proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 26 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
Новинка!

Вышла в свет книга Вадима Подольного « Архитектура высоконагруженных систем. Системы сбора информации, распределенные системы управления, системы реального времени».
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[27/12/2021]     Инновационные технологии в судостроении

Ю.Н.Мясников, д.т.н., проф. заслуженный деятель науки РФ

Трансфер технологий – это «процесс, посредством которого одна организация адаптирует технологию, созданную другой». Любая технология есть результат интеграции образования, науки, производства и эксплуатации, происходящей в форме прямого трансфера. Инновационные банки, специализирующиеся на кредитовании новых видов деятельности, технологий, научно-технических разработок, дали современную трактовку «инновации»: наука – это превращение денег в знания, инновация – превращение знаний в деньги.



Судостроение – отрасль собирательная, системообразующая и аккумулирующая достижения науки и техники во многих областях. В этой связи трансфер технологий является ключевым фактором его развития и должен быть ориентирован на обеспечение внедрения результатов исследований и разработок в производство и последующее распространение их в экономике на национальном и международном уровнях. Формирование новой эффективной модели трансфера технологий на основе частно-государственного партнерства научной и производственной сфер способствует созданию новых конкурентоспособных технологий. У российской судостроительной промышленности накоплен огромный опыт создания кораблей и судов всех типов и назначений. Однако сегодня Россия в значительной степени потеряла статус ведущей морской державы, существенно сократив строительство кораблей и судов и, как следствие, присутствие в Мировом океане.

Вместе с тем размеры и положение нашей страны (3/4 морской пограничной зоны) обязывают однозначно иметь дееспособный военно-морской и транспортный флот. К тому же военно-морским флотом обзаводится все большее число стран, верно полагая, что задачи стратегического сдерживания могут решаться без атомного оружия, а флотом на снове высокоточного оружия, созданного на стыках научно-технических направлений.

В современных условиях возможность масштабного выхода на мировой рынок связана с решением ряда проблем, которые определены «Стратегией развития судостроения до 2030 г.». Генеральная цель стратегии – создание нового конкурентоспособного облика судостроительной промышленности в составе крупных научных и производственных интегрированных структур (образование – наука – производство) на основе совершенствования нормативно-правовой базы и применения наукоемких технологий в кораблестроении и судостроении. К настоящему времени мировая практика достаточно четко сформировала облик современного корабля. Например, существенным фактором проектирования и строительства подводных лодок (ПЛ) становится стоимость разработки, строительства и эксплуатации в течение всего жизненного цикла корабля. Снижение стоимости возможно только за счет внедрения новых технологий и модернизации производства. В США при строительстве многоцелевых атомных подводных лодок (ПЛА) типа «Virginia» стоимость одного корабля снизилась с 2,5 до 2 млрд долл. К новым инновационным технологиям, внедренным на ПЛА «Virginia», можно отнести:

1. АСУ (автоматизированная система управления) движением ПЛА, которая впервые в практике зарубежного кораблестроения интегрирована в АСБУ (автоматизированная система боевого управления), что существенно помогает командиру корабля принимать оптимальные решения. Важно заметить, что в АСУ широко используются компоненты коммерческих технологий и систем, в первую очередь, алгоритмы и средства диагностики оборудования и навигационных систем.

2. Ядерные реакторы, обеспечивающие работу активной зоны в течение всего срока службы корабля без замены (срок службы ПЛА – 33 года).

3. Ряд других инноваций, в том числе использование композитных материалов в корпусных конструкциях и дельных вещах.

Следует обратить внимание на то, что новые технологии вводятся не только в сфере комплектующего оборудования, но и в области процессов производства. При этом главной заявившей о себе тенденцией становится постепенный переход функций носителя технического прогресса в морской технике от флота военного к флоту гражданскому. По многим позициям транспортный флот уже обогнал военно-морской флот, в первую очередь, по уровню автоматизации и надежности, пожаровзрывобезопасности, экологичности, ремонтопригодности, топливной экономичности, безопасности мореплавания и т.д.

