Азиподы что это на судах

Обновлено: 02.05.2024

Развитие информационных технологий формирует глобальную тенденцию на автономизацию производственных и транспортных процессов в различных отраслях промышленности, сферах услуг и логистических системах. Мы уже привыкли к дискуссиям о будущем автономном наземном транспорте (такси, общественный транспорт, грузовые перевозки). Между тем есть отрасль, в которой внедрение инноваций в области автономных систем продвинулось, возможно, существенно дальше – речь идет о морском транспорте.

Владимир Васильев, заместитель генерального директора по научной работе, по безопасности мореплавания и морскому праву ЦНИИМФ, к.т.н.

Еще в 2015 г. президентским советом по модернизации экономки и инновационному развитию России утверждена дорожная карта «Маринет» по совершенствованию законодательства и устранению административных барьеров для эксплуатации техники с высокой степенью автоматизации, в том числе «безэкипажных судов». В Норвегии в 2017 г. представлен проект первого безэкипажного контейнеровоза. Каковы реальные перспективы использования судов без экипажей?

Главная цель – безопасность

Прежде всего определим, о каких судах будет говориться в этом кратком обзоре. Речь не пойдет ни о морских судах с высокой степенью автоматизации, ни о каких-либо специализированных дистанционно управляемых аппаратах, в том числе подводных и амфибийных, используемых для проведения специальных работ. Мы будем говорить только о морских судах, используемых в торговом мореплавании и в основном для перевозки морем грузов.

Таким образом, речь пойдет о морских автономных надводных судах, далее – МАНС, в англоязычной терминологии MASS– Maritime Autonomous Surface Ships. Возможно, термин «автономные» в русскоязычной версии этой аббревиатуры является не вполне удачным по отношению к судам без экипажей хотя бы потому, что под определением «автономность» более привычно подразумевать срок плавания без пополнения запасов. Однако термин уже используется в русскоязычных документах Международной морской организации (ИМО), и мы будем далее использовать аббревиатуру МАНС, а смысл понятия «автономность» будет раскрыт далее.

Комитетом была определена главная цель работы – установить, насколько безопасно (и в смысле непосредственно безопасности мореплавания, и в смысле морской охраны, т.е. safety и security) и экологично может быть обеспечено использование МАНС с помощью инструментов ИМО как существующих, так и разрабатываемых.

Работу было предложено выполнить в два этапа. На первом предполагалось определить, какие из действующих инструментов ИМО допускают и не допускают практическую реализацию и эксплуатацию МАНС, а также нуждаются в изменении.

На втором этапе, с учетом человеческого элемента, технологических и эксплуатационных аспектов, предполагается определить, как обеспечить возможность функционирования МАНС, используя стандартные подходы – изъятия, изменения или добавления инструментов, разработку новых инструментов, или предложить качественно новый подход.

На данном этапе были приняты для рассмотрения следующие обязательные инструменты ИМО:

1. Международные правила предупреждения столкновений судов в море 1972 г. с поправками;

2. Международная конвенция по безопасным контейнерам 1972 г. с поправками;

3. Конвенция о грузовой марке 1966 г.;

4. Протокол 1988 г. к Конвенции о грузовой марке 1966 г.;

5. Международная конвенция по поиску и спасанию 1979 г.;

6. Международная конвенция по охране человеческой жизни на море1974 г. с поправками (СОЛАС-74);

7. Соглашение 1996 г. к Конвенции СОЛАС-74 в части специальных требований к пассажирским судам Ро-Ро;

8. Протокол 1978 г. к Конвенции СОЛАС-74, Протокол 1988 г. к Конвенции СОЛАС-74;

9. Протокол 1973 г. о помещениях на пассажирских судах, занятых в специальных перевозках;

10. Международная конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 г.;

11. Международная конвенция о подготовке и дипломировании персонала рыболовных судов и несении вахты 1995 г.;

12. Соглашение по пассажирским судам, осуществляющим специальные перевозки 1971 г.;

13. Международная конвенция по обмеру судов 1969 г. (КОС-69).

Методология РО будет заключаться в том, чтобы на первом этапе определить те положения в документах ИМО, которые:

• применимы к МАНС и исключают функционирования МАНС; или

• применимы к МАНС и не исключают функционирования МАНС и не требуют никаких действий; или

• применимы к МАНС и не исключают действия МАНС, но могут потребовать внесение поправок или уточнений и/или могут иметь лакуны; или

• не применимы к функционированию МАНС.

В ходе второго этапа будет проведен анализ для определения наиболее подходящего способа обеспечения функционирования МАНС с учетом, кроме прочего, человеческого элемента, технологий и эксплуатационных факторов, путем:

• использования равноценных замен и эквивалентов, предусмотренных инструментами, или разработки интерпретаций; и/или

• внесения поправок в существующие инструменты; и/или

• разработки новых инструментов; или

• ни одного из вышеперечисленного, а некоего принципиально нового решения, полученного в результате анализа. Работу предполагается проводить до 103-й сессии КБМ, которая состоится в конце 2020 г. Кроме анализа инструментов к этому времени предполагается разработать «Временное руководство для испытания МАНС».

В качестве определения предварительно решено 3 использовать следующее: под МАНС мы будем понимать судно, которое в различной степени может действовать независимо от взаимодействия c человеком.

