Вчера на страницах нашего ресурса была опубликована статья посвящённая будущим подводным газовозам России. Лично я был уверен, что это достаточно свежая идея ибо массовая продажа сжиженного газа началась относительно недавно. Однако как оказалось я ошибался и эти проекты имеют давние исторически корни и о них пойдёт речь ниже.
Концепция подводных перевозок в Арктике
Традиционные маршруты надводного флота по Северному морскому пути (СМП) пролегают преимущественно в прибрежной зоне и, в зависимости от ледовой обстановки, имеют протяжённость от 2200 до 2900 морских миль. Научно-исследовательские и проектные работы, посвящённые оптимизации транспортных схем в арктическом регионе — в том числе для доставки углеводородов из Тимано-Печорской, Баренцево-Карской и Западно-Сибирской нефтегазоносных провинций — продемонстрировали: наряду с классическими методами (трубопроводный и надводный морской транспорт) целесообразно рассмотреть применение подводных транспортных средств. К ним относятся контейнеровозы, суда снабжения и наливные суда. Так сформировалась новая концепция — подводный судов-газовоз.
Маршруты таких судов будут прокладываться преимущественно по глубоководным акваториям подо льдом, с использованием кратчайших морских путей. Так, подводный переход между Роттердамом и Йокогамой через Северный Ледовитый океан почти вдвое короче традиционных южных маршрутов. Оснащение подводного флота атомными энергетическими установками (АЭУ) обеспечивает независимость от погодных условий и ледовой обстановки, позволяя выполнять продолжительные скоростные рейсы по оптимальным арктическим траекториям. Гидродинамическое сопротивление при подводном движении существенно ниже, чем у аналогичных надводных судов. Комплекс мер, предусмотренный «Кодексом ИМО по безопасности АЭУ торговых судов», гарантирует безаварийную эксплуатацию реакторов и исключает радиоактивное загрязнение окружающей среды и перевозимых грузов.
Исторические предпосылки развития подводного транспорта
Подводные танкеры-нефтевозы использовались ещё в период Первой мировой войны (1914–1918 гг.). Они обеспечивали заправку боевых подводных лодок как на стоянках, так и в ходе движения, а также осуществляли масштабные перевозки жидкого топлива для гражданских нужд. Конструкторы различных стран параллельно с разработкой боевых субмарин вели работы над созданием транспортных и пассажирских подводных и подлёдных судов. Так, главный конструктор «малюток» XII серии П.И. Сердюк в начале Великой Отечественной войны спроектировал подводный танкер с двумя вертикально расположенными корпусами. Спустя четыре года его последователи разработали подлёдный транспорт с горизонтально размещёнными корпусами.
Современные проекты и технические решения
С 1970-х годов интерес к подводным транспортным средствам значительно возрос. Активно исследовалась эффективность применения крупнотоннажных подводных судов с АЭУ, в том числе для вывоза нефти и газа из арктических регионов. Техническая реализуемость таких проектов не вызывает сомнений. На сегодняшний день в научно-исследовательских и проектно-конструкторских центрах США, Великобритании, Японии и ряда других стран разработано более сотни проектов подводных судов: танкеров, газовозов, рудовозов и даже пассажирских лайнеров. Как правило, это крупнотоннажные суда, способные перевозить сотни тысяч тонн груза на высоких скоростях.
Один из зарубежных проектов предусматривает создание подводного газовоза с АЭУ полным водоизмещением 671 тыс. тонн для транспортировки сжиженного газа подлёдным маршрутом. Основные размерения судна: длина — 393 м, ширина — 74,3 м, высота борта — 28,6 м. Рабочая глубина погружения — 180 м, скорость хода — 14,8 узла. Грузовые цилиндрические танки расположены по ширине судна в три ряда, а атомная энергоустановка и пост управления размещены в прочном корпусе в кормовой части. Для повышения манёвренности при плавании подо льдом носовые горизонтальные рули установлены непосредственно на носовом обтекателе.
Инфраструктура: подводные терминалы и причальные устройства
Для нефтегазовых месторождений, расположенных в районах с тяжёлыми ледовыми условиями и достаточными глубинами, подводный способ транспортировки углеводородов не имеет экономически обоснованной альтернативы. Подводные суда арктического плавания требуют ледокольного сопровождения лишь при прохождении мелководного Берингова пролива (где толщина намерзающего льда не превышает 2,0 м) или при заходе в порты и пункты погрузки-выгрузки. При наличии достаточных глубин наиболее рациональным решением является создание полностью подводного терминала — например, при освоении Русановского газоконденсатного месторождения (средняя глубина моря ~80 м) или, тем более, Штокмановского (глубина ~320 м). Подводное судно с грузом нефти, газоконденсата или сжиженного газа подходит к терминалу подо льдом, осуществляет разгрузку в подводный резервуар-хранилище, откуда груз по трубопроводу подаётся в береговое хранилище и далее распределяется потребителям. Погрузка осуществляется по обратной схеме.
