Возрождение речного и прибрежного экологически чистого судоходства и судостроения

Встреча на Открытой площадке одиннадцатого 18 декабря 2014 г.

Докладчики, доклады и обсуждения Площадки, которые прошли в библиотеке им. М.Л. Кропивницкого почти в полной темноте из-за веерного отключения электричества:

​ Олег Николаевич Абрамов, инженер-кораблестроитель, изобретатель и рационализатор, специалист по оценке с докладом «Возрождение речного и прибрежного экологически чистого судоходства и судостроения на базе создания ветроэнергетической судоходной транспортной системы и ветроэлектрических судов» (с докладом Вы можете ознакомиться ниже)

​ Возвращение исторического названия Соборной площади: за и против. Модератор: Людмила Руденко-Кардаш (Возвращение площади исторического названия поддержали все участники встречи)

Доклад О.Н. Абрамова, инженера-кораблестроителя

Возрождение речного и прибрежного экологически чистого судоходства и судостроения на базе создания ветроэнергетической судоходной транспортной системы и ветроэлектрических судов.

Добрый день, уважаемые участники встречи,

Большинство знает меня как «главного земельщика», да еще и, как представил меня депутатам на то время еще и.о. городского головы Ю.И. Гранатуров при вручении мне знака за заслуги перед городом Николаевом, который не украл ни сантиметра городской земли.

На самом деле, «главным земельщиком» я никогда не был, а был два созыва председателем земельной комиссии Николаевского городского совета, начинал и проводил вместе с профильными специалистами земельную реформу в Николаеве, стал одним из первых оценщиков земель в Украине, всегда участвовал в экологических и демократических движениях. Работал в фирме «Форкис», в составе которой оценивал стоимость акций завода «Океан», земли завода «Океан», земли первых негосударственных портов, всегда боролся за справедливое отношение к заявителям на землю, к собственникам и пользователям земли – плательщикам платы за землю.

По образованию и основной работе я инженер – кораблестроитель, окончил с отличием в 1967г. корфак НКИ, занимался студенческой наукой на кафедре строительной механики корабля, был членом экипажа яхты «Антарктика», участвовал в походах по Черному морю, в том числе и первом зарубежном походе яхт г. Николаева в п. Варна Болгарии. По окончании института работал в отделе инженерных задач НВЦ, служил «трюмным» офицером на кораблях Тихоокеанского флота, где был допущенным командиром БЧ – 5 эскадренных миноносцев пр. 56 – на вахтах управлял паротурбинной установкой мощность 72 тыс. л.с., работал в ЦКБ «Черноморсудопроект», разработал первую в стране программу расчетов технико – экономических показателей транспортных судов, занимался обоснованием проектных решений, участвовал в проектировании вертолетоносца «Халзан», в проектировании и строительстве сложнейших НИС гидроакустического направления «Академик Николай Андреев» и «Академик Борис Константинов», занимался изобретательством и рационализацией, применял методы функционально – стоимостного анализа и алгоритм изобретений Г. Альтшуллера.

Работая в консалтинговой фирме никогда не разлучался с судостроением, выполнял оценки судов, заводов, цехов, технологических комплексов и т.д.

Поэтому тема выступления, как это кому то не удивительно, в сфере моих знаний и интересов.

Вот уже многие годы кандидаты в депутаты разных уровней и на разные «посты» обещают нам – николаевцам – возродить судостроение и, пуще того, кораблестроение. Ко многим из них вопрос: С чего начнем? Как говорят: ни ответа, ни привета! Учитывая, что наше судостроение «растеряло» все свои некогда имеемые «конкурентные преимущества», мое мнение возрождение возможно только на основе новых, оригинальных научно – технических достижений. Сегодня нам не «угнаться» за судостроителями востока с их 25 – 35 чел. часов на 1 т стального корпуса. У нас под 10 и боле. Нужны новые технические решения для судоходства и судостроения.

Представляю на Ваш суд следующий проект.