Степени автономности МАНС предлагается классифицировать следующим образом:

• судно с автоматизированными процессами и поддержкой принятия решений: мореплаватели находятся на борту для управления и контроля судовых систем и функций. Некоторые операции могут быть автоматизированы;

• дистанционно управляемое судно с мореплавателями на борту: судно контролируется и эксплуатируется из удаленного места, но мореплаватели находятся на борту;

• дистанционно контролируемое судно без мореплавателей на борту: судно контролируется и управляется из удаленного места. На борту нет мореплавателей;

• полностью автономное судно: управляющая система судна способна принимать решения и самостоятельно определять требуемые действия.

Данный перечень не является иерархическим. Следует отметить, что МАНС может функционировать в одной или нескольких степенях автономности в течение одного рейса.

Существующие проекты

Если говорить о реально существующих не на уровне концепций и разработок отдельных элементов, один из самых реальных проектов – норвежский безбалластный контейнеровоз Yara Birkeland.

Планируемые размерения судна: длина 80 м, ширина 14,8 м, осадка 6 м. Судно рассчитано на 120 TEU 4 , и стоимость аналогичного небольшого контейнеровоза составляет приблизительно одну треть от требуемого финансирования в $25 млн. Судно предполагается эксплуатировать со скоростью 6 узлов (что близко к пределу управляемости для обычного судна) при максимально возможной скорости 12 узлов. Пропульсивный комплекс полностью электрический, состоящий из двух винторулевых колонок типа «Азипод» и двух тоннельных подруливающих устройств. Емкость аккумуляторной установки около 9 МВт-ч, соответственно, вместо снабжения топливом – зарядка аккумуляторов. Ясно, что в таком случае в месте зарядки аккумуляторов потребуется создание специальной станции электроснабжения высокой мощности для того, чтобы обеспечить зарядку аккумуляторов в процессе погрузки-выгрузки.

Использование судна на линии заменит автомобильные перевозки химикатов и минеральных удобрений производства Yara International по маршруту Herшya – Brevik – Larvik, для перевозки которых в настоящее время используется 40 тыс. рейсов грузового автомобильного транспорта в год.

Спуск на воду был запланирован на вторую половину 2018 г. На протяжении первого года Yara Birkeland предполагается эксплуатировать опытным образом при наличии на борту экипажа, в 2019 г. планировалось управлять в удаленном режиме и к 2020 г. – в полностью автономном режиме.

При этом предполагаемая стоимость судна была увеличена с $25 до 30 млн. Поддержка от правительства Норвегии через правительственное агентство ENOVA составила 133,6 млн норвежских крон, что составляет приблизительно половину стоимости судна. Участники проекта говорят о быстрой окупаемости, связанной с тем, что экипажу не надо будет выплачивать высокую заработную плату, но никаких конкретных расчетов не приводят.

По всей вероятности, при мощной поддержке со стороны экономически развитого государства проект действительно будет реализован. Экономическая эффективность весьма сомнительна – выгода заключается, скорее, в возможном технологическом прогрессе. При этом в обозримом будущем совершать международные рейсы такое судно не сможет.

Существует несколько отличий морского судна от летательного аппарата и автомобиля, принципиально важных для построения автономной системы. К ним стоит отнести прежде всего длительность использования, т.е. значительную продолжительность рейса и необходимость постоянного обслуживания механизмов, что обычно требует наличия достаточно большого экипажа, бульшая часть которого не занята процессом управления самим судном.

Потребность в экипаже определяется в том числе и уровнем технологического развития судовых систем и механизмов. На морских судах традиционного назначения экипаж, как правило, составляет немногим более 20 человек, минимальный состав экипажа для функционирования судна регулируется специальными нормами и фиксируется в судовых документах, выдаваемых капитаном морского порта. Известные попытки автоматизировать работу главного двигателя и оставить судно без механиков, проводившиеся в некоторых пароходствах СССР в конце XX в., привели к тому, что были построены так называемые суда-автоматы для функционирования на непродолжительных рейсах. Механики были возвращены на них после опытной эксплуатации, несмотря на нехватку кают. Есть расхожее утверждение, что радиооператоры, без которых нельзя было представить экипаж морского судна большую часть XX в., были «случайными людьми на флоте». Специально никто не занимался сокращением этой судовой должности – необходимость в ней объективно отпала в связи с революцией в средствах радиосвязи и появлением устойчивых автоматизированных систем связи. Ничего подобного не наблюдалось по отношению к другим членам экипажа.

Рассмотрим другой пример. Одним из традиционных элементов мореплавания является лоцманская деятельность, суть которой заключается в том, что в прибрежных зонах, в основном на подходах к морским портам, устанавливаются районы лоцманской проводки судов, где традиционно на судно поднимается лоцман, являющийся экспертом по своему району и дающий капитану судна советы для принятия решения по заходу или выходу из морского порта. Необходимость лоцманской проводки никем не оспаривается и является частью законодательства всех государств, имеющих морские порты. При этом процедура посадки и высадки лоцмана на судно остается одной из самых опасных, особенно для жизни лоцмана, операций. Казалось бы, современные методы передачи информации и возможность обустройства на судне пункта дистанционного наблюдения, а также радиолокационные службы управления движением судов должны дать развитие дистанционной лоцманской проводки с берега – без присутствия лоцмана на судне, тем более что с правовой точки зрения этот вопрос решен во многих странах, в том числе и в России. Однако этого не происходит, и объяснения лоцманов и лоцманских организаций сводятся к тому, что присутствие на судне дает возможность лоцману использовать как хорошую морскую практику, так и интуицию, которая накапливается с опытом. При этом для дистанционной лоцманской проводки, когда лоцман находится в удаленном месте и осуществляет проводку конкретного судна, на которое он назначен (в этом отличие от оператора службы движения судов, который наблюдает за районом), не только разработана технология, но и имеются правовые основы.