Изменение носителя вектора развития объясняется жесткой конкуренцией на фрахтовом рынке с одной стороны и резким ужесточением требований международных морских организаций в части обеспечения экологической безопасности мореплавания. И то и другое заставляет судовладельцев искать пути сокращения эксплуатационных затрат, в первую очередь, путем внедрения диагностических программ и аппаратуры на новых физических принципах, которые обеспечивают поддержание технических средств судна в исправном (контролируемом в реальном масштабе времени) состоянии, оптимизируют топливную составляющую эксплуатационных расходов, которая в нынешних условиях «сжигает» более 60 % эксплуатационных затрат.

Уловив новые тенденции, английский «Ллойд», который всегда занимался правилами проектирования гражданских судов, выпустил Правила проектирования кораблей ВМФ. Кстати, «Мистраль» спроектирован по Правилам «Бюро Веритас». Неслучайно во всех развитых морских державах (США, Германия, Франция, Италия, Норвегия) на основе наработок в гражданском судостроении уже созданы и введены в действие правила классификационных обществ по проектированию боевых надводных кораблей и неатомных ПЛ.

Реализуемая АО «ЦС «Звездочка» программа по переводу ПЛА на эксплуатацию по фактическому техническому состоянию широко использует наработки гражданского судостроения и, совершенствуя технологии, активно внедряет в практику ремонта кораблей диагностические системы. Опыт боевой службы кораблей флота, подтвержденный походом авианесущего крейсера «Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов», показал техническую и боевую эффективность применения методов и средств технической диагностики оборудования кораблей, а АО «ЦС «Звездочка» в условиях ограниченного финансирования в кратчайшие сроки выполнило техническую подготовку кораблей Северного флота. Сделано это за счет сокращения объемов демонтажа и ремонта, а также отказа от замены исправных технических средств.

Поступающие на флот современные надводные корабли и ПЛА имеют развитую систему централизованного контроля и диагностики в составе комплексной системы управления техническими средствами (КСУ ТС) и обеспечивают информационную поддержку экипажа. Это позволяет сформировать базу данных технического состояния корабельного оборудования, на основании которой должны приниматься решения об объеме и составе мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту кораблей. Вместе с тем это новые технологии, которые требуют совершенствования алгоритмов диагностирования, создания и тарировки (адаптации) диагностических приборов и всесторонней проверки их метрологических характеристик. Отсутствие опережающих НИОКР в данном направлении ведет к возрастающему отставанию в создании перспективной техники.

Уместно напомнить, что эксплуатационная компонента жизненного цикла судового оборудования (несмотря на совершенствование физико-химических свойств конструкционных материалов, позволивших разработать материалы, выдерживающие не только огромные механические нагрузки, но и обладающие высокой износостойкостью и сопротивляемостью к внешним и внутренним разрушающим факторам) в условиях ужесточающихся требований уменьшения веса и габаритов технических систем при одновременном увеличении их производительности и нагрузочных характеристик остается наименее изученной. К этому следует добавить «Новую реальность от IMO», нормирующую выбросы углекислого газа судами на основе «индекса энергетической эффективности» (EEDI). Требование введено в качестве новой главы VI приложения МК MARPOL73/78 и является обязательным для судов, киль которых заложен после 01.01.2013. Смысл этого индекса определяется упрощенным выражением: 

Index = масса СО2 / транспортная работа

Безусловно, EEDI – серьезный вызов судовладельцу и производителю судовых энергетических систем, который нельзя не учитывать при формировании перспектив развития и совершенствования судовых энергетических установок. Есть лишь один путь реализации технической и экологической безопасности мореплавания – системный переход на эксплуатацию кораблей и судов по фактическому техническому состоянию. Только в этом случае засчет своевременной профилактики удастся удерживать показатели надежности на уровне, близком к начальному.