Мореплавание является индустрией, наиболее сильно преображающей мир. С древних времен человечество, решая различные проблемы, передвигалось по воде на гребных судах. Создав системы парусного вооружения и овладев искусством использования ветра и управления парусами ( по разным источникам от 1 500 лет до н.э. 8000 до н.э.), человечество стало иметь возможность практически неограниченных по расстояниям плаваний. С началом изготовления металлических судов и с изобретения тепловых двигателей и движителей- винтов (по разным источникам 16 …18 века), мореплаватели перестали зависеть еще и от погодных условий (в плохую погоду не следует пускаться в плавание). Результатом достижений ученых – кораблестроителей, судостроителей и специалистов морского и речного транспорта сформировались типы кораблей и судов по назначению и решаемым задачам, по типам энергетических установок, по конструктивным особенностям и применяемым для изготовления корпусов материалам. По сведениям официальных регистров судов судовладельцы в наше время (по переписи на 2011г) оперируют более чем 70 тысячами судов размерами более 1000 брт с механическими двигателями. По оценке автора, суммарная мощность установленных на них главных двигателей достигает 700 млн. КВТ, вырабатывающих за 250 суток усредненного ходового времени в году 4 200 млрд. КВТ час энергии, сжигая при этом, как минимум, 600 млн. т судового топлива на $60 млрд. При этом двигатели сжигают (52 х 600млн т) 31,2 млрд. т воздуха и выбрасывают (600 млн. т х 0,0032) 1,92 млн. т вредных веществ. С учетом миллионов малых судов эти показатели удваиваются.

Весь период использования на судах механических двигателей характеризуется активной работой ученых – машиностроителей и двигателестроителей в направлении снижении удельного расхода топлива, а ученые кораблестроители – в направлении отработки судовых форм (обводов корпуса) с целью снижения сопротивления воды движению судна, а также конструкций и форм движителей судов. За период от создания первого дизельного двигателя до настоящего времени ученым удалось сократить удельный расход двигателей с 250 г/ кВт час до 130 г/кВт час для самых эффективных двигателей. Кораблестроители отработали принципы выбора форм корпуса с минимальным сопротивлением воды движению судна, создали оптимальные по критерию минимального сопротивления корпуса судов, создали оптимальные по КПД движители судов. Над решением этих проблем в мире работали десятки институтов и тысячи ученых и инженеров, и на это потрачены огромные средства. Для мореходной практики важны даже небольшие снижения сопротивления корпуса (1% ..2%) и повышения КПД винтов. Даже незначительные достижения в этих направлениях обеспечивают многомиллионные экономии средств мореплавателям, в связи с чем деятельность ученых и инженеров в этих направлениях не остановится никогда. Повышение эффективности судов по эксплуатационным расходам и приведенным затратам на единицу транспортной работы или на единицу дохода делает суда конкурентноспособными и повышает их рыночную цену.

Понимая насколько трудно добиться какого либо значимого достижения в указанных направлениях, ученые и инженеры искали дополнительные меры, к которым можно отнести попытки вновь вернуться к использованию парусного или иного вооружения, позволяющего использовать энергию ветра в помощь паре двигатель – движитель. Но пока найти удачное конструкторское решение по легко управляемому парусному вооружению не удается и примеров успешного применения паруса на транспортных судах с механической установкой пока нет.

В семидесятые годы внимание кораблестроительной и машиностроительной научной и инженерной общественности было привлечено к попытке знаменитого океанографа – легендарного Жака Кусто использовать эффект Магнуса на судне, все же имеющем главную механическую установку. С помощью двух и более цилиндров, установленных на палубе или на надстройке, управляя их вращением и потоком воздуха от ветра судну придавалась движущая сила, и по мнению команды, эффект от применения таких парусов был значительным и превосходил эффект от обычного парусного вооружения такой же высоты. Но в мире таких судов не много, так как эффективно его можно использовать только при плавании при боковом ветре ( курсом «в половину ветра»).

Вторая половина 20 –го века характерна вниманием мирового сообщества к защите окружающей среды, в том числе и водной. Созданы всемирные организации, приняты ограничивающие судоходство и судостроение Конвенции и т.п. Но тем не менее можно констатировать, что главными загрязнителями океанов, морей и судоходных озер и рек, остаются суда с механическими двигателями. От них загрязнение вод нефтепродуктами от случайных и аварийных розливов топлив и масел, всевозможных протечек загрязненных нефтепродуктами вод, загрязнение выхлопными газами воздуха.