Примером придонного причала-терминала может служить разработка СПМБМ «Малахит». Корпус причала включает три цилиндра, рассчитанные на предельную глубину погружения, и лёгкий корпус для защиты при швартовке. Внутри размещены цистерны для хранения топлива общей ёмкостью около 10 тыс. м³, помещения грузовых насосов, электростанции, установки осушения и сжижения ПГ, отделения конденсата. На палубе установлены устройства наведения и фиксации подводного судна, килевые площадки для посадки и патрубки грузовой системы. С береговым хранилищем причал соединён трубопроводами.
Безопасность и навигационное обеспечение подлёдного плавания
На первый взгляд, риск столкновения подводного судна с неровностями ледяного покрова сверху или с рельефом дна снизу представляется значительным. Может сложиться впечатление, что субмарина оказывается «зажатой» между двумя жёсткими препятствиями — льдом и дном. Однако опыт подлёдного плавания отечественных и американских боевых подводных лодок свидетельствует: эти опасения сильно преувеличены. Первые подлёдные рейсы боевые ПЛ совершили ещё в 1934 году, а в 1940-м было осуществлено групповое подлёдное плавание. Надёжность таких переходов была особенно наглядно продемонстрирована во время одиночных и групповых походов атомных подводных лодок к Северному полюсу, включая кругосветные маршруты без всплытия. В отдельных случаях зазор под килем АПЛ составлял всего 4–6 м, а расстояние между рубкой и нижней кромкой льда — не более 3 м. Толщина ровного ледяного покрова, из-под которого способна всплыть боевая АПЛ, достигает 2 м.
Полноценная «видимость» подводных судов обеспечивается комплексом современного навигационного оборудования: высокоточными гидроакустическими приборами, гидролокаторами-эхоледомерами, телевизионной аппаратурой. Это позволяет судну при движении с экономической скоростью уверенно обходить айсберги, стамухи, неровности дна и нижней поверхности льда. На постоянных маршрутах при подходе к мелководью могут использоваться гидроакустические буи и маяки, а для точного захода к придонному причалу на дне устанавливаются маяки-ответчики, наводящие судно аналогично системе посадки самолётов на взлётно-посадочную полосу. Можно с уверенностью утверждать: безопасность и экологическая чистота эксплуатации подводных судов обеспечены на более высоком уровне, чем у надводных аналогов.
Правовая база и государственные программы развития
Принятие федеральных законов РФ «О недрах», «О нефти и газе», «О континентальном шельфе РФ», а также перспективных программ акционерных обществ «Газпром» и «Росшельф» и Правительства РФ — таких как «Программа освоения ресурсов нефти и газа на арктическом шельфе РФ на 1995–2010 гг.», «Межотраслевые технико-экономические проблемы освоения углеводородных ресурсов континентального шельфа», «Арктический подводный мост» и ряда других — позволило сформировать необходимый комплекс морской техники для работы на шельфе северных морей. При этом данная техника может применяться и на месторождениях за пределами Арктики.
Для реализации указанных задач подготовлено технико-экономическое обоснование концепции «Подводная атомная транспортная система (ПАТС)». Предполагается, что в состав ПАТС для Арктики войдут следующие типы подводных судов с АЭУ: танкеры, газовозы, контейнеровозы, многоцелевые суда снабжения.
Проекты СПМБМ «Малахит»: танкеры и газовозы нового поколения
Создание ПАТС возможно по двум направлениям:
— строительство специализированных подводных судов, спроектированных для арктических условий;
— переоборудование в транспортные выводимых из состава ВМФ боевых АПЛ.
Первый вариант предпочтительнее, так как обеспечивает более низкие удельные затраты на перевозку тонны груза по сравнению с переоборудованными субмаринами. В этом направлении активную работу ведут ведущие проектные организации: СПМБМ «Малахит», ЦКБ МТ «Рубин», ЦКБ «Лазурит».
На протяжении ряда лет СПМБМ «Малахит» прорабатывает создание подводных транспортных средств, способных решать указанные задачи в рамках комплексной арктической транспортной системы. К настоящему времени разработаны проекты танкера-продуктовоза, нефтеналивного танкера, контейнеровоза и судна снабжения. Важно отметить: независимо от конъюнктуры мирового рынка углеводороды необходимо вывозить для внутренних нужд — на западе в порты Мурманской и Архангельской областей, на востоке — в порты и портопункты северо-востока Тюменской области, Красноярского края, Республики Саха. Подводный танкер-продуктовоз предназначен именно для круглогодичного вывоза нефти с арктических месторождений и завоза нефтепродуктов в порты арктического побережья России.