Самый реалистичный вариант

На данный момент нам представляется, что самый реалистичный вариант использования МАНС – это использование судна высокой степени автономности по схеме выход/заход в порт с экипажем, возможно, сокращенным, и рейс до подхода к порту назначения без экипажа, где на судно должен подняться местный экипаж для захода в порт. Иначе для приема МАНС следует строить специальные порты с сильно защищенной от волнения и течений акваториями и системой диспетчеризации, позволяющей исключить одновременное движение судов в узких местах входов/выходов.

Парадоксально, но проще всего заменить интеллектуальной системой управляющего судном капитана или штурмана. Также технически возможно организовать удаленное управление маневрированием судна. Современные системы могут устойчиво передавать информацию на удаленный пункт, где управление судном будет мало отличаться от реального управления. Не так сложно организовать даже качку, если это необходимо для моделирования ситуации (при этом можно не раскачивать ходовой мостик, смещение изображения дает практически схожий эффект). Но находящийся на судне капитан не только выполняет прямые обязанности по управлению и несет ответственность по действующему законодательству 5 , но и выполняет ряд обязанностей публично-правового характера, в том числе может возбуждать уголовное дело публичного обвинения, что предполагает его личное присутствие на судне. Для того чтобы изменить это, необходимо полностью пересмотреть в том числе и национальные нормы права.

Известен ряд случаев, когда суда, двигаясь в зоне действия береговых служб управления движением судов (СУДС), попадали в аварийную ситуацию, вплоть до реальной посадки на мель. При этом операторы СУДС не могли связаться с экипажем в том числе из-за отсутствия судоводителя на ходовом мостике. Эти аварийные ситуации могли бы быть предотвращены в случае возможности у СУДС взять на себя управление или хотя бы иметь возможность сбавить ход. При этом с правовой точки зрения при действующих нормах права такую систему реализовать невозможно, поскольку не решен вопрос переноса ответственности от капитана на персонал СУДС.

Очевидно, что МАНС могут функционировать только при надежном и точном определении координат текущего местоположения судна, что подразумевает устойчивую работу ГНСС 6 . Также необходимым условием применения является надежная гидрографическая изученность района, т.е. надежные навигационные карты с подтвержденными регулярным промером глубинами.

Что касается применения МАНС в покрытых льдом районах, то нам представляется, что, несмотря на то что действия по управлению судном в ледовых условиях, в том числе под проводкой ледокола, возможно формализовать достаточно точно для управления судном, существующие технологии не позволят реализовать подобные проекты в обозримом будущем в связи со слишком высоким уровнем риска. Алгоритм движения МАНС, например, за атомным ледоколом в несложных ледовых условиях достаточно прост, что очевидно позволит разработать опытные технологии.

Таким образом, с нашей точки зрения, в ближайшее время возможно применение технологии МАНС и внедрение реальных опытных проектов только в пределах территориальных морей и внутренних вод прибрежных государств на небольших расстояниях. Существующая система обеспечения безопасности и охраны морского судоходства, его правовые основы не позволят в ближайшее десятилетие внедрить морские перевозки на международных рейсах.

Почему до автономного судовождения миру еще жить и жить?

– Крушения самолетов Boeing 737 Max, связанные с автоматизированной системой управления, – наглядное свидетельство того, что до масштабного внедрения беспилотного судовождения еще очень далеко, заявил гендиректор Wallem Group Фрэнк Коулс.

Касаясь темы автономного судовождения на конференции Морского Института Коулс был предельно резок и откровенен в своих оценках, заявив, что индустрия морских перевозок больна теми же недугами, которые привели к двум авиакатастрофам с участием Boeing 737 Max.

«По мне инциденты с Boeing 737 Max – нагляднейшее подтверждение того, что мы еще весьма далеки от автономного судовождения. История с Boeing вскрыла ошибки в обучении персонала, ошибки производителя и откровенную слабость тестирования нового продукта, – заявил Фрэнк Коулс на конференции в Сингапуре. – Все эти слабые места мы имеем и в морской отрасли, и мы будем получать инциденты, подобные крушениям Boeing 737 Max, по мере продвижения вперед к автономному судовождению».

Ф. Коулс утверждает, что для успешного внедрения безэкипажных судов и других технологических разработок в индустрии морских перевозок необходимо менять образ мышления управленцев и бизнес культуру в целом.

«До безэкипажных судов нам еще очень и очень далеко, потому что нам нужны современные модели менеджмента, отвечающее времени отношение к технологиям, и, наконец, современный подход к внедрению этих технологий, – подчеркивает Ф. Коулс. – Мы просто не можем принести с собой новую технологию и переложить заботы по ее внедрению на плечи капитанов и инженеров, не меняя при этом управленческих процессов, бизнес моделей, не пересматривая подход к имплементации технологий».Ф. Коулс также усомнился в том, что именно в настоящее время существует серьезное экономическое обоснование для внедрения автономного судовождения.

1. E.g. А. Mahapatra. Digitalisation and MASS, IMO, презентация 2017 г.

2. Под регулятивным обзором (РО) имеется ввиду формулировка Regulatory scoping exercise for the use of Maritime Autonomous Surface Ships (MASS), использованная КБМ-98 для включения в план работы.

3. IMO takes first steps to address autonomous ships. IMO Briefing: 08 25/05/2018.

4. Один TEU (Twenty foot Equivalent Unit) – единица измерения груза, равная объему одного стандартного контейнера длиной 20 футов (6,1 м) и шириной 8 футов (2,44 м).

5. Ст. 61-73 Кодекса торгового мореплавания РФ.