К примеру силовая установка дизель – электрической подводной лодки (ПЛ). В ее составе имеются дизельгенераторы, комплект аккумуляторных батарей и гребной электродвигатель. Рассчитав удельный расход топлива пересчетом, беря за базу дизельэлектричекую установку и учитывая КПД аккумуляторов и двойное преобразование электроэнергии, получим 245 г/лс час. По этому показателю такая установка уступает всем установкам, кроме паромашинной и атомной. Но для ПЛ этот показатель не так важен, как для транспортных судов.

В то же время видим, что здесь не упоминается еще один источник – экологически чистый и с неисчерпаемой энергией!

Если в этой установке заменить дизельгенератор на ветрогенератор, то затрат топлива не будет и по экономичности такая установка займет свое достойное первое место. Ветрогенератор может быть установлен на самом судне и на базовом пирсе судна. Реальность судоходства на реках такова, что имеется большая потребность в пересечении реки для людей и автотранспорта. При этом ходовое время «речного трамвайчика», например в г. Николаеве составляет для последнего сохранившегося маршрута 10 мин, а накапливать электроэнергию ветрогенератор может круглые сутки. Данный пример наглядно доказывает возможность создания такого комплекса, даже системы, в чем и есть суть проекта.

СИСТЕМА ВОДНОГО ТРАНСПОРТА “ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СУДОХОДНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА (ВЭСТ-СИСТЕМА)”.

Известные системы водного транспорта основаны на применении судов, снабженных механическими установками с применением двигателей внутреннего сгорания или двигателей с внешним подводом тепла. Такие суда являются основными загрязнителями рек, морей и океанов за счет технологических и аварийных утечек в водную среду топлив и масел (ГСМ), загрязнений воздуха т теплового загрязнения атмосферы. Экологически чистый транспорт , использующий энергию ветра, пока практического применения не получил. Парусные и парусно – моторные суда пока используются для отдыха и развлечений на воде.

Вместе с тем с совершенствованием систем электропривода, аккумулирования электрической энергии сформировался тип судна – электроход.

Электрохо́д — судно, движитель которого приводится в действие электрическим двигателем.

Основные преимущества электрического привода — возможность быстро и плавно менять скорость и направление вращения движителя (что улучшает манёвренность), низкий уровень шума и вибрации (что важно для пассажирских судов). Кроме того на дизель – электроходах дизельный двигатель работает в лучших условиях (постоянные обороты), чем на теплоходе с прямым приводом, что снижает расход топлива и увеличивает срок службы дизельного двигателя.
Одним из недостатков электроходов является сравнительная сложность силовой установки.

Источники электроэнергии для тягового судового двигателя могут быть разными, например:

​ Бортовой двигатель внутреннего сгорания. Такие суда называют дизель-электроходами, иногда их считают разновидностью теплохода

​ Бортовая турбина. Такие суда называют турбоэлектроходами.

​ Ядерная силовая установка. Такие суда являются разновидностью атомохода.

​ Внешний источник. Например, во Франции, на одном из участков канала Сен-Кантен, использовались туеры-электроходы, получавшие энергию от двухпроводной контактной сети наподобие троллейбусной, т. е. получается «водный троллейбус».

​ Аккумуляторы. В связи с малой удельной ёмкостью аккумуляторов, такие суда используются практически только в развлекательных целях.

​ Солнечные батареи. Такие суда чаще всего невелики, и пока они в основном не вышли из экспериментальной стадии. По состоянию на 2007 год, самое крупное коммерческое судно на солнечных батареях — 150-местный катамаран MobiCat.

​ Ветрогенераторы, расположенные на судне и на пирсах в районе использования судна. В случаях рельефа местности с «затенением» пирса от ветров, ветрогенератор может быть установлен не на берегу, а на месте, где имеются ветры.