При формировании архитектурно-конструктивного типа судна проектанты стремились обеспечить максимальную грузовместимость при ограничении главных размерений и соблюдение требуемого уровня экологической безопасности в соответствии с международными конвенциями для атомных судов. Танкер-продуктовоз способен осуществлять неограниченное плавание подо льдами с эксплуатационной скоростью не менее 15 узлов, всплытие во льдах толщиной до 3 м и движение в сплошных льдах толщиной до 2 м.
Форма корпуса была определена на основе серии испытаний в ледовом бассейне. Клиновидная конфигурация позволяет разрушать ледяной покров толщиной до 3 м при всплытии, обеспечивает высокую ледопроходимость в сплошных льдах до 2 м и малую осадку в надводном положении, что облегчает перемещение в прибрежном мелководье и подход к пунктам доставки. Внутри лёгкого корпуса размещены три цилиндрических и один цилиндро-конический (в корме) прочных корпуса. В двух нижних корпусах находятся грузовые танки (по четыре в каждом), балластно-заместительные цистерны и грузовые насосные отделения. В верхнем цилиндре расположены главный пост управления, жилые помещения, отсеки вспомогательных механизмов и дизель-генераторов. В кормовом цилиндре — реакторный отсек, румпельное отделение, турбогенераторные и электромеханические отсеки. В носовой части размещён воздушный ящик (цистерна плавучести) и бульбообразный выступ, улучшающие мореходные качества в надводном положении и во льдах. Цистерны главного балласта находятся в носу и корме. Все четыре прочных цилиндра соединены между собой прочными переходными шахтами.
Спроектированный СПМБМ «Малахит» подводный (фактически — подлёдный) танкер предназначен для вывоза углеводородного сырья с арктических месторождений и выгрузки в портах назначения. Судно соответствует требованиям Международной конвенции МАРПОЛ 73/78 и может быть построено под надзором Российского Регистра или иного классификационного общества по выбору заказчика. Груз перевозится в шести цилиндрических танках, окружённых по периметру прочными балластно-заместительными цистернами, что минимизирует риск утечки. В носовой части размещены рубка, выдвижные устройства, главный пост управления, жилые помещения, электромеханический отсек и спасательный подводный аппарат. В корме — грузовое насосное отделение, реакторный отсек, румпельное отделение, дизель-генераторный, турбинный и механический отсеки. Цистерны главного балласта — в носу и корме. Сообщение между отсеками осуществляется через специальный туннель в межкорпусном пространстве. При погрузке в подводном положении форма судна может быть приближена к боевым АПЛ, а грузоподъёмность — увеличена в 2,5 раза.
Газоконденсатовозы и метановозы: технические особенности
Согласно утверждённым программам, Русановское газоконденсатное месторождение в Карском море (глубина ~80 м, удалённость ~100 км от северной оконечности Ямала) планируется обслуживать исключительно подводным транспортом. Более того, Русановское месторождение рассматривается как полигон для отработки технологий освоения газовых и газоконденсатных месторождений Баренцева и других арктических морей России. Не исключается применение полностью подводной (подлёдной) технологии освоения этого и Штокмановского месторождений с учётом практического опыта ЦКБ «Лазурит». Финансирование разработки подлёдных технических средств добычи и транспортировки нефти, газа и газоконденсата осуществляется «Газпромом» и «Росшельфом» с 1994 года. Удельный вес такой техники в перспективной добыче углеводородов значителен и будет интенсивно расти.
Для Русановского месторождения предполагается постройка двух подводных газоконденсатовозов и четырёх метановозов. Проработки СПМБМ «Малахит» показали: требуемая грузоподъёмность подводного газоконденсатовоза должна составлять около 9 тыс. тонн, рабочая глубина погружения — 100 м. Архитектурно-конструктивный тип близок к танкеру-продуктовозу. В двух нижних прочных цилиндрах расположены грузовые танки, окружённые балластно-заместительными цистернами для повышения безопасности. Позади танков — насосные отделения. В верхнем цилиндре выделены отсек управления и жилые помещения. В корме — реакторный и энергетический отсеки. Цистерны главного балласта — в носу и корме. Помимо вывоза конденсата, судно предполагается использовать для снабжения Диксона, Хатанги, Певека и других поселений на берегах Северного Ледовитого океана в рамках проекта «Арктический подводный мост». По прогнозам «Малахита», ввод в строй подводных газоконденсатовозов возможен до 2000 года.
