Российская Арктика становится регионом масштабного инновационного развития с фокусом на добычу и экспорт различных природных ресурсов. Экстремальные природные условия диктуют свои условия, и инженерам приходится решать сложные технические задачи. Многие такие инновационные решения российских изобретателей не имеют аналогов в мире.
Зачем нам холодная Арктика?
Арктика. Суровый и безжизненный ледяной край. Но это только на первый взгляд. Арктическая зона составляет всего 18% от общей площади России, но уже сейчас здесь производится 15-20% всего валового внутреннего продукта и более 20% объема общероссийского экспорта.
Главные богатства Арктики скрыты в ее недрах – это нефть, газ, уголь, и другие полезные ископаемые, в том числе редкие металлы и алмазы. В 2014 году на шельфе Карского моря здесь было обнаружено крупнейшее месторождение «Победа», суммарные извлекаемые запасы которого оцениваются в 130 миллионов тонн нефти и 422 миллиарда кубометров газа. По качеству эта сверхлегкая нефть превосходит эталонную марку Brent, а содержание серы в ней (относится к вредным примесям) в 10 раз меньше.
В 2020 году здесь же было открыто уникальное газовое месторождение, которое в честь 75-летия Победы назвали в честь Маршала Жукова. Ее запас оценивается Госкомиссией в 800 миллиардов кубометров. Общие запасы новой Карской нефтяной провинции могут превзойти ресурсы Мексиканского залива и даже Ближнего Востока.
Поэтому Арктика относится к особым регионам России, освоение которых носит стратегический характер. В 2020 году президентом РФ был подписан указ, направленный на развитие Арктической зоны в качестве стратегической ресурсной базы. К 2035 году планируется значительное увеличение доли добываемой в этом регионе нефти и газа, а также объемов транспортировки сжиженного природного газа (СПГ).
Перспективный вид топлива
СПГ – это природный газ (преимущественно метан), сжиженный при температуре -162 °C для удобства хранения и транспортировки. СПГ занимает объем в 600 раз меньше, чем природный газ, а потому его легче перевозить. Хранят его в криогенных контейнерах с двойными стенками. На терминалах регазификации его переводят обратно в газообразное состояние, просто повысив температуру, а после этого он может распределяться по трубопроводам на предприятия или в дома.
По экспертным оценкам СПГ обеспечивает выгоду до 50% по сравнению с нефтяными топливами. Использование СПГ для заправки судов предотвращает нефтеразливы, что обеспечивает более высокую экологическую безопасность.
В отличие от других арктических государств, в России есть постоянный водный маршрут Северный морской путь, по которому обеспечен круглогодичный грузопоток от Мурманска до Енисея. Этот транспортный путь должен обеспечить экономическую конкурентоспособность российского СПГ. Россия входит в десятку ведущих стран-экспортеров сжиженного газа, и ожидается дальнейшее усиление роли нашей страны в этой области.
Плавучие заводы и города с искусственным климатом
Научные исследования арктических природных ресурсов, освоение шельфа арктических морей невозможно без развитой инфраструктуры, высококлассного оборудования и сложных, наукоемких судов. Возможно, пора менять и представления о строительстве зданий для обустройства территории.
Арктика относится к экстремальным природным областям для строительства любых сооружений. Это связано не только с суровыми климатическими условиями и низкими температурами, но и с отдаленностью от развитых районов, труднодоступностью, необходимостью технического оснащения для обеспечения нормальных условий жизни людей в поселении.
Такие высокие технические требования привели к появлению уникальных российских проектов.
Плавучая АЭС
Первая в мире и самая северная мобильная атомная теплоэлектростанция «Академик Ломоносов» находится в г. Певек Чукотского автономного округа. Станция начала работать в 2020 году. Ее будут использовать для энергообеспечения портовых городов, систем для добычи и переработки нефти и газа на шельфе арктических морей, для получения СПГ, опреснения морской воды. АЭС может обеспечить электроэнергией город с населением 100 тысяч человек.
АЭС сконструирована и изготовлена на отечественном предприятии АО «Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова», которое относится к госкорпорации Росатом.
А сейчас Росатом работает над созданием второго поколения плавучих АЭС, которые будут еще более компактными и мощными.
Арктик СПГ-2
Проект по строительству крупнотоннажного завода по сжижению газа «Арктик СПГ-2» на Гыданском полуострове (Карское море) включает 3 технологические линии. Несмотря на трудности с поставками комплектующих, которые возникли после февраля 2022 года, запуск первой линии завода пройдет по плану – в 2023 году.
Технологические линии собирают в Центре строительства крупнотоннажных морских сооружений в Мурманской области. Затем их отбуксируют на полуостров Гыдан, где они будут смонтированы на специальном бетонном основании гравитационного типа (ОГТ) на береговой линии. ОГТ представляет собой платформу, которая удерживается на морском дне за счет собственного веса и связи с грунтом.
Такие платформы обладают плавучестью, как и обычные суда, их можно отбуксировать и повторно использовать на новом месте. Для монтажа ОГТ нужно гораздо меньше времени, чем для свайных платформ. «Плавучий завод» можно располагать на расстоянии нескольких километров от берега, где естественная глубина морского дна будет достаточной для движения танкеров-газовозов.
