Д-р Стефка Кантурска: Безпилотните кораби в морето скоро ще бъдат реалност

 Д-р инж. Стефка  Кантурска е преподавател във Висшето военноморско училище във Варна „Н. Й. Вапцаров“.– Д-р Кантурска, защо в момента изследователите работят по създаването на безпилотни кораби?

– Преди няколко години в морската индустрия настъпи технологичен пробив, свързан с развитието и усъвършенстването на компютърните системи за мониторинг и управление на корабите от разстояние. Разработени са иновативни решения във връзка с внедряването на безпилотните и дистанционно управлявани транспортни системи, които трябва бързо да намерят приложение в съвременното корабоплаване.

Компанията Rolls-Royce, известна с луксозните си автомобили, планира да създаде безпилотни морски кораби, които ще се управляват с помощта на сложни триизмерни интерактивни монитори, холограми и дронове от наземни центрове, отдалечени от морето. Тези кораби няма да се нуждаят от нито един човек на борда и ще се използват предимно за транспортирането на товари.

Според компютърните специалисти цялата необходима технология, която може да осигури автономна навигация, вече съществува. В преходния етап ще видим хибридна технология, съчетаваща самостоятелна система за контрол на корабите с елементи на дистанционно управление.

– Кога се очаква пускането на първите безпилотни плавателни съдове?

– Очаква се  първите дистанционно-управляеми товарни кораби да бъдат пуснати до 2020 г., а напълно автоматизирани плавателни съдове ще се внедрят до две десетилетия.

Плимутският университет в Англия възнамерява да построи автономен безпилотен кораб, който през 2020 г. ще преплува Атлантическия океан. Морският съд ще  получи дългото название “Автономен  изследователски кораб “Мейфлауър” в чест на едноименния кораб, който преди 400 години превози първите британци до Северна Америка. Корабът без екипаж ще използва алтернативни източници на енергия, както и навигационен софтуер. В открития океан той ще събира данни за климатологията, океанографията и метеорологията.

– Какви иновативни решения предлагат корабните дизайнери?

– Транспортирането на насипни товари, на нефт и на контейнери по море е ключова логистична функция, свързана с използване на големи товарни кораби, които създават екологични трудности.

Съществува  реална възможност  за преодоляването им благодарение  на една нова технологична  идея, свързана с намаляване на вредните газове. Известно е, че когато корабът  е над водата, значително се намаляват загубите  от триене. Този факт е подтикнал норвежките корабни дизайнери да проектират кораб със специален корпус, по-точно със специална обтекаема от ветровете форма.

Целта е по подобие на самолетните крила при обтичането от флуидите да се генерира подемна сила. Точно тази сила ще държи кораба над водата. Формата е внимателно подбрана така, че високите бордове да приличат на платна, обтичани от вятъра, което ще облекчи работата на двигателя.

Двигателят ще работи с втечнен природен газ, вместо с дизел, което трябва да намали разхода на гориво до 60%, а вредните емисии – с 80%.  Мощен бордови компютър ще определя оптимален маршрут въз основа на метеореологични данни. По такъв начин корабът ще заема най-удачния ъгъл спрямо вятъра, така че да се осигури максимална полза от алуминиевия корпус. Плавателният  съд, разработван по иновационната  технология, се очаква да се  появи през 2019 г.

– Какви са предимствата и евентуално недостатъците на първите безпилотни съдове?

– „Безпилотните“  кораби  предлагат безпрецедентна  гъвкавост и оперативна ефективност. Те нямат нужда от каюти или открита палуба, а липсата на екипаж и животоподържащи системи ще ги направи много по-евтини и освен това ще увеличи пространството за полезни товари.

Роботизираните кораби ще намалят работните места в тази сфера, а с намаляването на екипажа се очаква и намаляване на разходите. Тези плавателни съдове ще бъдат по-безопасни и по-ефективни, тъй като се премахват по-голямата част от човешките грешки, а също рисковете, свързани с лоши метеорологични условия и пирати.

По отношение на недостатъците – необходими са скъпа апаратура и добре подготвени специалисти от изцяло нов тип, способни да наблюдават и управляват кораба от брега. Според някои анализатори ползите са съмнителни, тъй като спестените разходи няма да оправдаят инвестициите, необходими за обезопасяване на автоматизираните безпилотни кораби.