Публикации авторитетных зарубежных изданий убедительно показывают эффективность перевода флота на эксплуатацию по фактическому техническому состоянию путем реализации мероприятий по следующим основным направлениям:

- оптимизация управления корабельными техническими средствами и оперативное техническое обслуживание;

- предотвращение аварий;

- удлинение межремонтного периода и сокращение времени восстановительных процедур.

В передовых судоходных компаниях применяется концепция постоянной диагностики судового оборудования, анализа результатов и сравнение их с эталонными значениями. Каждое судно имеет энергетический паспорт, составленный на основе приемо-сдаточных и ходовых испытаний (Shop test result, Sea trial) и содержащий эталонные характеристики пропульсивного комплекса судна.

Основные рабочие параметры ежедневно передаются в береговую базу данных судоходной компании для анализа состояния механизмов, расхода топлива и масел, определения винтовой характеристики и контроля обрастания корпуса судна, мониторинга выбросов оксидов серы (SOх), оксидов азота (NOх) и диоксида углерода (СО2).

Главные и вспомогательные двигатели ежемесячно индицируются на нагрузке не менее 75 % от MCR (Maximum Continuous Rating). Это делается для выявления технического состояния главного двигателя (ГД) и вспомогательных дизелей, их узлов на текущий момент эксплуатации и своевременного принятия необходимых мер по поддержанию технического состояния механизмов на уровне, обеспечивающем требуемые технико-экономические показатели. Если ГД работает по винтовой характеристике, то индицирование проводят в состоянии «груз» и «балласт» соответственно. Результаты индицирования приводятся к стандартным условиям ISO (ISO Correction factor) и сравниваются с результатами приемо-сдаточных и ходовых испытаний, в случае необходимости выполняется регулировка параметров в соответствии с требованиями завода – изготовителя оборудования.

Каждые пять лет суда проходят полное энергетическое и экологическое обследование (Energy and Environmental Audit), при котором происходит сравнение полученных параметров с данными энергетического паспорта судна и выдачей необходимых рекомендаций для улучшения энергоэффективности и снижения количества выбросов.

 

Краткая характеристика диагностических систем и приборов, применяемых на судах зарубежныхсудоходных компаний

1. PMI system – штатная система, устанавливаемая на верфи и рекомендуемая производителем ГД. Система диагностики PMI служит для сбора ключевых параметров двух- и четырехтактных двигателей, их графических презентаций и позволяет произвести анализ эффективности работы двигателя.

2. Система контроля анализа динамических процессов и параметров главного и вспомогательных двигателей (Performance Monitoring and Indication System) – мобильная и многофункциональная система на базе прибора Doctor ДК-2/ДК-20, не требующая значительных доработок для установки. На практике доказала свою эффективность.

3. Система вибрационной диагностики (прибор Omnitrend 2.72, производитель – db Pruftechnik) включает в себя регулярный мониторинг технического состояния электродвигателей и турбин, определение степени опасности дефектов и позволяет произвести оценку остаточного ресурса оборудования.

Наряду с вышеперечисленными системами, уже зарекомендовавшими себя в области технической диагностики, на судах «Совкомфлота» используются мобильные приборы и методики оценки состояния узлов механизмов:

- LDM – прибор, позволяющий в течение короткой стоянки определить состояние, геометрию и износ втулки цилиндра. Для оценки состояния и замеров одного цилиндра требуется около 1,5 часов. При этом не требуется разборки цилиндропоршневой группы. Замеры производятся подготовленными специалистами;

- VAK – прибор, позволяющий через отверстие снятой форсунки или индикаторного крана визуально определить состояние камеры сгорания и выхлопного клапана, а также выявить дефекты втулки и качество смазки;

- thermographic inspection – термографическое исследование главного и аварийного распределительных щитов, производимое в процессе эксплуатации и перед плановым ремонтом судна в доке.

