Научно-исследовательское судно
"Космонавт Георгий Добровольский"

УДК 629.564.2

 

РОЛЬ ЦКБ "БАЛТСУДОПРОЕКТ" В СОЗДАНИИ КОРАБЛЕЙ - ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

 

Д.Г.Соколов, Б.П.Ардашев, Ю.И.Рязанцев

Судостроение № 7, 1995 г.

 

В связи с намечавшимися в 1959 г. запусками в СССР серии автоматических межпланетных станции возникла необходимость создания плавучих (корабельных) измерительных пунктов (КИП) с целью исключения так называемых глухих витков станций вне зон видимости наземных измерительных пунктов. Для решения этой задачи были привлечены сухогрузные суда торгового флота "Краснодар" и "Ильичёвск" - теплоходы довоенной постройки и новый сухогруз "Долинск" (водоизмещением 8800 т) [1], [2].

На этих судах была размещена наземная раднотелеметрическая аппаратура с соответствующими антеннами и приборы системы единого времени. Для решения аналогичных задач к этим судам присоединился в 1962 г. танкер "Аксай" (водоизмещение 5 000 т), способный к тому же снабжать топливом и пресной водой КИПы, находящиеся в море. В 1965-1966 гг. суда "Краснодар" и "Ильичёвск" были заменены новыми судами "Бежица" (водоизмещение 17 000 т) и "Ристна" (водоизмещение 8 750 т). И начальный период эти суда космической службы (СКС) по своим качествам оставались собственно сухогрузными судами. Их переоборудование не затрагивало основ конструкции судна, и после окончания задач по обеспечению космических полетов они возвращались в торговый флот и могли использоваться как грузовые. Дольше других по своему новому назначению эксплуатировались суда Долинск" - до 1975 г., "Ристна" - до 1976 г. и "Бежица"- до 1977 г. Эксплуатация первых КИП помогла уточнить требования, по которым создавались плавучие пункты следующего поколения.

Развитие отечественных программ по исследованию ближнего и дальнего космоса потребовало создания для обеспечения космических полетов специальных судов, большинство которых проектировалось в ЦКБ "Балтсудопроект": это однотипные СКС "Кегостров", "Моржовец", "Боровичи", "Невель" (водоизмещение 6 100 т), построенные в 1967 г.; флагман СКС "Космонавт Юрий Гагарин" (водоизмещение 45 000 Т), вступивший в строй в 1971 г.; однотипные СКС "Космонавт Владислав Волков", "Космонавт Павел Беляев", "Космонавт Георгий Добровольский" и "Космонавт Виктор Пацаев" (водоизмещение 8950 т), вошедшие в строй в 1977-1979 гг.; спущенное на воду в 1991 г. СКС нового поколения "Академик Николай Пилюгин" (водоизмещение 16 280 т), строительство которого на ГП "Адмиралтейские верфи" приостановлено из-за отсутствии финансирования заказчиком.

Перечисленные СКС строились в Санкт-Петербурге (Ленинграде), кроме судов "Кегостров" и "Моржовец" (Выборг). Только два СКС созданы по проектам других бюро - это "Космонавт Владимир Комаров" (водоизмещение 17 850 т) и "Академик Сергей Королев" (водоизмещение 21 250 т).

Проектные характеристики отечественных СКС приведены в таблице:

 