​ Топливные элементы. Такими судами очевидно будут замены дизель-электроходы и, частично, суда на аккумуляторах. В частности ВМФ Германии уже используют подводные лодки на топливных элементах.

Именно комбинация элементов системы с применением ветрогенераторов и может, по мнению автора, стать основой для создания СИСТЕМЫ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА – “ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СУДОХОДНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА (ВЭСТ-СИСТЕМА)”.

Но не все так просто. Проблемами создания эффективных электроходов пока являются: малая удельная емкость аккумуляторов, длительная зарядка накопителей – аккумуляторов. Но есть и прорыв. В последние годы достаточно быстро совершенствуются аккумуляторы, применяют для хранения энергии и специальные конденсаторы, освоены методы быстрой зарядки. Добились этого автомобилестроители. Являясь постоянным пассажиром рейса «Каботажный мол – М. Корениха» я вижу множество судов. Среди них особо выделяются буксиры, которые и новые и 40 летние «ветераны» обвешаны вместо кранцев старыми автомобильными покрышками. Это не только по бедности, но и по недостатку «морской культуры». Что бы судоходы делали, если бы не было автомобильной промышленности? Плели бы кранцы! Но сегодня есть достижение автомобилестроителей, которое может обеспечить создание системы.

Открытые источники содержат информацию о наличии на рынке автомобилей с электроприводом. Особенно интенсивно автомобилестроители работают над созданием электромобилей (без комбинации с двигателями других типов) с 2006г. и уже имеются результаты от реальных автомобилей с мощностями двигателей свыше 100л.с. и запасом хода до 500км до городских автобусов вместимостью 46 пассажиров. Время зарядки батареи составляет от 5 – 8 часов, но имеются устройства, обеспечивающие «перекачку» энергии за несколько минут. По частному сообщению одного из менеджеров по поставкам автокомплектующих отдельно батарея для легкового автомобиля может стоить $10 000. Сайтов с информацией по аккумуляторным автомобилям много. Можно работать. При замене традиционной дизельной установки на аккумуляторную судно преображается: нет значительного внутреннего объемного машинного отделения (МО), нет цистерн запасов топлива и масел, нет систем МО, нет дымовых труб, нет «нефтяных» ароматов, на судне тихо, даже на ходу, и чисто. Уверен, что сформируется новая корабельная архитектура.

Вторым элементом системы – генератором энергии – является ветрогенератор, установленный на пирсе или в ветроактивной части берега вблизи пирса. Ветрогенератор выбирается по требуемой для накопления электроэнергии, достаточной для совершения требуемых рейсов судна или плавания на заданное расстояние или для нахождения в состоянии готовности к такому плаванию. Безусловно, мощность ветрогенератора должна выбираться в результате решения задачи оптимизации в зависимости от мощности и количества судов, «заряжаемых» в данной точке, режима их плавания и ветров в районе точки. Можно начать с 50 квт. В пункте зарядки кроме генераторов должны размещаться накопители электроэнергии, устройства выдачи электроэнергии на суда.

Какие суда и сколько должно быть в составе системы, или подсистемы. Какие типы судов по назначениям могут войти в состав системы? Суда системы: – пассажирские речные и прибрежные «трамвайчики» с двигателями мощностью до 300 квт, -прогулочные – экскурсионные суда вместимостью до 30 чел, – мини – паромы вместимостью до 5 легковых автомобилей и 100 пассажиров, – рейдовые разъездные катера, – лоцманские катера, – суда для развлечений на воде, – специальные суда ( стоечные и ожидающие), – и многие другие.

Бассейны: реки, водохранилища и лиманы – для перевозки пассажиров между берегами в местах отсутствия мостов на больших протяжениях, – прибрежные морские районы – перевозка пассажиров, отдых и развлечения, различные работы на водах.

Круглосуточно при наличия ветра ветрогенераторы системы накапливают электроэнергию на стационарных объектах, по накоплению – заряжают накопители судов, суда осуществляют 10 – 60 минутные переходы, по необходимости подзаряжаются на конечных или на промежуточных пирсах и причалах, и так непрерывно на протяжении навигации.