Концептуальный паритет отечественных и зарубежных разработок, несмотря на разрушительные 90-е гг., сохраняется, а в области военного кораблестроения лидирует Россия. Большинство отечественных диагностических приборов внесены в перечень инвентарного снабжения судов всех типов, классов и назначений, строящихся для России

(РД 31.00.14-97 «Суда морского флота. Нормы снабжения инвентарным имуществом и инструментом»). Однако, если не затрагивать военное кораблестроение, отечественные судостроители транспортного флота в абсолютно недостаточной мере используют отечественные разработки в области диагностического обеспечения технических средств проектируемых и строящихся судов. Это объясняется многими причинами, но главными являются:

- стойкие государственные стимулы покупать технику вторичного рынка за рубежом. Декларируемое «импортозамещение», не подкрепляемое президентскими указами, не идет дальше ни к чему не обязывающих конкурирующих ведомственных решений;

- понятное стремление заказчика к снижению стоимости строительства судна приводит к остракизму системных технических решений, обеспечивающих безопасную и безотказную эксплуатацию судна, и, в первую очередь, диагностического обеспечения технических средств, т.к. современные информационные технологии выходят за рамки апробированных проектных решений в области эксплуатационной компоненты жизненного цикла судна.

Понимая конкурентные преимущества диагностически обеспеченного судна, Крыловский центр разработал концепцию системной реализации задач диагностики сложных энергомеханических систем, которая, с одной стороны, расширяет функции комплексной системы управления техническими средствами корабля (КСУ ТС), а с другой – выводит решение задач диагностики, определяющих долговечность оборудования, в универсальный мобильный диагностический комплекс.

Концепция, элементы которой внедряются в проектных и судоремонтных организациях, исходит из современных принципов эксплуатации и оперативного управления сложными энергетическими системами, предполагающими автоматизацию процессов технического диагностирования и введение алгоритмов и средств диагностики непосредственно в контур систем управления и централизованного контроля. В этой связи диагностическая система должна состоять из 2 подсистем. Первая подсистема решает задачи оперативного диагностирования энергетической установки (ЭУ), электроэнергетической системы, общесудовых систем на информационной основе системы централизованного контроля, параллельно отбирая информацию с датчиков теплотехнического контроля, и является составной частью комплексной системы управления техническими средствами корабля. Характер и область изменения теплотехнических параметров позволяют решить первую задачу технической диагностики – поиск причин нарушения работоспособности (ППНР) названных выше систем корабля.

Алгоритмы ППНР, методика построения которых разработана в Крыловском центре, реализуются в специальном программно-аппаратном комплексе технического диагностирования проектируемых и модернизируемых кораблей.

Вторая подсистема физически не связана с первой. Их объединяет только информационная компонента. Основная задача этой подсистемы – определение и прогнозирование изменения технического состояния оборудования ЭУ в реальном масштабе времени без его разборки и демонтажа. Решение данной задачи является инструментом реализации инновационной программы перевода флота на эксплуатацию по фактическому техническому состоянию.

Исследования, выполненные в Крыловском центре, показали, что эффективность использования мобильных приборов существенно зависит от их комплексного применения. Следовательно, если мы хотим повысить вероятность правильного диагноза,

они должны быть объединены в информационно-вычислительный комплекс (ИВК), входные данные в который поставляют отдельные диагностические приборы, а обработка и представление выходной информации, ее обобщение и создание банка данных возлагается на ПЭВМ. Учитывая длительность процессов износа и накопления повреждений оборудованием ЭУ, а также возможность обслуживания парка судов, предпочтение отдано мобильному диагностическому комплексу, в котором сосредоточено

несколько отдельных подсистем, объединенных только на уровне обобщения уже обработанной информации:

- видеотермодиагностика;

- виброакустическая диагностика;

- УЗ-диагностика (ультразвуковая диагностика);

- АЭ-диагностика (метод акустической эмиссии);

- спектрометрия и феррография, в том числе анализ масла и выпускных газов;

- инновационные приборы и аппаратура.