Наименование	"Моржовец" (1967 г.)	"Космонавт Владислав Волков" (1977 г.)	"Космонавт Владимир Комаров" (1967 г.)	"Академик Сергей Королев" (1970 г.)		"Космонавт Юрий Гагарин" (1971 г.)		"Академик Николай Пилюгин" (спуск на  воду 1991  г.)
Класс Регистра	УЛ*Р 4/1 С	КМ*Л1 [1]	Л*Р 4/1 С	ЛЗ* 4/1 С [2]		ЛЗ*Р 4/1 С экспедиц.	КМ*Л1 [2] А2 спец.назн.
Длина  между перпендикулярами, м	113.0	113.0	140,0	167.9		214,0	150,0
Ширина, м	16.7	16,7	23,0	25,0		31,0	24,0
Высота борта на миделе, Н	8.3	10,8	14,8	15.7		15,4	12.3
Осадка средняя, м	4.67	6,56	8.60	7,93		8,50	6,64
Водоизмещение полное, т	6100	8950	17850	21250		35400- 45000**	16280
Скорость, уз	15.6	14,7	15.8	17.5		18,0	17.5
Автономность, сут	90	90	120	120		130	120
Дальность плавания, мили	9000	16000	19000	22500		20000	20000
Численность экипажа и экспедиции, чел.	89	139	239	307		348	212
Главные двигатели:
тип	Дизель 9ДКРН 50/110	Дизель 9ДКРН 50/110	Дизель 6ДКРН 74/160	Дизель 8ДКРН 74/160-2		Турбина ПТУ-ТС-2	Дизель 6ДКР11 42/136-10
мощность, кВт	3825	3825	6620	8826		13975	2x2850
Количество валов	Одновальное с ВФШ						Двухвальное с ВРШ
Мощность   электростанции, кВт	1500	2490	3600		4200	7500	6400
Холодопроизводнтельность, тыс. ккал/ч	720	1150	1800		3300	5700	3200
Количество ярусов корпуса	1-нос, 3-корма	4	5		5	4	4
Количество   непроницаемых отсеков	7	7	15		13	10	13
Балласт, т:
твердый	0	1230	1560		0	0	0
постоянный жидкий	209	377	0		1209	9500	160
жидкий принимаемый	975	0	0		993	10790	0
Судно, положенное в основу создания	Лесовоз	Лесовоз	Сухогруз		Сухогруз	Танкер	Новый спец. спроектир. корпус

 *) Судно "Моржовец" и однотипные суда "Боровичи", "Невель", "Кегостров" исключены из состава флота в 1990 г. СКС "Космонавт Владимир Комаров" сменило назначение и переоборудовано в аэрокосмический центр экологии в 1990 г.
**) Водоизмещение полное включает массу постоянного жидкого балласта ок. 9600 т, необходимого для обеспечения мореходности при наличии высокорасположенных 4-х антенн диаметром 25 и 12 м. В рейсе балласт принимается дополнительно по мере расходования запаса топлива и воды при 6-месячной  автономности.

 

Все СКС по выполняемой функции при работе с космическими объектами, оборудованию и размерам условно делятся на малые (водоизмещение примерно до 12 тыс.т) и универсальные (водоизмещение более 12 тыс. т). На малых устанавливается меньший состав оборудования, но решают они более узкий круг задач - прием из космоса телеметрической и научной информации, обеспечение радиопереговоров с экипажами космических кораблей и орбитальных станций. На универсальных может быть размещен практически весь комплекс радиотехнических средств, характерных для наземного (стационарною) измерительного пункта. С их помощью можно передавать команды и программы для управления полетом, измерять параметры движения космического аппарата, принимать телеметрическую и научную информацию, вести радиотелефонные и радиотелеграфные переговоры с космонавтами, т. е. полностью заменить наземный измерительный пункт.

Малые СКС отличаются от универсальных не только по своим размерениям, но и по архитектурно-конструктивному исполнению. На малых СКС возможно обеспечение только одноотсечного стандарта непотопляемости, они не имеют продольных переборок и подруливающих устройств. Кроме того, характеризуются меньшей численностью экипажа и экспедиции, а также и автономностью. Построенные по проекту ЦКБ "Балтсудопроект" первые четыре однотипных КИП типа "Кегостров" (рис. 1) относились к малым СКС. С целью сокращения сроков и стоимости создания они были построены в корпусах серийных лесовозов и могли выполнять две основные функции: принимать телеметрическую и научную информацию и поддерживать двухстороннюю связь с космонавтами. Радиотелеметрическое, связное, научное и другое оборудование размещалось в 10 лабораториях. Достойно выполнив свои задачи, они были списаны в 1990 г. из состава флота как устаревшие.

