Разрабатываются принципиально новые подходы к дноуглубительным судам

В сегменте дноуглубительного флота происходит серьезное технологическое развитие. Об этом на IV Конгрессе «Гидротехнические сооружения и дноуглубление», организованном ИАА «ПортНьюс», рассказал профессор, доктор технических наук, генеральный директор Морского Инженерного Бюро Геннадий Егоров.

Так, в ноябре 2020 год компания DEME провела виртуальную церемонию имянаречения 158 метрового самоотвозного землесоса (TSHD) - газохода Bonny River с системами динамического позиционирования и динамического слежения за положением (DP/DT) с грунтовым трюмом объемом 15 016 куб. м и мощностью в 17 600 кВт.

Bonny River может работать с очень твердыми грунтами и работать на глубинах более 100 м, сочетает большую грузоподъемность с относительной малой осадкой в 8 м, выполняет «дноуглубительные работы с замкнутым контуром», в результате чего удается избежать мутности, создаваемой технологической водой, а это особенно важно в экологически уязвимых районах.

Кроме того, оптимизированная форма корпуса и двухступенчатые редуктора в пропульсионной установке значительно снижают расход топлива и связанные с ними выбросы. Имеет в классе нотации Cleanship & Green Passport. Это первый TSHD c динамическим позиционированием DP2. Спроектирован компанией C-JOB и построен Cosco Guangdong Shipyard Co, китайским партнером Royal IHC.

Это судно отражает главенствующие тенденции по оптимизации формы обводов в рамках создания концепции эффективных судов с низким углеводородным следом.

Бережное отношение к окружающей среде и естественное желание снизить расходы при выполнении основных функций приводит к поиску нетрадиционных решений в самой технологии дноуглубления.

В январе 2021 года верфь St. Johns Ship Building по контракту IHC North America построила гидродинамический земснаряд (WID) Osprey для работы в Уилмингтоне, Северная Каролина. Это техника, обеспечивающая новый тип ремонтного дноуглубления, спроектирована для перемещения наносов из основного канала с использованием гидродинамических принципов из различных участков дноуглубительных работ и позволяет естественным течениям в канале перемещать эти отложения из этих участков, сохраняя при этом сам материал в системе реки Кейп-Фир. Этот земснаряд закачивает воду объемом 4542 куб. м в час на глубину до 16,7 м, ширина одного прохода в 8,2 м при мощности всего в 566 кВт.

WID -  специальный земснаряд, в котором используются насосы с рядом сопел на широкой (обычно равной ширине судна) горизонтальной струйной штанге для распыления воды под низким давлением на  дно канала. Поданная вода разжижает наносы, эффективно преодолевая сцепление мелкозернистых, связных грунтов или внутреннее трение крупнозернистых и зернистых грунтов. Все мелкозернистые грунты - от слабоглинистых песков до жирных супесей - при таких гидродинамических условиях переходят в плывунное состояние и превращаются в густую, вязкую жидкость. Этот псевдоожиженные осадки или плывуны остаются близко к дну реки или канала, и через уклон морского дна и водные потоки стекают в более глубокие области.

Дноуглубительные работы с закачкой воды - это экономичное и экологически безопасное решение конкретных дноуглубительных работ. При проведении дноуглубительных работ с закачкой воды отложения не поднимаются с поверхности воды, и поэтому их удаление не происходит. Целью дноуглубительных работ с закачкой воды является не допустить попадание наносов в толщу воды, перемещая материал горизонтально в нижней части у дна реки или канала.

Этот процесс происходит с минимальным нарушением равновесия экосистемы. Таким образом, вместо механической транспортировки, природа сама заботится о транспортировке наносов, делая дноуглубительные работы с закачкой воды при определенных условиях очень рентабельной техникой дноуглубительных работ.

В условиях, когда отложения не загрязнены и там, где разрешено перемещение грунта обратно в его естественную среду, этот метод существенно экологичнее и экономичнее привычных методов.

Дноуглубительные работы с нагнетанием воды наиболее подходят для выемки ила, рыхлых глин и мелкого песка.

Damen предлагает переносные модульные комплекты WID для установки на подходящих судах, например, на DAMEN Multi Cat - многоцелевых рабочих судах, имеющих для этого достаточную площадь палубы.

Дноуглубительная компания Van Oord заказала два новых судна WID у Kooiman Marine Group. У испанской компании Dravo S.A., входящей в группу Van Oord, в работе уже 12 таких судов.

Дноуглубительная компания Jan De Nul получила в 2019  году первое свое судно WID Giovanni Venturi путем переоборудования на PaxOcean Shipyard (Сингапур)  из судна снабжения и ожидает еще два - Henri Pitot и Henry Darcy.

