мнения. Один убеждает: судно совершает поворот слишком быстро, другой настаивает: нет, медленнее, чем на самом деле. Человеческий фактор!
С другой стороны, даже точная математическая модель нуждается в улучшении, признают специалисты. При строительстве судна (после модельных испытаний в опытовых бассейнах) его проектные данные могут измениться. Да и физика процессов, которые воспроизводятся на площадках КГНЦ, и реальных природных сил, действующих в море на судно, не всегда одно и то же.
У каждого ледового района — свой «норов». Хорошо, если моряки сообщают потом, как ведет себя танкер или ледокол на трассе, среди подлинных ветров, торосов и дрейфующих льдин. Но обратная связь — редкость. Чтобы подправлять «математику», ее авторы могли бы сами вести мониторинг в режиме реального времени, установив на судне приборы. Но это потребует времени и средств.
«Шпаргалка» для танкера
Пандемия уменьшила поток «профобучающихся», хотя крыловцы, отвечающие за «железо» (учебу ведут инструкторы Макаровки), это вряд ли почувствовали. Трафик Севморпути в последние годы начал расти, а проекты, связанные с производством сжиженного природного газа (СПГ), потянули за собой новые ледоколы, газовозы и т. д. Интенсивность судоходства в студеных морях выросла, а климатические условия из‑за глобального потепления изменились.
«Мощности ямальских заводов СПГ стали расти, и в порту «Сабетта» решили построить третий причал, — говорит Магаровский. — Вообще это не проблема, но развитие там судоходства изменило ледовые условия, а они в свою очередь начали затруднять движение судов».
Газовозы должны идти строго по графику: стоянки в море несут убытки. Не помешают ли танкеры друг другу при росте числа судозаходов? Где и как расположить новый причал, чтобы удобнее и безопаснее им пользоваться? Можно выполнить расчеты, как обычно, но лучше еще обкатать задачу на виртуальной модели в тренажерном комплексе КГНЦ. Так и сделали.
Но пропускная способность морского канала в Обской губе, ведущего в этот порт, на такое движение газовозов была не рассчитана. Фарватер потребовал расширения. Делать это вслепую нельзя: каждый кубометр грунта стоит на севере бешеных денег. Нужно принимать во внимание также зоны торошения и малопредсказуемый дрейф ледяных полей. Словом, возникла разноголосица мнений. Но, смоделировав ситуацию в КНГЦ, увидели, как лучше углубить и расширить этот канал, чтобы обеспечить там растущий грузооборот.
А на берегу Енисейского залива началось строительство нефтеналивного терминала в порту «Бухта Север». Причем крупного: каждые три часа туда будет подходить, невзирая на погоду, танкер. Определить там ледовую нагрузку на гидротехнические сооружения при подготовке проекта помогли крыловцы.
Право на риск
«Портовые мощности получают развитие и в других регионах, — добавляет Проняшкин. — Новороссийский порт, скажем, готов принимать морские суда длиной свыше 150 метров. Но прежде стоит понять: смогут ли они безопасно пройти по фарватеру, какие буксиры можно использовать при швартовке и нужно ли расширять причал? Заложив в модель все условия, мы дали южанам рекомендации, а уж портовики думают, что предпринять».
Бывает, им трудно решить, можно ли идти на риск, выполняя ответственную операцию. Так, под Мурманском по распоряжению правительства РФ реализуется масштабный проект: там создается Центр строительства крупнотоннажных морских сооружений, Кольская верфь. Для нее китайцы обязались сделать и завести два многотонных заводских модуля.
Доставило такой груз самое большое в мире полупогружное судно-док длиной 225 метров. Но мурманский причал — меньше размером, он не должен был принимать суда такого типа, которые к тому же сносит ветром из‑за парусности. Вместе с лоцманами порта крыловцы «прогнали» виртуальную модель судна с нужной осадкой и грузом, просчитали параметры, используя аэродинамическую трубу. И описали условия (ветровые нагрузки, приливы-отливы и др.), при которых с помощью буксиров северяне смогут безопасно совершить операцию.
Уникальный случай? Нет, конечно. Когда головной атомоход проекта 22220 собирался выйти из Невы в море, крыловцев тоже привлекли, чтобы оценить: сможет ли этот гигант пройти (учитывая течение и боковой ветер), минуя раскинувшийся над водами мостовой пролет ЗСД. Их советами воспользовались и при расширении морского порта «Усть-Луга» в Ленобласти.