6. Глобальные навигационные спутниковые системы, GPS, ГЛОНАСС, Galileo, Beidu и другие.

Ну, давайте за азиподы.
Тем более, история появления девайса короткая, это относительно молодое изобретение, и азипод ещё не успел обрасти мифами, запутанностями биографии, и прочим, что обычно сопутсвует истории любого механизма.

Для тех, кто следит за техническими новинками, я не расскажу ничего нового.
Рассказ будет в основном для не интересующихся.

Для чего он?
Это просто один из разновидностей судового движителя.

История происхождения.
Поскольку азипод имеет в своём определении слово "электрический", то это уже как-бы намекает на то, что суда, на которые устанавливают азиподы, можно отнести к дизель-электроходам.

Дизель-электрическая схема привода движения судна имеет ряд преимуществ перед так называемой классической схемой - двигатель-вал-винт.
Требуется меньше места для размещения дизель-генераторов, отпадает необходимость в укладке длинного гребного вала.
Но есть и свои недостатки, на них я не буду подробно останавливаться.
Скажу только об одном, наверное, самом главном.
Это потери при двойном превращении энергии, сначала из механической в электрическую, а потом снова в механическую.
Но для некоторых судов это не столь критично, ибо требуется частая смена режимов нагрузки гребной установки, повышение маневровых качеств, и т.п.
И поэтому дизель-электрические схемы устанавливали в основном на суда специального назначения, или на суда , которые работают в особых условиях.
Это ледоколы, сухогрузы ледового плавания, буксиры, паромы.

Например, в средней части судна расположено машинное отделение с дизель-генераторами, оттуда по силовым кабелям поступает электричество к приводным электромоторам, которые могут располагаться в корме. А вот дальше уже интереснее. Сами приводы на винт.

Способов передачи энергии на винт несколько.
И один из тот же, классический. Гребной винт, пусть и укороченный, но с дейдвудом.
Винтов и валов может быть и один, и два, и три.

Сегодня о маркировке на корпусе судна - что означают те или иные значки-циферки, для чего они и вообще.

Самая верхняя надпись, это имя судна.

Как называют пароходы, это отдельная песня. Всяческих хохм и развесёлых историй, связанных с именами судов, довольно много. Но пост на про это, а про маркировку.

Особых требований нет, можете написать имя латиницей, можете на национальном языке - просто желательно продублировать имя латиницей.

Не все умеют в иероглифы или другие алфавиты.

Примерно вот так:

Но есть такие, кто и не заморачивается на дублировку. Греки, например:

Что там написано, как зовут пароходик, к какому порту приписан? А, чёрт его знает. Одно слово - грек.

Но дублировка с переводом имени таки есть. Именная доска расположена на мостике. И если присмотреться, то можно узнать, что имя этого судна - Blue Marlin 1.

А вот так делают китайцы. Иероглифы, и дублировка на английском.

Вторая надпись сверху, это порт приписки. Порт регистрации судна. Нынеча, как говорится - не давеча, и порт приписки зачастую никак не указывает на настоящую национальную принадлежность судна.

"Удобные" флаги как есть. Это тоже отдельная песня. Но можно очень коротко - уход от налогов, сокращение издержек содержания судна и тому подобное.

А третья надпись, начинающаяся с IMO, а дальше цифры, это номер ИМО (Международной морской организации), это уникальный идентификатор судна.

Этот номер присваивается судну однажды, и на всю его жизнь. Судно может поменять владельца ( и неоднократно), может поменять флаг ( и неоднократно) и порт регистрации (и неоднократно), может перейти под другой регистр, но номер меняться не будет. И по номеру можно проследить всю историю судна.

Аналогия - VIN автомобиля. Можно перебить номера, можно нарисовать другие, но это уже преступление. Со всеми вытекающими.

Также номер можно проверить на целостность, правило нехитрое.

Первые шесть из них являются уникальным порядковым номером судна, а седьмая цифра — контрольная. Целостность номера ИМО может быть проверена по его контрольной цифре. Это производится путём умножения каждой из первых шести цифр на множитель от 2 до 7, соответствующий их позиции считая справа налево. Полученные числа суммируются и последняя цифра суммы должна совпадать с контрольной цифрой. Например, для IMO 9311622 (танкер «Владимир Тихонов»): (9×7) + (3×6) + (1×5) + (1×4) + (6×3) + (2×2) = 11 2 — выделенная цифра 2 совпадает с последней цифрой в номере, следовательно, он — целостный.

Номер ИМО рисуют не только на корме судна. Также его можно увидеть на лобовине надстройки и в машинном отделении.

Хотя, согласно постановлению, номер должен быть постоянно обозначен на видном месте на корпусе судна или надстройки, некоторые суда этого номера не несут. Пример? А вот выше, китаец с панамской припиской. Почему так, сказать не могу. Судно не подпадает под исключения, когда номер ИМО не требуется. Хотя номер ИМО у него есть - 9304382.

Но на всех танкерах, на которых я работал, всегда номера ИМО были нанесены.

И закончить тему с именами судов. Конечно же, имя напечатано на носу судна, с двух бортов. Иногда видно, как судно меняло владельцев, и соответственно своё имя.

Вот, пароходец трудной судьбы:

А если судно работает только в каботаже, только на внутренних линиях государства, там иногда и с переводами не заморачиваются. Как, например, в Японии. Всё своими закорючками, да ещё и сусликов каких-то нарисовали.

С кормой покончили.

Немного передвинемся вперёд.

Вертикальный ряд циферок. Этот ряд нанесён на корпус не только на корме, а ещё на миделе (середине судна) и на носу судна.