Более классические морские самоотвозные землесосы TSHD строят в соответствии со своими типовыми «линейками» ведущие производители, такие как Royal IHC и Damen. Часто при этом используется схема поставки проекта и оборудования. Примером может служить построенный на Онежском судостроительно-судоремонтном заводе в 2020 году самоходный земснаряд проекта DAMEN TSHD-2000 «Юрий Маслюков» (длина наибольшая — 80,35 м, ширина — 16,2 м, осадка при землечерпании — 5,1 м, максимальная глубина разработки грунта — 22 м, объём трюма — 2 000 куб. м, производительность грунтового насоса – 4500 куб м / час, общая мощность СЭУ -  3 750 кВт).

Китайская компания Shandong HID Dredging Equipment Company произвела с 1992 года более 600 земснарядов, в основном несамоходных. Китайская компания Jiangsu Hansel Marine только в 2021 году планирует поставить 25 несамоходных роторно-ковшовых земснарядов, близких по своим параметрам к четырем заложенным для Росморречфлота по проекту Royal IHC земснарядам проекта 93.159.

Основные характеристики  роторно-ковшового земснаряда проекта 93.159: длина - 50,00 м, ширина – 11,88 м, высота борта - 2,97 м, осадка - 1,30 м, глубина выработки грунта от 10 м до 2 м, производительность земснаряда – 900 куб. м в час.

В мировой практике создаются все более мощные и производительные земснаряды. Последние 20 лет были периодом значительного роста количества и размеров земснарядов.

Если использовать объем трюма TSHD в качестве критерия, то он увеличился с 5 000 куб. м в 1965 году до 17 000 куб. м в 1994 году, 33 000 куб. м в 2000 году и 46 000 куб. м в 2009 году (глубина выработки 155 м).

Сейчас подход к постройке новых TSHD заключается в создании более эффективных судов с бункерами объемом от 3 500 до 15 000 куб. м, с ограничением воздействия на окружающую среду.

Рост размеров фрезерных самоходных землесосов CSD в отличие от TSHD продолжается. В 2021 году компания DEME получила от Royal IHC самый большой в мире фрезерный самоходный свайно - папильонажный землесос с роторным рыхлителем «Spartacus»  мощностью 44580 кВт и размерами 164 х 43 х 10 м.

Этот уникальный проект разработан DEME, Royal IHC и Vuyk Engineering Rotterdam (на тот момент дочерней компанией Royal IHC). «Spartacus» имеет длину 164 метра  и  мощность СЭУ 44 580 кВт, что делает его самым большим и мощным CSD в мире. СЭУ включает  четыре дизеля Wärtsilä 46DF и два Wärtsilä 20DF, которые могут работать на сжиженном природном газе, дизельном топливе или мазуте. «Spartacus» стал первым CSD, работающим на СПГ. Может производить дноуглубительные работы на глубине до 45 метров, что на 10 метров больше, чем у существующих.

В основу такого роста мощностей и производительностей морских фрезерных землесосов были положены:

- самоходность, эффективно сочетающая функции перемещений и дноуглубительных работ;

- дизель-электрическая СЭУ обеспечивала более эффективную работу различных потребителей (фреза, грунтовый  и другие рабочие насосы, лебедки) и более оптимальное потребление электроэнергии;

- автоматизация систем - повышение производительности за счет лучшего контроля и мониторинга большего количества параметров;

- усовершенствование конструкции грунтового насоса повысило эффективность и сократило потери рабочего времени за счет улучшенной износостойкости и меньшим числом засоров;

- разработка усовершенствованных систем зубьев фрезерной головки и их оперативной замены;

- композитные подшипники с водяной смазкой вместо бронзовых подшипников с консистентной смазкой;

- применение износостойких с двойными стенками пульпроводов;

- загрузка более крупных самоходных барж – хопперов вместимостью 2000 – 4000 куб. м с улучшенными фендерами и швартовными устройствами;

- комфортное размещение на борту от 40 до 60 человек;

- развитие геодезической техники, включая 3D многолучевые эхолоты, быструю визуализацию результатов и возможность передачи геодезических данных непосредственно оператору земснаряда:

- обучение операторов и персонала проекта работе на тренажерах и специальных курсах дноуглубительных работ;

- применение сосуновой рамы с гибким подвесом и  с динамическим управлением, обеспечивающим активное управление продольным перемещением, углом крена и тангажем для работы на волнении;

- сокращение углеводородного следа, в том числе за счет применения СПГ.

Наконец, ведущие проектные бюро продолжают осуществлять поиск принципиальных новых решений. Компания C-Job представила концептуальный проект автономного подводного землесоса AUMD для ремонтного дноуглубления в портах. Может работать 12 часов на аккумуляторных батареях общей мощностью 16 МВт. Сравнительное исследование потребной мощности с классическим трюмным самоходным землесосом показало, что AUMD требует на 55% меньше тяги и в связи с существенным уменьшением дистанции доставки грунта от дна до трюма (с 35 до 6 метров) энергопотребление земснаряда снижается на 80%. AUMD имеет тот же объем бункера, что и традиционный земснаряд, хотя общая длина конструкции C-Job была уменьшена на 20%.

Источник: https://portnews.ru/news/309921/