Ветроэнергетическая судоходная транспортная система с целью использования только энергии ветра для движения судов и сохранения окружающей среды от загрязнений от тепловых энергетических установок, полного исключения из состава энергетических установок судов тепловых двигателей – потребителей горючих материалов, полученных из нефти, газа или растительных культур, будет включать комплекс стационарных объектов в форме причалов и пирсов с ветрогенераторами, с накопителями электроэнергии, устройствами выдачи электроэнергии на суда, офшорных и материковых ветрогенераторов, ветроэлектрические суда, снабженные накопителями электроэнергии, и электродвигателями, обеспечивающими ход, маневрирование судна, движение судов между причалами и пирсами, устройствами управления электроэнергетической системой, обеспечивающие прием электроэнергии с причалов, пирсов, офшорных и материковых ветрогенераторов, бортовыми ветрогенераторами для пополнения судовых накопителей на переходах и стоянках.

Анализ бассейнов судоходных рек Украины, других судоходных рек запада и востока, показывает, что все они имеют пристани и причалы на расстояниях 30 – 50 и 100 километров друг от друга, что позволяет использовать ветроэлектрические суда с запасом хода до 10 часов. Анализ судов портового флота, прежнего речного флота, от общей численности которых сохранились до 10%, позволяет прогнозировать восполнение на основе новых типов. Актуальным является и создание прибрежного судоходства на основе ветроэлектрических судов и флота для развлечений на воде наших курортов. Автор осмелился спрогнозировать количество судов системы по типам

Общее количество судов оценивается примерно 400 судов 11 типов, а это уже большая судоходная компания, а создание такого флота потребует нескольких лет на проектирование и строительство и $80млн. на суда. Стоимость стационарных объектов с ветрогенераторами оценивается в $20 млн. Пока имеются ввиду суда с электрической установкой мощностью до 300 квт. на базе комплектов автомобильных батарей. В первые два года должны быть созданы некоторые стационарные объекты с ветрогенераторами, головные суда всех типов и 2-5 серийных судов, на которых можно отработать организацию системы. На пирсах и пристанях, на которых устанавливать ветрогенератор нет необходимости, может быть установлен только пост зарядки, за потребление электроэнергии с которого система будет рассчитываться взаимозачетом за сданную энергию в сеть. Общая стоимость проекта оценивается в $100 млн., а срок его выполнения в 5лет, стоимость технического проекта системы , включая строительства первых опытных демонстрационных судов оценивается в $5 млн. в 2-х годичный срок. В составе проекта будут созданы шесть демонстрационных судов путем переоборудования существующих за счет средств активных участников проекта. Остальные деньги – в Украине, в Европе, в Мире!

Безусловно данные стоимостных показателей и структуры объектов проекта будут уточняться в процессе разработки технического проекта системы. Важными элементами проекта являются:

- загрузка судостроительных и машиностроительных мощностей,

- создание новых производств – заводов аккумуляторов, ветрогенераторов, систем и устройств управления,

- минимальные затраты на эксплуатацию системы в связи с отсутствием затрат на топливо,

- сохранение окружающей среды при сравнительно интенсивном судоходстве,

- незначительные риски проекта, т.к. все элементы системы известны, достаточно глубоко изучены учеными и освоены промышленностью,

- экспортные возможности ( р. Дунай, другие реки Европы и Мира),

- новые рабочие места: 5 000 судоходная компания, 2 000 новые производства,

- более высокая культура производств,

- накопление опыта аккумуляторного транспорта с переносом на городской общественный транспорт (автобусы и микроавтобусы – подарок городу.

Реализацией данного проекта г. Николаев вернет себе репутацию «высоко интеллектуального центра Украины, Европы и Мира.

Вполне реальна организация первого в мире ветроэлектрического плавания по побережью Черного моря от п. Николаев до п. Батуми переоборудованным пассажирским судном пр. 1430, возможны и другие демонстрационные походы.

Предлагаем всем задуматься и принять посильное участие в проекте!

Следите за анонсами и читайте новости Открытой Площадки на www.newnikolaev.com.ua и www.platforma.mk.ua.

Полная версия с таблицами