Это марки углубления, или марки осадки судна.

Если осадка измеряется в метрах, то цифры арабские, при этом высота цифр и расстояние между ними (по перпендикуляру к основной плоскости) составляет 100 мм.

Если в футах, то цифры римские. (1 фут = 0,3048 м. В одном футе 12 дюймов, 1 дюйм = 2,54 см). При этом высота цифр и расстояние между цифрами (по перпендикуляру к основной плоскости) составляет 0,5 фута (6 дюймов).

Может быть и двойная системы измерения, тогда с левого борта будут римские цифры, ну, а с правого борта - арабские.

Как снимают осадку?

Следующую маркировку можно увидеть такую. Причём, не только на корме, но и в носовой части судна. А можно только в носовой части, а на корме не будет.

Как меня однажды спросили - а, чего это у вас за тевтонские кресты нарисованы?

Это не тевтонские кресты. Это обозначение носового или кормового подруливающего устройства. На некоторых судах их может быть и не по одному, на круизных лайнерах их может быть и по три в ряд.

Маркировка располагается на подруливающим устройством, и предупреждает буксиры или другие мелкие плавсредства об опасности, могущей исходить от работы устройством.

Не обязателен тевтонский крест, маркировка может быть выполнена в виде косого креста в круге.

Азиподы или винторулевые колонки маркируют так , дугой со стрелками под маркой.

Наряду с марками осадки, есть ещё одна, очень важная маркировка. Это грузовая марка.

Она наносится на миделе, и выглядит вот так. На снимке грузовая марка танкера пятидесятитысячника.

Во избежание недопустимой перегрузки судна с конца XIX — начала ХХ вв. на грузовых судах наносят знак грузовой марки , определяющий в зависимости от размеров и конструкции судна, района его плавания и времени года минимальную допустимую величину надводного борта. Грузовая марка наносится в соответствии с требованиями Международной конвенции о грузовой марке 1966 года. Грузовая марка состоит из трех элементов: палубной линии, диска Плимсоля и гребенки осадок.

Знак грузовой марки наносят на правом и левом бортах в средней части судна. Горизонтальная полоса, нанесенная посредине изображенного на грузовой марке диска (диск Плимсоля), соответствует летней грузовой ватерлинии, т.е. ватерлинии при плавании судна летом в океане при плотности воды 1,025 т/м3. Обозначение организации, назначившей грузовую марку, наносится над горизонтальной линией, проходящей через центр диска.

Грузовая марка , соответствующая сезону, не должна быть погружена в воду на протяжении всего периода от момента выхода из порта до прихода в следующий порт. Судам, на борта которых нанесены грузовые марки, выдается Международное свидетельство о грузовой марке на срок не более чем на 5 лет.

В нос от диска наносят гребенку — вертикальную линию с отходящими от нее грузовыми марками — горизонтальными линиями, до которых может погружаться судно при различных условиях плавания: Л — летняя грузовая марка (Summer); З — зимняя грузовая марка (Winter); ЗСА — зимняя грузовая марка для Северной Атлантики (Winter North Atlantic); Т — тропическая грузовая марка (Tropic); П — грузовая марка для пресной воды (Fresh); ТП — тропическая марка для пресной воды (Tropic Fresh).

Суда, приспособленные для перевозки леса, снабжают дополнительно специальной лесной грузовой маркой, располагаемой в корму от диска. Эта марка допускает некоторое увеличение осадки в том случае, когда судно перевозит лесной груз на открытой палубе.

Для каждого судна грузовую марку размечают по международным правилам, которые обязательны для всех морских держав мира. Поэтому форма грузовой марки везде одинакова. Единственное отличие — в буквах. Обозначение организации, назначившей грузовую марку, наносится над горизонтальной линией, проходящей через центр кольца знака (диск Плимсоля). Обозначение Регистра судоходства Российской федерации – РС, L и R «Регистр Ллойда», А и В — «Американское бюро судоходства» и т.д. На снимке N и V, что означает норвежский регистр.

На каждом судне хранится свидетельство на надводный борт, и если осадка больше, чем это допускается грузовой маркой, то его капитан не имеет права выйти в море. В случае перегрузки портовые власти, ответственные за выход судна в рейс, вправе потребовать удаления лишнего груза и даже задержать судно в порту.

Марки углубления ни в коем случае нельзя путать с грузовой маркой, так как они служат только для измерения фактической носовой и кормовой осадки на данный момент.

Есть ещё одно место, где нанесён диск Плимсоля. Это памятник на могиле самого Самуэля Плимсоля.

Винто-рулевой комплекс судов не обеспечивает их необходимую маневренность при движении на малых скоростях. Поэтому на многих судах для улучшения маневренных характеристик используются средства активного управления, которые позволяют создавать силу тяги в направлениях, отличных от направления диаметральной плоскости судна. К ним относятся: активные рули, подруливающие устройства, поворотные винтовые колонки и раздельные поворотные насадки.

Активный руль – это руль с установленным на нем вспомогательным винтом, расположенным на задней кромке пера руля (рис. 1). В перо руля встроен электродвигатель, приводящий во вращение гребной винт, который для защиты от повреждений помещен в насадку. За счет поворота пера руля вместе с гребным винтом на определенный угол возникает поперечный упор, обусловливающий поворот судна. Активный руль используется на малых скоростях до 5 узлов. При маневрировании на стесненных акваториях активный руль может использоваться в качестве основного движителя, что обеспечивает высокие маневренные качества судна. При больших скоростях винт активного руля отключается, и перекладка руля осуществляется в обычном режиме.