При формировании алгоритма обработки измеренных диагностических параметров с помощью мобильных диагностических приборов следует учитывать тот факт, что последние могут измеряться в различных единицах и меняться в разных диапазонах, поэтому необходимо нормировать их относительно предельного значения. У неисправного объекта величина по крайней мере одного параметра должна быть равна нулю.

Подобный подход значительно облегчает анализ состояния объектов по полученным в результате диагностирования оценкам диагностических параметров.

Использование методов прогнозной экстраполяции, в которых развитие процесса оценивается на основе аналитической модели с учетом ожидаемых условий работы оборудования СЭУ и принятия гипотезы о сохранении текущей тенденции изменения механических параметров в будущие моменты времени, дает хорошие результаты. Регулярность изменения механических параметров во времени – а именно они характеризуют техническое состояние узлов оборудования – позволяет отдать предпочтение градиентному методу прогнозирования. Суть его заключается в том, что экстраполируется единый числовой критерий W[S̅(t)] в градиентном направлении. Известно, что вектор градиента определяет направление наибольшего изменения функции. Поэтому этот метод является оптимальным, т.к. оценивает исправность ФСЭ в направлении более быстрого достижения допустимых значений механического параметра «узла оборудования», т.е. в «опасном» направлении. Градиентное прогнозирование разделяется на два этапа. На первом этапе определяются составляющие и критерий технического состояния объекта; на втором выполняется прогнозирование в градиентном направлении.

Научная и инженерная составляющие исследований в области диагностического обеспечения судового оборудования, выполненных Крыловским центром, реализованы в техническом проекте мобильного диагностического комплекса МДК, способного, в свою очередь, реализовать процедуру прогрессивных испытаний кораблей и судов флота. Эту идею о прогрессивных испытаниях, которая так и не была воплощена, в начале ХХ в. высказал академик А.Н.Крылов. Сегодня она может быть реализована в рамках межведомственной лаборатории прогрессивных испытаний кораблей и судов (МЛПИК), центральное ядро которой составит МДК. Создание МЛПИК – первый шаг восстановления обратной связи в судостроении: «эксплуатация – производство – наука». Задачи этой лаборатории определяются не только независимыми контрольными испытаниями вновь построенного головного корабля в период швартовных и ходовых испытаний, но, главное, фиксированием эталонного технического состояния энергомеханического оборудования корабля и последующим научно-техническим слежением за изменением технического состояния этого оборудования и корпусных конструкций с выдачей паспорта надежности, где указан остаточный ресурс оборудования. Так решаются три принципиально важные задачи:

1 – поддержание технически обоснованной, конкурентоспособной и экологически безопасной эксплуатации транспортного флота;

 2 – обоснованное определение боевого состава ВМФ и планирование профилактических и восстановительных процедур отказавшего оборудования;

3 – формирование перечня проблем и задач совершенствования технических и нормативных документов, обеспечивающих научный задел при проектировании кораблей следующего поколения и модернизации удачных проектов. Последнее определяет обратную связь в жизненном цикле флота и создает условия его гармоничного развития.

Организация МЛПИК обеспечивает дальнейшее развитие концепции перевода флота на эксплуатацию по фактическому техническому состоянию и предполагает формирование единой информационной среды управления обслуживанием и ремонтом кораблей с центром в Главном штабе ВМФ. Требуется предметное осмысление и решение системообразующих проблем, в том числе:

- для проектируемых кораблей и судов в заказы на поставку судовых технических средств – обязательное включение требования обеспечения их контролепригодности и отражения характеристик эталонных параметров (моделей) в нормативно-технической документации. Включение в программы стендовых, швартовных и ходовых испытаний режимов получения эталонных характеристик технического состояния оборудования и пропульсивного комплекса в целом;

- создание информационных диагностических центров технической эксплуатации флота в Санкт-Петербурге, Севастополе, Мурманске и Владивостоке;

- другие задачи, сопутствующие совершенствованию перевода флота на эксплуатацию по фактическому техническому состоянию.