Завод будет сжижать природный газ, добытый в Арктике, который затем перевезет флот газовозов – суден, использующих в качестве топлива тот же СПГ.
По масштабности «Арктик СПГ-2» можно сравнить с международным проектом Prelude. Это первый плавучий завод по производству СПГ в мире. Он тоже построен на плавучих платформах у берегов Кореи, а затем отбуксирован в Тиморское море (находится между Австралией и островом Тимор).
Уникальность проекта «Арктик СПГ-2» подтверждена рядом патентов на изобретения. Одно из таких технических решений – патент № 2 778 589, который получен разработчиками в 2022 г.
Дрейфующая исследовательская станция нового типа
Самодвижущаяся платформа «Северный полюс» – первая в мире специализированная платформа-дрейфующая станция, преемник знаменитых советских станций на льдинах. Платформа спущена на воду в декабре 2020 года. Она оснащена современной аппаратурой для проведения географических, геологических и других исследований. Для ученых созданы все условия для комфортного и безопасного проживания при наружной температуре до -50 °C.
Запасы топлива позволяют дрейфовать в автономном режиме 2 года. На платформе предусмотрена вертолетная площадка для доставки грузов. В будущем «Северный полюс» станет аналогом Международной космической станции для совместной работы российских и иностранных ученых в Арктике. В мае 2022 года платформа прошла ходовые испытания в Финском заливе, а в сентябре отправилась в первый рейс.
Принцип работы платформы заключается в следующем: она прибывает к месту дрейфа по воде или тонкому льду, вмораживается в льдину и дрейфует вместе с ней в течение 2 лет. При необходимости пополнения запасов платформа может вернуться в порт.
Город с искусственным климатом
Есть и смелые архитектурные проекты для экстремальных условий обитания в холодном климате. Например, академик В.Н. Ржевский еще в 2011 году предлагал построить город с искусственным климатом на 5 тысяч жителей для жизни и работы на острове Котельном (Ледовитый океан).
По задумке инженера город представляет собой блочную мобильную конструкцию, отдельные элементы которой будут изготавливаться на заводе, а затем собираться на свайном поле на побережье. Доставку таких блоков можно организовать по Северному морскому пути.
Однако данный проект высокотехнологичного города пока не получил поддержку, так как проще и дешевле это сделать на материке.
Новый воздушный транспорт
Для развития Арктического транспортного коридора нужны не только морские суда, но и воздушный транспорт. Знаменитые советские пассажирские самолеты ТУ, ЯК, ИЛ уже ушли в историю. А их место заняли «иномарки» Airbus, Boeing.
Впервые за долгие годы в России появилась отечественная модель крупного авиалайнера «МС-21» (аббревиатура расшифровывается как «Магистральный самолет 21 века»). Этот пассажирский самолет может поспорить с зарубежными конкурентами по целому ряду параметров:
- длительность беспосадочного перелета – 6 тысяч километров;
- сниженное оборотное время на посадку-высадку пассажиров на 20%, а время погрузки багажа меньше в несколько раз;
- более короткий цикл изготовления композитного крыла по методу вакуумной инфузии;
- более высокие аэродинамические характеристики крыла: подъемная сила больше, а значит, снижается потребная тяга двигателя и расход топлива;
- более низкая каталожная стоимость самолета (на $20-30 миллионов).
В перспективе Россия может стать единственной страной в мире, которая будет производить самостоятельно авиадвигатели пятого поколения для гражданских авиалайнеров.
Экранопланы нового поколения
Строительство крупных и среднетоннажных экранопланов поможет решить вопрос по перемещению грузов и пассажиров в арктических районах со сложными природными условиями. Экраноплан («летающий корабль») способен летать на высоте нескольких метров от поверхности воды, льда или суши, а для взлета и посадки ему достаточно ровного участка. Несмотря на способность летать, это транспортное средство по международной классификации относится к морским судам.
Модели «тяжелых» экранопланов разработаны в Центральном конструкторском бюро по судам на подводных крыльях им. Р. Е. Алексеева. Одной из таких моделей является «Чайка-2», которая способна перевозить 9 тонн груза на расстояние до 3 тысяч километров, а максимально развиваемая скорость «Чайки» – 360-400 км/ч. Российские пилотируемые экранопланы не имеют мировых аналогов.
«ЦКБ по СПК им. Р.Е. Алексеева – единственное в мире конструкторское бюро, в течение многих лет производившее расчёты, испытания и создававшее тяжелые экранопланы. Подобных компетенций нет ни у одного предприятия — ни в России, ни за рубежом.»
Георгий Анцев.
Рассказываем про интеллектуальные права, кратко освещаем важные новости для бизнеса и делимся результатами своей работы. Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Другие статьи, которые могут быть вам интересны:
Как запатентовать идею в России
Сколько стоит патент на изобретение, полезную модель, промышленный образец
Услуги патентного поверенного при регистрации интеллектуальной собственности