Раздельные поворотные насадки (рис. 2). Поворотная насадка – это стальное кольцо, профиль которого представляет элемент крыла. Площадь входного отверстия насадки больше площади выходного. Гребной винт располагается в наиболее узком ее сечении. Поворотная насадка устанавливается на баллере и поворачивается до 40° на каждый борт, заменяя руль. Раздельные поворотные насадки установлены на многих транспортных судах, главным образом речных и смешанного плавания, и обеспечивают их высокие маневренные характеристики.

Рис. 1 Схема активного руля Рис. 2 Раздельные поворотные насадки

Подруливающие устройства (рис. 3). Необходимость создания эффективных средств управления носовой оконечностью судна привела к оборудованию судов подруливающими устройствами. ПУ создают силу тяги в направлении, перпендикулярном диаметральной плоскости судна независимо от работы главных движителей и рулевого устройства. Подруливающими устройствами оборудовано большое количество судов самого разного назначения. В сочетании с винтом и рулем ПУ обеспечивает высокую маневренность судна, возможность разворота на месте при отсутствии хода, отход или подход к причалу практически лагом. Использование подруливающих устройств эффективно до скорости судна 4-5 узлов.

Рис. 3 Подруливающие устройства

Общие сведения об AZIPOD

В последнее время получила распространение электродвижущаяся система AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive), которая включает в себя дизель-генератор, электромотор и винт (рис. 4).

Рис. 4 Составные части комплекса «AZIPOD».
1 – панель управления; 2 – трансформаторы; 3 – рулевой модуль; 4 – блок контактных колец; 5 – установка охлаждения; 6 – распределительный щит; 7 – стабилизатор; 8 – движительный модуль с электродвигателем внутри; 9 – гребной винт; 10 – воздухопровод

AZIPOD (от англ. – azimuth (азимутальный) и pod (стручок) или азимутальный электрический Погруженный гребной Двигатель (АЗИПОД)) является брендом шведско-швейцарской компании «ABB» (Asea Brown Boveri Ltd.) и представляет собой размещенный в гондоле главный электрический движитель и рулевой механизм, приводящий в движение винт фиксированного шага с различными скоростными режимами.

Принцип действия движителя AZIPOD

Винто-рулевая колонка AZIPOD состоит из высокомоментного электродвигателя, расположенного в отдельном корпусе – поде (рис. 5). Гребной винт установлен непосредственно на валу электродвигателя, что позволило передавать вращающий момент с двигателя непосредственно на винт, минуя промежуточные валы или редукторы. Электроэнергия для AZIPOD подается от судовой электростанции Судовые электростанции на буксирных судах с помощью гибких кабелей. Отказ от промежуточных элементов пропульсивной системы позволил исключить потери энергии, возникающие в них при передаче энергии с вала двигателя на винт. Установка закреплена вне корпуса судна с помощью шарнирного механизма и может вращаться вокруг вертикальной оси на 360°, что позволяет получить лучшую маневренность судна как по курсу, так и по скорости по сравнению с обычными движительными установками. Система поворота – гидравлическая.

Рис. 5 Винто-рулевая колонка AZIPOD

Модификации модулей «AZIPOD», их обозначения и установка на разных типах судов

Компанией АВВ создано несколько типов модулей AZIPOD, различающихся между собой по следующим признакам:

виду;
предполагаемой среде использования;
диаметру гребного двигателя;
длине гребного двигателя;
типу гребного двигателя.

Каждому модулю присваивается свой код, который несёт в себе вышеизложенную информацию. Код формируется по следующей схеме (рис. 6):

Рис. 6 Схема формирования кода установки AZIPOD

Например, код модуля «AZIPOD® VI 1600 A» означает AZIPOD для использования во льдах с мощностью на валу в нижних пределах диапазона мощности (например, 5 МВт), построенный с асинхронным гребным двигателем.

Далее представлены примеры некоторых модулей AZIPOD и способы их установки на различных судах (рис. 7 – 11):

Рис. 7 Модели AZIPOD®VO, AZIPOD®XO Рис. 8 Модель AZIPOD®CO Рис. 9 Модель AZIPOD®CZ thruster Рис. 10 Модель AZIPOD®XC CRP (Contra-rotating propeller) Рис. 11 Модель AZIPOD®VI (для использования в ледовых условиях)

Основные преимущества и недостатки комплексов AZIPOD

Основными преимуществами движителя AZIPOD являются:

