10 марта 2021 года на IV Конгрессе “Гидротехнические сооружения и дноуглубление” с докладом “Обзор международного рынка и перспективные типы судов технического флота” выступил профессор, доктор технических наук, генеральный директор Морского Инженерного Бюро Геннадий Егоров. “СиС” предлагает ознакомиться с тезисами “Обзора… “
Многочисленные суда технического флота – от мощных 160-метровых морских земснарядов до малых несамоходных землесосов и промерных катеров являются основой для создания морских и речных путей, важным инструментом строительства портов, а также поддержания ранее созданных путевых условий и сохранения экологии водных зон. Разнообразие грунтов, глубин, ветроволновой обстановки и поставленных задач привело к такому же разнообразию применяемой техники, причем очень сложной. Не случайно, что в речной практике земснаряды часто называют машинами, а не судами, а в мелиорации и добыче – это вполне официальный термин.
Сегодняшнее состояние такой техники в странах бывшего СССР позволяет говорить о начальной стадии восстановления проектирования и постройки новых судов технического флота. Принципиально важным в такой ситуации является изучение международного опыта.
В ноябре 2020 года компания DEME провела виртуальную церемонию имянаречения 158-метрового самоотвозного землесоса-газохода “Bonny River” (TSHD), оборудованного системами динамического позиционирования и динамического слежения за положением (DP/DT), с грунтовым трюмом объемом 15 016 м³ и мощностью в 17 600 кВт (см. фото заставки).
Новый землесос может работать с очень твердыми грунтами и применяться на глубинах более 100 м, сочетает большую грузоподъемность с относительной малой осадкой в 8 м. Он способен выполнять “дноуглубительные работы с замкнутым контуром”, в результате чего удается избежать мутности, создаваемой технологической водой, а это особенно важно в экологически уязвимых районах. Кроме того, оптимизированная форма корпуса и двухступенчатые редуктора в пропульсионной установке значительно снижают расход топлива и связанные с ними выбросы.
“Bonny River” имеет в классе нотации Cleanship & Green Passport. Это первый TSHD c динамическим позиционированием DP2. Спроектирован компанией C-JOB и построен Cosco Guangdong Shipyard Co, китайским партнером Royal IHC.
В январе 2021 года верфь St. Johns Ship Building по контракту IHC North America построила инновационный гидродинамический земснаряд “Osprey” для работы в Уилмингтоне, Северная Каролина. Судно обеспечивает новый тип ремонтного дноуглубления – убирает, с использованием гидродинамических принципов, наносы из основного канала, используя естественные течения для перемещения отложений из различных участков дноуглубительных работ и сохраняя при этом сам материал в системе реки Кейп-Фир. В час на глубину до 16,7 м подается 4542 м³ воды, ширина одного прохода – 8,2 м при мощности всего в 566 кВт.
“Osprey” относится к типу WID, представляющему собой специальный земснаряд, в котором используются насосы с рядом сопел на широкой (обычно равной ширине судна) горизонтальной струйной штанге для распыления воды под низким давлением на дно канала – это разжижает наносы, эффективно преодолевая сцепление мелкозернистых, связных грунтов или внутреннее трение крупнозернистых и зернистых грунтов. Все мелкозернистые грунты – от слабоглинистых песков до жирных супесей – при таких гидродинамических условиях переходят в плывунное состояние и превращаются в густую, вязкую жидкость. Этот псевдоожиженные осадки или плывуны остаются близко к дну реки или канала, затем, через уклон морского дна и водные потоки, они стекают в более глубокие локации.
Дноуглубительные работы с закачкой воды – экономичное и экологически безопасное решение. При их проведении отложения не поднимаются на поверхность. Благодаря этому удается избежать попадания наносов в толщу воды, они перемещаются горизонтально в нижней зоне – у дна реки или канала.
Процесс происходит с минимальным нарушением равновесия экосистемы. Таким образом, вместо механической транспортировки, природа сама заботится о перемещении наносов, делая дноуглубительные работы с закачкой воды при определенных условиях очень рентабельным и экологичным вариантом дноуглубления.
В настоящее время земснаряды с технологией WID получили весьма динамичное продвижение на рынке.
Damen предлагает переносные модульные комплекты WID для установки на подходящих судах, например, на Damen Multi Cat – многоцелевых рабочих судах, имеющих для этого достаточную площадь палубы.
Компания Van Oord заказала два новых судна WID у Kooiman Marine Group. У испанской компании Dravo S.A., входящей в группу Van Oord, в работе уже 12 таких судов.
Дноуглубительная компания Jan De Nul получила в 2019 году первое свое судно WID “Giovanni Venturi” путем переоборудования на PaxOcean Shipyard (Сингапур) из судна снабжения и ожидает еще два – “Henri Pitot” и “Henry Darcy”.
Более классические морские самоотвозные землесосы TSHD строят в соответствии со своими типовыми “линейками” ведущие производители, такие как Royal IHC и Damen. Часто при этом используется схема поставки проекта и оборудования.
