Эксперт № 24 (2013)

Тогда же, в 1970-х, рассказывает Виктор Малышевский, была создана теория фрагментации, практическое использование идей которой привело к созданию нового класса хладостойких сталей (в 2000–2003 годах в рамках выполнения проектов «Металл» и «Магистраль»). Любопытно, что когда в 2003 году министр промышленности и науки Андрей Фурсенко инициировал запуск «Металла» в серии других важнейших инновационных проектов, предвидя скорую востребованность его результатов, многим заявленная тема казалась неким технологическим анахронизмом, пролоббированным металлургами. Но «Металл», как и последовавшая за ним в 2007 году «Магистраль» оказались очень перспективными и в части материаловедения очень тонкими прорывными работами мирового значения. «Прометей», объединив усилия с несколькими научными металловедческими школами и металлургическими заводами, разработал целую гамму материалов (в том числе необходимые сварочные материалы и технологии) с пределом текучести от 270 до 690 мегапаскалей, с удвоенными по сравнению с существующими отечественными и зарубежными аналогами характеристиками по хладостойкости, качеству и технологичности при сварке. Эти материалы имеют большой запас коррозионной стойкости, сопротивление усталостным разрушениям, динамическим воздействиям.

Партнером «Прометея» в проекте «Металл» выступили компании «Северсталь» (принадлежащий ей Череповецкий металлургический завод после развала СССР и ухода украинских заводов специализируется на производстве как раз хладостойких сталей) и ОМЗ «Спецсталь». После реконструкции на Ижорском заводе прокатного стана-5000 «Северсталь» приступила к производству широкоформатного листа, необходимого для строительства крупных корпусов судов, самоподъемных буровых и стационарных платформ. С пуском стана-5000 на Магнитогорском металлургическом комбинате (ММК) производственная база изготовления хладостойкой стали расширилась.

Платформа «Приразломная» металлоемкостью 75 тыс. тонн полностью изготовлена из материалов, разработанных «Прометеем», причем часть конструкций выполнена с применением новых сталей. Из этих же материалов построена платформа «Арктическая». Чтобы избежать износа платформ от соприкосновения с льдом и чтобы ледоколы могли ходить в тяжелых льдах без частых ремонтов корпусов, в «Прометее» разработали технологию так называемой плакированной двухслойной стали. Ее опробовали на самом современном атомном ледоколе «50 лет Победы», принятом в эксплуатацию в 2007 году, и на той же «Приразломной», создав на ней ледовый пояс, обеспечивающий сорокалетний срок службы. Разработки петербургских ученых получили признание и у мировых лидеров строительства платформ: Норвегия создает три многофункциональные платформы Moos Maritime для работы в арктических условиях из материалов и на основе технологий «Прометея».

Разработав технологию термомеханической обработки с использованием интенсивной пластической деформации, в «Прометее» научились получать очень высокие значения прочности и в то же время пластичности, вязкости и хладостойкости, которые при традиционном легировании при повышении прочности, наоборот, снижаются. Происходит это потому, что при особых условиях пластической деформации структура материала измельчается до наноразмеров (200–300 нм), что и определяет такие высокие характеристики.

Особенно ярко эти свойства проявляются в трубных сталях, разработанных в рамках проекта «Магистраль», — они намного превышают существующий мировой уровень. Технологию производства штрипса (стальной полосы — заготовки для труб) из таких материалов обкатали на стане «Северстали», а сами трубы начали выпускать на Ижорском трубном заводе. Позже производство штрипса было освоено и на ММК, а в Челябинске запустили еще один трубный завод. В итоге разработки «Магистрали» позволили полностью избавиться от импорта, а заполярный газопровод Бованенково—Ухта протяженностью 1100 км и частью проходящий по дну залива Карского моря стал первой транспортной системой в стране, полностью построенной из отечественных хладостойких труб. К тому же новая технология оказалась дешевле, так как за счет наноструктурирования материала удалось снизить использование дорогих легирующих металлов. Кроме того, говорит Виктор Малышевский, возможности технологий, полученных при реализации проектов «Металл» и «Магистраль», еще далеко не исчерпаны. Основные преимущества новых конструкционных сталей и сплавов в том, что возможно создание новых сочетаний потребительских свойств материалов с унифицированным химическим составом за счет регулирования в них доли наноструктуры не только для судостроения и производства труб, но и для более широкого промышленного применения.