Международната федерация на транспортните работници, наброяваща 600 хил. души, е против освобождаването на обслужващия екипаж, защото винаги могат да възникнат непредвидени ситуации, въпреки дублирането и защитата на корабните системи.

В момента експертите обсъждат и други теми, като връщането на ветроходните кораби за превоз на товари и създаването на „плаващи“ градове в морето.

– Какви са другите значими промени в корабостроенето, какво можете да откроите като тенденция?

– Такава тенденция е усъвършенстването на корабите с електрическо задвижване. При тях електрическата енергия се получава от дизел-генераторни агрегати, които са с по-малка мощност в сравнение с дизеловите уредби на корабите с традиционно механично задвижване.

Идеята е възникнала преди повече от 100 години. Първият в света електроход, който представлявал катер с гребни колела вместо гребен винт, е създаден от академик Борис Семенович Якоби през 1836 г. Гребните колела се завъртали от електродвигател. Поради малката мощност на първите акумулатори скоростта достигала едва 1,5 възела.

С появата на киселинните оловни акумулатори през 1883-1884 г. започва постепенното развитие на електрозадвижването във военния флот. Гребните електрически уредби започнали съществено да превъзхождат чисто механичните задвижвания и електрозадвижването навлиза и в гражданския флот.

През втората половина на 20 век гребните електрически уредби вече се внедряват масово на ледоразбивачи, на транспортни и риболовни кораби. С използването на електрозадвижването става много разпространено.

Съвременният  етап на развитие се характеризира  с усъвършенстването на електрическите  генератори  и двигатели, с нарастването  на мощностите им и с разширяване  на възможностите за регулиране  на техните честоти  на въртене.

Днес оптимално решение за електрозадвижването на кораба представлява гребна електрическа уредба за променливо напрежение не по-ниско от 6,3kV и с непосредствено преобразуване на честотата. Това са т. нар. системи  Azipod, които са успешно внедрени от началото на 80-те години в корабоплаването. Това задвижващо устройство позволява на плавателния съд да се върти около вертикалната ос във всички посоки, т. е. на 360 градуса с помощта на руля, както и придвижване във всяка избрана посока, което не е възможно при конвенционалната задвижваща система.

– За какъв тип кораби се използват тези системи?

– Системата Azipod e индустриален стандарт за корабната индустрия. Това са съвременни системи за задвижване на кораби, разположени извън корпуса в кърмовата част на кораба.

Използват се при ледоразбивачи, влекачи, фериботи, круизни кораби, както и за динамично позициониране на сондажни кораби и плаващи платформи.

С този тип задвижване са например първият круизен кораб Carnival Elation от клас „фантазия“ на туристическата компания Carnival Cruise Line и танкери, поръчани за Fortun Oil & Gas. Последните са предназначени за използване в тежки ледови условия за превозване на нефт през Северно море и са така проектирани, че могат да се движат с кърмата напред при големи ледове и нормално (с носа напред) в чиста вода.

Такива са и серията кораби Vantage, построени от германската корабостроителница Meyer Werf за круизната компания Royal Carribean.

С времето новата концепция постепенно се разширява и развива.

В момента над 70 съвременни круизни кораба в света са снабдени със системи Azipod – например корабите Oasis оf the Seas и Allure оf the Seas, доставени съответно през 2009 и 2010 г.

От същия клас круизни кораби е гигантът, наречен Harmony of the Seas – най-големият круизен ферибот в света, пуснат в експлоатация през лятото на 2016 г. Той е изграден в корабостроителниците STX в Сейт Назар, Франция.

През януари 2016 г. бе спуснат на вода първият танкер от „ледения клас“, предназначен за транспортиране на сгъстен природен газ от Сибир към Европа и Азия. Това е най-мощният в света ледоходен танкер, построен от южнокорейската компания Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering (DSME).

– Какви са предимствата на електрозадвижването?

Предимствата са много, например подобрена маневреност, намаляване на финансовата тежест за поддръжка и ремонт, включително разходите за целия жизнен цикъл на съоръженията, намаляване на шума на борда, икономия на гориво и редукция на емисиите.