Сложнее обстоит дело с проектированием подводных метановозов: температура транспортировки метана составляет около –163 °С, что усложняет конструкцию по сравнению с газоконденсатовозом. Тем не менее, СПМБМ «Малахит», ЦКБ МТ «Рубин» и другие организации готовы к разработке подводных судов-газовозов. В «Малахите» уже разработан проект подводного газовоза-метановоза грузовместимостью 40 тыс. м³ с атомной энергоустановкой. Судно предназначено для плавания подо льдом на глубинах до 180 м. Груз размещается в двух горизонтально расположенных прочных цилиндрах диаметром 14,0 м, разделённых поперечными переборками на четыре ёмкости объёмом по 2500 м³ и длиной по 34,0 м. Каждая ёмкость оснащена погружным насосом подачей 400 м³/ч и давлением 1,3 МПа. В корме расположены три прочных цилиндрических корпуса и рубка: в двух нижних — энергетические отделения, в верхнем — ПУГО, жилые и служебные помещения.
9. Альтернативный путь: переоборудование боевых АПЛ
В более сжатые сроки, но с большими материальными затратами, создание подводного флота для транспортировки углеводородов возможно путём переоборудования выводимых из состава ВМФ боевых АПЛ с остаточным сроком службы 5–7 лет. Преимущество варианта в том, что к 2000 году из состава ВМФ планировалось вывести около 150 российских АПЛ. Переоборудование предполагает оснащение судов погрузо-разгрузочными комплексами, системами обеспечения, наблюдения и маневрирования в условиях арктических морей и прибрежного мелководья. Кроме того, требуется повышение ядерной безопасности, улучшение обитаемости, демонтаж вооружения и сопутствующих систем, проведение ремонтно-модернизационных работ.
Рассматривается несколько вариантов:
— Наиболее предпочтительный — пристыковка к основному корпусу по бортам двух цилиндрических блоков общей грузоподъёмностью 2–4 тыс. тонн. В блоках размещаются грузовые танки, окружённые балластными цистернами, рассчитанными на давление предельной глубины погружения. Насосные отделения и пост управления грузовыми операциями — в средней части пристыкованных корпусов.
— Второй вариант — «врезка» в прочный корпус АПЛ отсеков для наливного груза. Схема проста, но требует дополнительных балластных цистерн и систем.
— Третий вариант — комбинированный, объединяющий преимущества первых двух.
10. Экономическое обоснование и стратегические перспективы
Сравнение морского и трубопроводного транспорта газа выявило отдельные преимущества последнего. Так, стоимость постройки подводного газоконденсатовоза грузоподъёмностью ~9 тыс. тонн весьма высока — около 200 млн долларов, что значительно превышает стоимость аналогичного надводного танкера. Постройка подводного метановоза обойдётся примерно вдвое дороже. Окупаемость затрат на разработку континентальных газовых месторождений Тюменской области с трубопроводным транспортом составляет 5–8 лет, тогда как предварительные расчёты для Русановского месторождения с подводным морским транспортом показывают сроки 10–12 лет. Окупаемость подводных танкеров — менее 4–5 лет. Выполненное технико-экономическое обоснование позволило отдать предпочтение именно подводной транспортировке углеводородов от Русановского месторождения.
Ключевые преимущества подводных судов перед надводными:
— Минимальная зависимость от ледовых и климатических условий, что позволяет:
• существенно продлить навигационный период, в перспективе — до круглогодичного;
• сократить расстояние перевозок между пунктами назначения на 9–37%;
• увеличить скорость перевозок на 30–40%;
• обеспечить большую провозную способность;
• сократить потребное количество судов для заданного объёма перевозок;
• отказаться от использования ледоколов;
• повысить надёжность, регулярность и гарантированность завоза и вывоза грузов;
• решить проблемы конверсии в судостроении и социальные вопросы занятости высококвалифицированных специалистов ВМФ.
Таким образом, создание подводных судов и их применение для вывоза углеводородного сырья в Европу, Канаду и страны Азии, а также для завоза грузов в районы Крайнего Севера России представляет собой перспективное направление совершенствования морской арктической транспортной системы. Эксперты полагают: в XXI веке подводные (подлёдные) суда станут основным видом транспорта для высокоширотных морских маршрутов.
Официальная группа сайта Альтернативная История ВКонтакте
Телеграмм канал Альтернативная История
Читайте также:
👉 Подписывайтесь на канал Альтернативная история ! Каждый день — много интересного из истории реальной и той которой не было! 😉