Заполярный флот

Центральную роль в технологическом освоении Арктики, безусловно, играют создатели морской техники. Технологии для экстремальных условий Севера, прежде всего связанные с ледовыми качествами судов, моделируются, создаются и проходят обкатку в ведущем российском научном центре кораблестроения и морской техники ЦНИИ им. академика А. Н. Крылова. Ни один военный корабль, ни одно гражданское судно или морская платформа не могут быть спущены на воду без проведения комплекса испытательных работ, математических расчетов и натурных испытаний на экспериментальных стендах и в технических лабораториях центра. Его единственный аналог в мире — Тейлоровский центр в США, основной конкурент крыловцев во время холодной войны. В последние годы Крыловский центр становится средоточием ключевых арктических технологических компетенций, от научных разработок до конструирования собственно техники и проектного инжиниринга, собирая вокруг себя основных игроков в этой области.

Генеральный директор Крыловского центра Андрей Дутов мечтает о российском арктическом центре

Арктический флот Советского Союза был самым большим в мире, по объемам перевозок и эксплуатационным возможностям он намного опережал другие страны — в значительной степени это было обусловлено передовыми научно-техническими и производственными возможностями советских разработчиков. В конце 1979 года вышло знаковое постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР о переходе на продленную, вплоть до круглогодичной, навигацию в Арктике. Это решение, по словам генерального директора Крыловского центра Андрея Дутова , дало значительный толчок дальнейшему развитию арктического флота. Уже в то время, рассказывает Дутов, ЦНИИ им. Крылова начал перспективные проработки совместно с ЦКБ «Айсберг», например ледокола «Лидер» с ядерной силовой установкой 110 МВт, вдвое превышающей энергетику существующих ледоколов типа «Арктика». Но настали непростые для нашей страны времена, и дальше первых проработок дело не пошло. Депрессия 1990-х — начала 2000-х нанесла огромный ущерб судостроительной промышленности.

Примерно с середины 2000-х отрасль начала оживать. Крыловский центр участвует в подготовке важнейших государственных документов, направленных на улучшение состояния российского судостроения в нише наукоемких судов и морской техники, предназначенных для эксплуатации в экстремальных ледовых и гидрометеорологических условиях арктического шельфа и Северного морского пути. Это нашло отражение в Стратегии развития судостроительной промышленности на период до 2020 года и на дальнейшую перспективу, принятой в 2007 году. Более конкретным документом, который ставил ключевыми задачами освоение шельфа, Северного морского пути и судоходства по внутренним водным путям в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока, а также создание концептуальных проектов новой морской техники, стала ФЦП «Развитие гражданской морской техники на 2009–2016 годы». Программа вводит понятие научно-технического задела как основного технологического движка развития отрасли, отдельные направления которой: материаловедение, технологии энергетики, машино- и приборостроение — интегрируются конкретно для решения этих задач. В отношении развития военного кораблестроения действует другая ФЦП — «Развитие оборонно-промышленного комплекса на период с 2011-го по 2020 год». Благодаря этим программам крыловцы смогли начать строительство двух опытовых бассейнов, включая ледовый (его введут уже в этом году), самых современных в мире в области создания морской и ледостойкой техники. Моделирование корпусов в подобных бассейнах позволило, к примеру, за счет оптимизации геометрии обводки корпуса почти в полтора раза увеличить проходимость во льдах ледоколов нового поколения по сравнению со старыми при той же энергетике. Крыловский центр провел модернизацию почти всей существующей экспериментальной базы, пополнив ее новыми измерительными системами, и создал мощный вычислительный кластер.

В конце прошлого года правительство утвердило госпрограмму «Развитие судостроения на 2013–2030 годы», которая была разработана Минпромторгом совместно с Крыловским научным центром. «При подготовке этой программы мы закладывали принцип, — рассказывает Андрей Дутов, — который исключает дублирование работ в части создания научно-технических заделов (НТЗ) по обеим федеральным программам. Ведь в значительной мере этот задел един для создания и военного корабля, и гражданского судна — море или лед воздействуют на объект, не различая, что он везет: сжиженный газ или ракетные установки». Для ВМФ выделено шесть базовых технологических платформ, для гражданских целей — семь, то есть, говорит Дутов, научно-технический задел создается не абстрактно, а применительно к конкретному объекту, циклу работ для определенной платформы. В части материаловедения, например, разработчик композиционных материалов с очень высокой удельной прочностью будет заниматься не ими вообще, а применительно к платформе «скоростное пассажирское судно». Ледоколы или буровые платформы из композита строиться не будут, здесь нужны хладостойкие стали, но не стали вообще, а специальные, принятые к разработке. «Мы хотим взять за основу, — продолжает Андрей Дутов, — существующие достижения и создать решения, которые их разовьют и улучшат, и разработчики, предлагающие свои технологии в копилку научно-технических заделов, должны доказать, как эти решения повлияют на улучшение интегральных показателей и индикаторов. В этом случае уже на начальной стадии создания требуемого объекта у проектанта окажется в наличии необходимый научно-технический задел». Очевидно, что создание и складывание в копилку НТЗ лучших в России арктических разработок означает некую интеграцию с производителями таких технологий, и эта технологическая уния должна стать своеобразным залогом, обеспечивающим проектанту сложного объекта внимание заказчиков в преддверии более активной фазы освоения Арктики.