Но сложните конструкции на гондолите, на преобразователите и на електрическите табла, повишените разходи за труд при експлоатация и ремонт все още ограничават широкото приложение на електроходите.

– Как се отразява внедряването на тези системи на околната среда?

– Проблемите, свързани със замърсяването на околната среда вследствие емисиите на парникови газове от корабните енергетични уредби, съществуват още от момента на появяване на първия кораб с топлинен двигател.
Техническите разработки, насочени към осигуряване на ефективността на корабните енергийни системи, трябва винаги да бъдат съобразени с изискванията на Международната морска организация (International Maritime Organization — IMO) за запазване на чистотата на моретата и въздуха.

През 2003 г. IMO прие резолюция за съкращаване на емисиите парникови газове от корабите. Те бяха включени в новата редакция на Международната конвенция за предотвратяване на замърсяването от корабоплаването и влязоха в сила през 2013 г.

Това наложи коренно преосмисляне на подхода за повишаване на ефективността на корабните енергетични уредби. Заговори се за внедряването на комплексна оценка на всички аспекти, влияещи на енергетичните показатели на кораба.

През юни 2013 г. Европейската комисия предприе първата стъпка към намаляване на емисиите на парникови газове от корабоплаването. Тя предложи законодателство, с което ще се изисква от собствениците на големи кораби, които използват пристанищата на ЕС, да извършват мониторинг и да изготвят доклади за годишните емисии на въглероден диоксид от корабите. Предлага се правилата да влязат в сила от 1 януари 2018 г.

Внедряването на системите за електрозадвижване е един от начините да се намалят емисиите на вредни газове, тъй като с тях отпада необходимостта да се монтират мощни дизелови двигатели.

– Има ли други иновативни проекти, в които се използва електрозадвижване?

– The Sea Orbiter е океански изследователски кораб, проектиран във Франция.  Строителството започна  в края на 2014 г.  Подобно на космически кораб той всъщност  представлява  мобилна изследователска станция, разположена под повърхността на океаните. Станцията ще има лаборатории, работилници, жилищни помещения.

На височина от 5 и 13 метра  в горната част на кораба  ще са разположени две наблюдателни  площадки. На долната се предвижда  да бъде капитанският мостик, а на горната – зона за научния персонал. Двигателите  също се намират над водата, което трябва да осигури ефективното  им функциониране. При това те  ще осигуряват електроенергия  за двата основни електродвигателя, разположени под водата.

По този  начин относно задвижването си  корабът е обичаен  дизелово-електрически хибрид. Само че в качеството на гориво е планирано използването на биодизел, а енергийните нужди на екипажа и учените ще се осигуряват от слънчеви батерии.

Корабът ще гази на дълбочина не повече от 30 метра, но за него допълнително са предвидени роботи, управляеми чрез кабели, които може да достигат на 100 метра дълбочина и традиционни пилотируеми и безпилотни дълбоководни апарати, чрез които изследванията може да се правят на 600 метра дълбочина. Въпреки вертикалната ориентация SeaOrbiter е устойчив на вълнението благодарение на разположените в дъното цистерни с питейна вода и гориво. В хода на тестовете в басейн SeaOrbiter е издържал дори на 15-метрови вълни. Стойността на научния кораб не би трябвало да надвиши 43 млн. долара при обща цена на проекта 52,7 млн. долара.

– Какви други промени да очакваме?

– Особено перспективно направление  в развитието на електрозадвижването  на корабите представлява практическото  прилагане на ефекта  свърхпроводимост, който позволява да се създадат  електромеханични уредби с криодвигатели.

Свръхпроводимите  двигатели и  генераторатори ще позволят при  танкери и сухотоварни кораби  да се освободи 15-20% от полезния обем на плавателния съд. Намаляването на шума и отличната виброакустика ще изменят съществено методите  за проектиране и експлоатация  на  такива плавателни съдове.

Техническите характеристики и  енергийните показатели на корабите  със свръхпроводящи машини  ще  покрият разходите по изграждане  на криогенните системи.

Източник: www.investor.bg