Сочетание в себе нескольких функций одновременно. Она одновременно является двигателем, движителем и средством управляемости судна.
Повышенная маневренность в тяжелых ледовых условиях. Возможность поворота на 360° обеспечивает полный крутящий момент и тягу в любом направлении, полный крутящий момент доступен даже при остановке гребного винта и при реверсировании.
Прочная механическая конструкция. Один короткий вал и отсутствие конических зубчатых передач означает, что максимальный крутящий момент электрического двигателя может быть полностью использован без механических ограничений.
Прочность и жесткость. Корпус AZIPOD с рамной конструкцией и короткий жесткий валопровод выдерживают резкие изменения тяги и высокие ударные нагрузки во время дробления льда.
Свобода при проектировании судов. AZIPOD обеспечивает высокую проектную гибкость и возможность разработки судов с отличными эксплуатационными характеристиками как для операции во льдах так и на открытой воде.
Экономия топлива на 15 %.
Возможность судна двигаться во льдах кормой вперед. При этом движении происходит существенное снижении требуемой мощности. Обычно танкер, требующий мощность 10 МВт при движении в открытой воде будет требовать установленной мощности в 20 МВт для движения во льдах носом вперед. Если же его конструкция будет предусматривать движение во льдах кормой вперед, требуемая мощность будет снижена до 12 МВт.
Простота силовой передачи. В то время как механические движители имеют сложную трансмиссию с зубчатыми колесами и валами, AZIPOD имеет только электрические кабели между источником электрического питания и электродвигателем. Это позволяет построить крайне прочное гребное устройство, объединяющее в себе простоту, прочность и надежность для наиболее сложных ледовых условий и судов любого ледового класса.
Экономность. Эта установка не только оптимально размещает весь винторулевой комплекс в подводной части судна, но и значительно упрощает компоновку машинного отделения обслуживающими системами и механизмами. Исходя из этого, удалось сократить размеры машинного отделения, стоимость постройки, а также упростить ряд технологических операций.
Соответствие требованиям. Новая компактная установка AZIPOD спроектирована так, чтобы удовлетворить все предъявляемые требования по обеспечению маневренности с возможностью работы в диапазоне мощностей от 400 кВт до 5 МВт. При этом выдерживаются требования экономической целесообразности применения на небольших типах судов.
Плавное изменение скорости. Применение частотного преобразователя энергии позволяет плавно изменять скорость, а также обеспечивать контроль крутящего момента.
Небольшой диаметр винта. Удалось уменьшить внешний диаметр гребного винта, сохранив все его гидродинамические характеристики.
Высокая пропульсивная эффективность. Работа всех устройств и механизмов имеет низкую шумность и вибрацию.
Модернизация конструкции. Усовершенствование конструкции электродвигателя позволило значительно сократить потери мощности, а также эффективно применить систему охлаждения. Наиболее оптимальным стало использование воды в качестве охлаждающей среды.
Система контроля. Она позволяет постоянно контролировать скорость двигателя, держа угол атаки винта в заданном режиме работы, и не превышать предельно допустимых значений. Частота вращения винта может изменяться путем регулировки уровня тока, подаваемого на электродвигатель. Сам электропривод низковольтный, рассчитан на напряжение 690 В.

Основными недостатками комплекса AZIPOD являются высокая стоимость установки и трудность ремонта в рейсе.

Система управления AZIPOD

Установки AZIPOD применяются на контейнеровозах Специализированные суда для перевозки сухих грузов , балкерах, пассажирских судах и т. д. В подавляющем большинстве это достаточно крупные суда. Немаловажным фактором является большая возможность использовать пропульсивные установки AZIPOD для ледоколов и судов ледового плавания.

Один из примеров использования AZIPOD – танкер двойного действия (рис. 12), который на открытой воде двигается как обычное судно, а во льдах двигается кормой вперёд как ледокол, для чего кормовая часть такого судна оснащена ледовым подкреплением для ломки льда.

Современные суда ледового плавания, как правило, имеют навигационный мостик закрытого типа во всю ширину судна. Две консоли управления модулями AZIPOD расположены в центре мостика (в передней части для управления судном при движении вперёд и в задней части при движении кормой вперёд) и по одной на каждом их крыльев (рис. 13). Консоли, установленные на крыльях мостика, позволяют капитану одновременно управлять модулями и контролировать окружающую обстановку у борта судна, например, во время таких сложных операций как швартовка к причалу, подход к которому затруднён из-за льда. Консоль управления, как правило, оборудована монитором рабочей станции, средствами связи Морская сигнализация и связь , телеграфом и джойстиками ручного управления движителями AZIPOD (рис. 14).

Рис. 12 Танкер двойного действия Рис. 13 Навигационный мостик судна двойного назначения.
1 – кормовая и 2 – носовая часть мостика

С помощью джойстиков (рис. 15) капитан может изменить скорость судна, увеличив или уменьшив количество оборотов движителей маленькой рукояткой (телеграфом), и установить необходимый угол поворота движительных модулей для изменения направления тяги винтов, повернув джойстик вокруг своей оси. Положение модулей также контролируется на специальных индикаторах возле джойстиков.

Рис. 14 Консоль управления движительными установками AZIPOD Рис. 15 Джойстики ручного управления движителями AZIPOD

Разведка арктического шельфа стала причиной строительства современных судов ледового класса. Чтобы обеспечить безопасность судов, необходимы знания, накопленные десятилетиями.

За чуть более чем четверть века применение этой пропульсивной системы показало фантастические результаты: более 80 судов ледового класса сегодня оснащено этой системой, суммарная наработка оборудования перевалила за 15 млн. часов, при этом ледовых повреждений установки еще не разу не случалось. Сегодня Azipod® - это не просто винто-рулевая колонка, это полноценное решение с поддержкой самых передовых технологий.

Судно, оборудованное движителем Azipod®, способно работать в режиме «двойного действия», движение кормой вперед повышает ледопроходимость и позволяет работать без ледокольной проводки.

Azipod® – безредукторная система, в которой электродвигатель расположен в гондоле за пределами корпуса судна. Гондола может вращаться на 360 градусов, обеспечивая большую маневренность для судов по сравнению с обычными силовыми установками, что особенно важно при работе во льдах.

Ее главные составные части – электрический двигатель и сопряженный частотный преобразователь. Для судов, путешествующих по ледовым путям, необходим чрезвычайно высокий крутящий момент вала гребного винта. Здесь у электродвигателей есть преимущество перед дизельными: они могут обеспечивать максимальный крутящий момент при низких значениях частоты вращения гребного винта и даже при его останове или перегрузке.