Заместитель директора ГНЦ ««Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» Александр Данилов считает, что плавание во льдах должно быть умным

Крыловцы давно шли к созданию такого объединенного проектно-инжинирингового центра. Еще в конце прошлого века Крыловский центр присоединил к себе ЦКБ «Балтсудопроект», в сотрудничестве с которым было подготовлено несколько технических проектов, по которым уже построены платформы «Полярная звезда» и «Северное сияние», дизель-электрические ледоколы «Москва» и «Санкт-Петербург», научно-экспедиционное судно «Академик Трешников», а ряд других объектов еще стоит на стапелях. В прошлом году Крыловский центр включил в свой состав ЦНИИ судовой электротехники и технологии и приобрел у Росимущества около 60% акций ЦКБ «Айсберг». Это конструкторское бюро разработало проекты всех построенных в стране атомных ледоколов. В прошлом году на Балтийском заводе по проекту «Айсберга» был заложен новый двухосадочный атомный ледокол (набирая воду в балластные емкости или, наоборот, выпуская ее, судно способно работать и на глубинах, увеличивая свою проходимость в тяжелых ледовых условиях, и в мелководье устьев сибирских рек). Объединенными силами крыловцы создали еще целый ряд концептуальных проектов судов арктического пользования. Это буровое судно для арктического шельфа, суда для перевозки сжиженного нефтяного газа и газовозы для транспортировки сжатого природного газа, платформы различного назначения и др. Со следующего года в рамках федеральной целевой программы начнутся предметные проработки концептуальных проектов атомного ледокола типа «Лидер», на очереди четырехкорпусный ледокол, способный создать во льдах проход шириной 55 метров для проводки крупнотоннажных танкеров.

Теперь Крыловский центр планирует конвертировать технологический потенциал своих активов, в ледовых делах близкий к монополизму и подкрепленный наличием квалифицированного научного персонала, экспериментальной базой, концептуальными и техническими проработками, в Арктический центр. Новое образование, по словам Андрея Дутова, должно стать конкурентным участником мирового рынка инжиниринга в судостроении, нацеленным на создание технологически сложных объектов для работы в Арктике «под ключ». Арктический центр, надеется Дутов, превратится в бизнес-структуру, которая оттянет на себя заказы прежде всего отечественных сырьевых и судоходных компаний, которые могли бы быть направлены зарубежным корпорациям. Оставляя за собой полное обеспечение заказов морской техники собственной проектно-инжиниринговой поддержкой, Арктический центр планирует привлекать для строительства партнеров из Объединенной судостроительной компании и других отечественных производителей. В то же время в Крыловском центре считают целесообразным и партнерство с зарубежными судостроителями. Их услуги потребуются в случае загруженности наших производителей морской техники (например, сейчас они загружены оборонными заказами), к тому же, считают крыловцы, они необходимы для восполнения и последующей локализации отсутствующих в России технологий и компетенций.

Умное плавание

Александр Данилов , заместитель директора Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ), рассказывает, что на его институт была возложена задача гидрометеорологического обеспечения мореплавания в арктических морях одновременно с созданием Северного морского пути, ставшего с 1930-х годов фундаментом фактически всей советской деятельности в Арктике, охватывавшей и военную, и гражданскую сферы. Одной из главных целей научной работы была организация системы сбора данных о ледовой обстановке и метеорологической информации, на основании которой делался прогноз ледовой обстановки, так как направление движения льдов на 70% зависит от ветра. Дело в том, что суда и различные инженерные сооружения для освоения ресурсов арктического шельфа подвержены рискам негативных последствий воздействия гидрометеорологических и ледовых факторов. Наибольшие сложности морской технике создают как раз ледовые условия: это и собственно льды, и их сжатие, и интенсивный дрейф. Опасны и отдельные ледовые образования: айсберги, торосы, стамухи (севшие на мель или образовавшиеся на мелководье большие льдины).