Примером может служить построенный на “Онежском судостроительно-судоремонтном заводе” в 2020 году самоходный земснаряд проекта Damen TSHD-2000 “Юрий Маслюков” (длина наибольшая – 80,35 м, ширина – 16,2 м, осадка при землечерпании – 5,1 м, максимальная глубина разработки грунта – 22 м, объем трюма – 2 000 м³, производительность грунтового насоса – 4500 м³/ч, общая мощность СЭУ – 3 750 кВт).
Последние 20 лет были периодом значительного роста количества и размерений земснарядов TSHD.
Если использовать объем трюма TSHD в качестве критерия, то он увеличился с 5 000 м³ в 1965 году до 17 000 м³ в 1994 году, 33 000 м³ в 2000 году и 46 000 м³ в 2009 году (глубина выработки 155 м).
Сейчас размерный рост остановился. Подход к постройке новых TSHD заключается в создании более эффективных судов (с ограничением воздействия на окружающую среду), оснащенных грунтовыми трюмами объемом от 3 500 до 15 000 м³.
Продолжают оставаться востребованными роторно-ковшовые и фрезерные дноуглубительные суда.
Китайская компания Shandong HID Dredging Equipment Company произвела с 1992 года более 600 земснарядов, в основном несамоходных. Китайская компания Jiangsu Hansel Marine только в 2021 году планирует поставить 25 несамоходных роторно-ковшовых земснарядов, близких по своим параметрам к четырем заложенным для Росморречфлота по проекту Royal IHC земснарядам пр.93.159.
Основные характеристики роторно-ковшового земснаряда проекта 93.159: длина – 50,00 м, ширина – 11,88 м, высота борта – 2,97 м, осадка – 1,30 м, глубина выработки грунта от 10 м до 2 м, производительность земснаряда – 900 м³/ч.
Рост размеров фрезерных самоходных землесосов CSD в отличие от TSHD продолжается.
В 2021 году компания DEME получила от Royal IHC самый большой в мире фрезерный самоходный свайно-папильонажный землесос с роторным рыхлителем “Spartacus”. Этот уникальный проект разработан DEME, Royal IHC и Vuyk Engineering Rotterdam (на тот момент дочерней компанией Royal IHC).
“Spartacus” имеет длину 164 м, ширину 43 м и осадку 10 м. СЭУ мощностью 44 580 кВт включает четыре дизеля Wartsila 46DF и два Wartsila 20DF, которые могут работать на сжиженном природном газе, дизельном топливе или мазуте. Судно может производить дноуглубительные работы на глубине до 45 метров, что на 10 метров больше, чем у существующих.
В основу роста мощностей и производительностей морских фрезерных землесосов положены:
• самоходность, эффективно сочетающая функции перемещений и дноуглубительных работ;
• дизель-электрическая СЭУ обеспечивающая более эффективную работу различных потребителей (фреза, грунтовый и другие рабочие насосы, лебедки) и более оптимальное потребление электроэнергии;
• автоматизация систем – повышение производительности за счет лучшего контроля и мониторинга большего количества параметров;
• усовершенствование конструкции грунтового , что повышает эффективность и сокращает потери рабочего времени за счет улучшенной износостойкости и меньшего чиса засоров;
• разработка усовершенствованных систем зубьев фрезерной головки и их оперативной замены;
• композитные подшипники с водяной смазкой вместо бронзовых подшипников с консистентной смазкой;
• применение износостойких, с двойными стенками пульпроводов;
• загрузка более крупных самоходных барж-хопперов вместимостью 2000-4000 м³ с улучшенными фендерами и швартовными устройствами;
• комфортное размещение на борту от 40 до 60 человек;
• развитие геодезической техники, включая 3D многолучевые эхолоты, быстрая визуализация результатов и возможность передачи геодезических данных непосредственно оператору земснаряда:
– обучение операторов и персонала проекта работе на тренажерах и специальных курсах дноуглубительных работ;
– применение сосуновой рамы с гибким подвесом и с динамическим управлением, обеспечивающим активное управление продольным перемещением, углом крена и тангажем для работы на волнении;
– сокращение углеводородного следа, в том числе за счет применения СПГ.
Наконец, ведущие проектные бюро продолжают осуществлять поиск принципиальных новых решений. Компания C-Job представила концептуальный проект автономного подводного землесоса AUMD для ремонтного дноуглубления в портах. Может работать 12 часов на аккумуляторных батареях общей мощностью 16 МВт. Сравнительное исследование потребной мощности с классическим трюмным самоходным землесосом показало, что AUMD требует на 55% меньше тяги и в связи с существенным уменьшением дистанции доставки грунта от дна до трюма (с 35 до 6 метров) энергопотребление земснаряда снижается на 80%. AUMD имеет тот же объем бункера, что и традиционный земснаряд, хотя общая длина конструкции C-Job была уменьшена на 20%.