В общем, тренажерный комплекс КГНЦ, которому почти десять лет, используется на все сто. Его не раз подновляли, но отвечает ли он нынешним вызовам? Судостроение шагнуло вперед, только принципиальных новаций не появилось, считают крыловцы, а свои «ледовые» компетенции, на основе которых программистам дают алгоритмы, они нарастили.
Но отрасль стоит на пороге перемен: технологии безэкипажного судовождения скоро станут обыденным делом, внедряются элементы искусственного интеллекта. А как тестировать такие суда в виртуальной среде на прежней технической базе? Нужны новые тренажеры или «реинкарнация» существующих с новой начинкой — и тут свое слово должна сказать отраслевая наука. Без ниокровских работ в рамках госзаказа не обойтись.
ПРЯМАЯ РЕЧЬ
Сергей АЙЗИНОВ, кандидат технических наук, директор Института дополнительного профобразования, начальник Морского учебно-тренажерного центра Макаровки:
— Соглашение о сотрудничестве с КГНЦ мы подписали в 2015 году и с той поры плотно взаимодействуем. Наши эксперты входят в его научно-технический совет, участвуют в совместных исследованиях. Одно из них предусматривает строительство моста через Неву по новой скоростной трассе. Там ходит по реке много судов, и проектантам нужно понять: повлияет ли мост на безопасность судоходства. Это покажут результаты тренажерного моделирования.
Но основное преимущество такого тренажерного комплекса в том, что он обеспечивает высокий уровень адекватного взаимодействия льдов разного типа (сплошного, мелкобитого, торосистого и др.) корпуса судна. Двадцать лет назад наш вуз первым в России начал готовить курсантов и повышать квалификацию моряков, применяя свой симулятор ходового мостика с ледовым модулем. Но его возможности себя исчерпали, и они беднее, чем у техники КГНЦ.
Обладая отличной экспериментальной базой, крыловцы наработали большой опыт в области моделирования движения судов и взаимодействия корпуса с разными типами льда: сплошного, мелкобитого, торосистого и др. Полученные данные легли в основу высокоточных математических моделей симуляторов, а тренажеры создали петербургские производители, вписавшиеся в мировой рынок такого оборудования. Получился удачный симбиоз: не имеющие равных в России тренажеры — и наши методики подготовки плавсостава.
Базовый 40‑часовой учебный курс рассчитан на неделю, а старший комсостав (капитан, старпом и др.) обучается на 40 часов больше. Для тех, кто не имел таких навыков, это поможет освоиться в полярных водах (точнее, в любой замерзающей акватории). Да и судоводителям, давно не работавшим во льдах, это полезно.
Кроме того, в 2017 г. вступили в силу поправки к международным документам. Все члены экипажа перед отправкой в студеные воды теперь должны обучиться выживанию в условиях сурового климата, а судоводители — еще и управлять таким судном: швартоваться во льдах, работать с буксирами, ледоколами и т.д. Потребность в таких специалистах растет. А работать в условиях дрейфа ледяного поля или сжатия льда, при движении в караване или выполнении портовых операций, непросто…
Да, пандемия внесла коррективы в учебный процесс: объем дистанционного обучения по теоретическим дисциплинам вырос. А поток иностранных моряков, которым, по контракту с Макаровкой, нужно обновить «корочки», сошел на нет, и общее число слушателей сократилось где‑то на треть. Но это временные явления. Российские мореплаватели уже сегодня обладают самым большим в мире опытом работы во льдах, и присутствие нашей страны в Арктике будет нарастать.
Думаю, удастся включить тренажерные курсы (управление судном во льдах) в программу целевой подготовки специалистов для компании «Совкомфлот». Ведь почти все наши выпускники, приходящие туда на работу, задействованы в арктических проектах. Но для этого потребуется создать в нашем вузе свою тренажерную базу, не уступающую крыловской.
Она пополнит оборудование нашего Центра морских арктических компетенций. Это важно, учитывая, что с 2023 года флот станут активно пополнять новые газовозы. При этом мы намерены расширять сотрудничество с КГНЦ, предоставляя на рынок современный научно-образовательный продукт.
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 27 (7110) от 15.02.2022 под заголовком «Картина в ледяной оправе».
Комментарии