Принципиально важным остается вопрос о подготовке корпуса морских инженеров, владеющих междисциплинарными технологиями. Имеющиеся в России четыре университетских комплекса, которые обеспечивают командными кадрами транспортный и Военно-Морской флоты, таких специалистов не готовят. В этой связи уже сегодня морские вузы вправе решить вопрос об организации выпускающих кафедр «Междисциплинарные технологии в судостроении». Это позволит готовить морских инженеров, обладающих знаниями, которые выходят за рамки конкретной предметной области, и способными принимать адекватные решения в условиях современного автоматизированного судна (с минимальным экипажем).

Создание кадрового потенциала, отвечающего уровню развития мирового флота и требованиям безопасной эксплуатации кораблей и судов, – важная государственная задача, и откладывать ее решение, по крайней мере,неразумно. Более того, по предложению профессора И.И.Костылева, ключевым звеном в этом процессе должен стать Российский морской регистр судоходства (РС). Присутствие РС при подготовке корпуса морских инженеров более чем значимо, т.к. он контролирует состояние отечественного флота и располагает информацией о мировом флоте. По этой причине уже сегодня необходимо использовать практику базовых кафедр и организовать при РС базовую кафедру «Перспективные междисциплинарные технологии в морском образовании». Следующим шагом должно стать ведение активной рекламной кампании по восстановлению престижа морской профессии в рамках Всероссийского научно-технического общества судостроителей им. ак. А.Н.Крылова. Необходимо реанимировать секцию «Междисциплинарные инновационные технологии в судостроении», которая не только привлечет творческую интеллигенцию, теряющую свою квалификацию без общения, но и, как писал Витте, поможет «ум и знание молодых на пользу создания Российского флота обратить…».

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Атомный флот
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Атомный флот:
Вспоминая яркое далёкое

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 5
Ответов: 2


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 4 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Инновационные технологии в судостроении (Всего: 0)
от Гость на 27/12/2021
"К тому же военно-морским флотом обзаводится все большее число стран" - фраза звучит таким образом, что как будто ВМФ обзаводятся - в настоящее время, исходя из контекста - страны, которые его до этого самого времени не имели. Это какие, интересно знать? Монголия, Непал или Андорра, может быть? Венгрию не называть - у нее, хотя и нет непосредственного выхода к морю, маленький военный флот был всегда и есть сейчас - на Дунае. Равно он есть у отрезанной от морей Боливии - во внутренних водах. И т.д. 


[ Ответить на это ]


Re: Инновационные технологии в судостроении (Всего: 0)
от Гость на 27/12/2021
Мясников. Прям как в "Уральских пельменях".


[ Ответить на это ]


Re: Инновационные технологии в судостроении (Всего: 0)
от Гость на 27/12/2021
Круговорот денег в природе. Маркс отдыхает.Выводим новую формулу: "деньги - инновации - Деньги". ГеН


[
Ответить на это ]


Re: Инновационные технологии в судостроении (Всего: 0)
от Гость на 28/12/2021
  • Деньги - знание - деньги'. Классическая формула капитала, когда знание есть товар.
  • Но по Карлу, нужно иметь производство. Собственное. Тогда знание будет товаром. 
  • Если же есть лишь посредники между Китаем и/или Германией, то знания не нужны. 
  • Наука - это производственная сила, говорил Ленин. Но опять нужно иметь производство.
  • Навигационный прибор нужен для корабля. Для офиса, для сауны, для дома - не нужен.
  • Дементий Башкиров 


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.05 секунды
Рейтинг@Mail.ru