5 преимуществ системы Azipod® для судов ледового класса

Во-первых, высокая маневренность в самых тяжелых условиях северных морей позволяет судну, оснащенному Azipod®, разворачиваться на 360° – даже при останове гребного винта и при реверсировании система обеспечивает полный крутящий момент и тягу.

Во-вторых, прочная механическая конструкция без зубчатых передач означает использование крутящего момента без ограничений.

В-третьих, прочность. Рамная конструкция Azipod® и короткий жесткий валопровод выдерживают резкие изменения тяги и высокие ударные нагрузки во время дробления льда.

В-четвертых, проектная гибкость. Azipod® позволяет разрабатывать суда с лучшими эксплуатационными характеристиками как для ледовых путей, так и для открытой воды.

В-пятых, низкая вибрация и шум, несмотря на высокую скорость или труднопроходимый участок ледового пути.

Что такое Azipod® с технической точки зрения?

Винто-рулевая система Azipod® состоит из движительного и рулевого модуля. В гондоле движительного модуля расположен электродвигатель, который приводит в движение винт фиксированного шага. Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость и направление вращения мотора.

Для установки на суда ледового класса и ледоколы используются движители Azipod® серий VI и ICE. В Azipod® VI используется электродвигатель синхронного типа. Azipod® ICE оснащен электродвигателем на постоянных магнитах – наиболее оптимальной технологией для невысоких мощностей.

Для каждого судна АВВ выполняет индивидуальный проект винта с учетом особенностей и конструкции судна.

Важная техническая особенность системы Azipod® – использование преимущественно гребного винта тянущего типа, что позволяет двигаться носом вперед, а также способность колонок Azipod® VI и ICE (модели для ледовых условий) разворачиваться на 360° вокруг своей оси. Модель Azipod® VI предназначена для работы в диапазоне мощностей, от 6 до 17 мВт в зависимости от размера и характеристик судна. Модель Azipod® ICE разработана для более низкой мощности от 2 до 6 мВт. Решения, как правило, оснащены системой дистанционного управления и силовой установкой (включая генераторы и распределительные щиты) ABB, при необходимости - и силовыми трансформаторами.

В течение всего жизненного цикла судна АВВ помогает заказчикам сокращать расходы и поддерживать работоспособность оборудования для обеспечения бесперебойной навигации по Северному морскому пути.

Концепция двойного действия

Применение Azipod® на судах ледового класса позволило внедрить в повседневную эксплуатацию принцип «двойного действия» («Double Acting Ships») — концепцию, запатентованную компанией Aker Arctic Technology Inc. Ее суть заключается в том, что в открытой воде судно движется носовой частью вперёд, а попадая в сложные ледовые условия, в торосы, оно разворачивается кормой. Получается своеобразный «тяни-толкай», в котором корма и нос меняются местами в зависимости от условий мореплавания.

Разворачиваясь кормой вперед, судно при помощи винта Azipod® фрезерует лед. Причем практические испытания доказали, что толщина преодолеваемых торосов для судна с пропульсивной установкой ABB уже превысила 2 метра. И речь, конечно, о сплоченных ледовых полях.

При принципе двойного действия существенно снижается мощность. Обычный танкер, требующий мощности 10 МВт при движении в открытой воде, будет нуждаться в установленной мощности 20 МВт для путешествия во льдах носом вперед. Если же его конструкция предусматривает движение кормой вперед, требуемая снижается до 12 МВт.

Но самое главное, что принцип двойного действия делает судно абсолютно самостоятельным во льдах, и движение по Северному морскому пути не требует ледокольного сопровождения. Все это позволяет получить беспрецедентную экономическую эффективность в транспортировке углеводородов по Северному морскому пути.

Единственный поставщик комплексных систем энергетического оборудования и электродвижения для судов ледового класса – ABB. Разработки ABB в области судовых систем производства и распределения энергии обеспечивают защиту и сводят к минимуму риск перебоев в электроснабжении судов в сложнейших условиях Арктики. Постоянные инвестиции АВВ передовые разработки и многолетний опыт работы в Арктике позволяет производителю удерживать лидирующие позиции.

Объем поставки ABB для ледокольного судна обычно включает в себя движители Azipod® VI, частотный преобразователь электродвигателя, систему производства электроэнергии, систему распределения электроэнергии, электродвигатели носового ПУ и дистанционную систему управления движительной установкой.

Удаленное управление движительным и рулевым модулем Azipod® гарантирует система дистанционного управления ABB (RCS). Современное оборудование на мостике и ЦПУ, а также онлайн инструкции для оператора повышают эффективность и безопасность управления судном.

Опция Marine Pilot Control из портфолио цифровых решений ABB Ability™ обеспечивает более оптимальное маневрирование. Интуитивно понятный сенсорный интерфейс упрощает работу для еще большей безопасности. Marine Pilot Control ABB Ability™ снижает нагрузку на экипаж: решение позволяет решать задачи автоматически и не требует внимания штурмана. Подсистема легко интегрируется на бортовой станции, ей не нужно сложное техническое обслуживание.

Экспертиза ABB для российского рынка

Система электродвижения ABB заслужила признание на российском рынке и используется на десятках судах ледового класса при перевозках по Северному морскому пути. Компании, которые располагают судами высокого ледового класса – «Совкомфлот», «Норильский Никель», «Газпром нефть» - уже много лет оснащают свои суда системами Azipod®.

АВВ предлагает своим заказчикам поддержку на протяжении всего срока эксплуатации. Глобальная сервисная сеть и возможность повсеместной доставки запасных частей, а также опытные сервисные инженеры помогут обеспечить бесперебойную работу оборудования.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: