Некоторые особенности проектирования исследовательского судна

6. Исследовательское судно как единый инженерный комплекс

До второй половины XX в. исследовательское судно лю­бого назначения рассматривали как транспортное средство или платформу для размещения исследователей, аппаратуры и оборудования. Такая точка зрения, в известной мере, была обусловлена низким уровнем развития наук, на основе которых изучался Мировой океан, а также примитивной конструкцией приборов, работающих на принципах механики. Эти приборы били созданы независимо от конкретных судов и условий их эксплуатации. Исследовательские работы в океанах проводили преимущественно в летний период, в условиях тихой погоды, во время эпизодических экспедиционных плаваний на случайных судах.

Первыми исследователями океанов были моряки-практики, использовавшие для исследований судовые устройства или временные устройства, созданные из подручных материалов силами команды. Такой примитивный исследовательский комплекс можно било легко установить на любом подходящем судне, не снижая точности выполняемых исследований. Для проведения океанографических и гидрографических исследований зачастую использовали военные корабли и гражданские суда, которые после выполнения научных заданий возвращались для работы по основному назначению. Разумеется, в это время не могло существовать органической связи между конструкцией и архитектурой корпуса и устанавливаемым исследовательским комплексом.

С расширением проблем, решающихся океанологией, и общим развитием техники появились новые исследовательские приборы, работающие на более сложных принципах. Этот процесс внес радикальные изменения в вопросы взаимодействия частей исследовательского судна, его судовой части (корпус, механизмы, устройства и системы) и научном комплексом (исследовательская аппаратура, специальные лебедки, краны, специальные системы и т. д.).

Рассматривая современное исследовательское судно в действии, т. е. в процессе его работы в океане, невозможно четко определить, где кончается собственно судно и начинается исследова­тельский комплекс. Возникли сложные связи и зависимости между отдельными частями исследовательского судна, складывается устойчивая система связей или, точнее, структура исследователь­ского судна.

Нередко мореходные и маневренные качества судна, а также его конструктивные элементы оказывают решающее влияние на выполнение современных исследовательских работ в океане. Например, судно, не обладающее высокими мореходными качествами, не может вести исследования в свежую погоду, резкая и порывистая качка на волнении исключает возможность успешно работать с точной исследовательской аппаратурой, научная аппаратура вообще не будет функционировать, если не обеспечить по­дачу необходимого электропитания с точной стабилизацией его характеристик, ненадежная работа штурманской аппаратуры вызовет большие трудности при определении места судна в океане, что нарушит четкую систему ведения научных исследований; на режимах микроклимата в помещении электронных вычислительных машин приведет к перебоям в работе приборов и к обесцениванию получаемой океанологической информации.

Эти примеры подтверждают, что исследовательское судно невозможно рассматривать как элементарное транспортное средство, как платформу для размещения океанологов и их аппаратуры. При проектировании необходимо исходить из того, что исследова­тельское судно любого назначения представляет сложный инженерный комплекс:

Такой метод проектирования находит применение в современном судостроении, благодаря чему удается значительно снизить вес и обьем, а следовательно, и стоимость постройки и эксплуатации судов.

Схему проектирования современного исследовательского судна можно представить в общем виде, она состоит из ряда подсистем и элементов.

Подсистемы (рис. 3) органически связаны между собой. Ни одна подсистема не может самостоятельно решать поставленные перед исследовательским судном комплексные задачи по изучению Мирового океана. Только вся система, действующая в целом, способна обеспечить успех исследований.

При замене некоторых элементов подсистем всю систему можно использовать по новому назначению. Например, замена траловой лебедки глубоководной обеспечивает проведение геологических исследований в океане, а установка соответствующего грузового, крана дает возможность проводить операции с глубоководным обитаемым аппаратом и т.п. С изменением комплектации исследовательских приборов изменяются исследовательские возможности судна как системы. Для возможности указанной замены оборудования необходимо при проектировании предусматривать унифицированные конструкции и узлы креплений.

В процессе проектирования и постройки судна слаженное взаимодействие всех подсистем должно быть обеспечено с наименьшими материальными затратами.

Как это видно на рис. З, каждая подсистема включает ряд взаимодействующих элементов, причем их количество и технические характеристики зависят от назначения судна.

Например, подсистема «Управление средствами сбора, преобразования, хранения, поиска и выдачи научной информации» со держит следующие элементы: датчики, размещенные на судне, опущенные в воду за борт, буксируемые, установленные на дне океана, автономные разового действия, а также датчики, размещенные на аэрозондах и на приданных вертолетах, буях и глубоководных аппаратах (1); осциллографы, самописцы, а также системы контроля и проверки достоверности полученных данных (2); проводную связь, радиосвязь, гидроакустическую и другие виды связи для передачи информации от датчиков и ввода ее в электронные счетные машины или устройства; цифровые и аналогичные электронные счетные машины и устройства (3).

В подсистему «Управление океанологическими устройствами и системами» входят: специальные лебедки, дуги, кран-балки, океанографические краны, откидные площадки и т. п. (4); гидравлические и электрические приводы специальных океанографических устройств (5); устройства дистанционного контроля за работой лебедок, дуг, кранов и пр. (6); проточные, спускные и другие спе­циальные системы (7).

В подсистему «Управление лабораториями и их оборудованием» включены: площади лабораторий и рабочих мест (8); размещение лабораторий на судне (9); оснащение лабораторий исследовательской аппаратурой и оборудованием; внутрилабораторная связь и сигнализация; внутрилабораторные транспортные средства (10),

Подсистема «Управление внешней связью» состоит из следующих элементов: аппаратуры радиосвязи в комплексе, который обес­печивает выполнение задач, поставленных перед судном (11); аппаратуры гидроакустики, лазера, аппаратуры радиолокации и других видов внешней связи и наблюдения (12); аппаратуры и при­боров службы единого времени (13).

В подсистему «Управление движением судна» входят: энергетическая установка (14) и автоматизированное управление судовой энергетической установкой; судовая электростанция (15); вспомогательные механизмы (16).

В подсистему «Управление судовождением и маневрами» входят: штатные штурманские приборы (77); приборы для точного определения места судна в море (18); рулевое и подруливающие устройства (19).

К подсистеме «Управление стабилизацией» относятся: успокоительные цистерны разных типов (20); устройства местной стабилизации (21);прочие типы успокоителей качки (22).

В подсистему «Управление вспомогательными средствами» включены: корпус, надстройка, общее расположение в соответствии с требованиями эксплуатации судна (23); общесудовые системы, устройства и оборудование судна (24).

В процессе проектирования необходимо стремиться к максимальной универсализации каждой подсистемы и каждого элемента. Желательно, например, чтобы электронные вычислительные машины обслуживали не только группу приборов по обработке полу- чаемой информации, но и энергетическую установку, системы, устройства; гидравлическая система била единой и обслуживала всех судовых потребителей; система автоматики предусматривала комплексную автоматизацию всех механизмов и устройств с единым центром управления и др. Только при таких условиях воз- можно сокращение личного состава на судне и повышение надежности всей системы в целом.

При проектировании исследовательского судна должны найти отражение следующие вопросы:

• механизация всех работ, выполняемых на судне; -у- максимальная автоматизация управления механизмами и устройствами с дистанционным управлением; предельная простота, миниатюризация, компактность, универсальность и повышенная надежность всех элементов системы;

• снижение шумности, вибрации и других помех до обоснованных уровней;

• стандартизация и унификация механизмов, устройств, кон­структивных узлов ы оборудования судна;

• обеспечение ремонта судна силами личного состава при длительном отрыве от береговой базы;

• возможность дополнительной установки новых типов исследовательской аппаратуры без значительных переделок;

• экономичность постройки судна и особенно его эксплуа­тации.

Такой подход к проектированию исследовательских судов позволит повысить их эффективность.