Самое крупное СКС "Космонавт Юрии Гагарин" (рис. 2) относится к универсальным и по размерениям, и архитектурному облику не имеет себе равных в мире. Судно создано при значительной унификации корпуса, главной энергетической установки и с частичным использованием ряда судовых систем танкера типа "София", что позволило сократить сроки его постройки и стоимость. Это СКС может работать одновременно и независимо с двумя космическими объектами, осуществляя передачу команд, траекторные измерения, телеметрический контроль, двустороннюю телефонную и телеграфную связь с космонавтами, прием из космоса научной информации и телевизионных изображений. Сеансы связи могут производиться с космическими объектами, находящимися на околоземных орбитах, с лунными станциями и межпланетными станциями, совершающими полет к Марсу и Венере. На судне установлено 75 антенн, среди них две сверхкрупные параболические диаметром 25 м и две диаметром 12 м. Общее число лабораторий 86.

Судно имеет высокие мореходные качества, оборудовано пассивным успокоителем качки, в котором в качестве рабочей жидкости используется забортная вода. Оно оснащено подруливающими устройствами (два крыльчатых движителя в носу и один в корме), установленными внутри корпуса в поперечных сквозных каналах. Включение подруливающих устройств- дистанционное из рулевой рубки.

Четыре однотипных судна тина "Космонавт Владислав Волков" относятся к малым СКС. По названным выше причинам они, как и СКС типа "Кегостров", созданы в корпусах лесовозов с сохранением прежней энергетической установки. Суда оснащены универсальной телеметрической системой, принимающей информацию от всех существующих типов береговой телеметрической аппаратуры. СКС могут принимать телеметрическую и научную информацию одновременно от двух космических объектов. Всего на судне 50 приемных и передающих антенн различного назначения, среди них главная антенна для приема сигналов из космоса, состоящая из четырех параболических зеркал диаметром 6 м, объединенных в общую конструкцию. Оборудование на судне размещено в 25 лабораториях.

К моменту постройки судов появились более совершенные и более компактные модификации основных космических и обеспечивающих их систем, развились методы машинной обработки телеметрической информации и автоматического управления командно-измерительными системами. Суда насыщены современными средствами радиотелеметрии, информационно-вычислительной техники и машинной обработки данных, новейшими средствами места положения, связи и т. п. Оставаясь в рамках задач малых судов космической службы, эти СКС являлись значительным шагом вперед в развитии КИП. На рис. 3 показан СКС "Космонавт Владислав Волков".

Проблемы создания СКС на базе корпусов транспортного флота, связанные с решением вопросов вместимости, остойчивости, непотопляемости, стабилизации, балластировки, предопределили создание СКС нового поколения в новых специально для них спроектированных корпусах [3].

Заложенный в 1988 г. на ГП "Адмиралтейские верфи" СКС нового поколения "Академик Николай Пилюгин" (рис. 4) спроектирован на класс Регистра КМ*Л1 [2] А2 (специальное назначение) [4]. При этом двухотсечный стандарт непотопляемости обеспечен по требованиям для пассажирских судов.

Теоретический чертеж специально спроектированного корпуса характеризует скеговая корма, позволившая повысить пропульсивный КПД, улучшить остойчивость судна, разместить МО в кормовой части, а также облегчить дифферентовку судна за счет смещения в корму центра величины. Остойчивость судна удовлетворяет требованиям правил Регистра и обеспечена рациональным выбором главных размерений (В/Г=3,6) и формы его корпуса без приема твердого балласта и необходимости балластировки судна в рейсе с одновременным обеспечением требуемых параметров по качке без применения успокоительных устройств. На судне предусмотрена возможность приема ок. 1100 т. жидкого балласта в чисто балластные (резервные) цистерны.

На СКС размещен лабораторный комплекс общей площадью ок. 3000 м2. На открытых палубах установлены 11 крупногабаритных антенн, из которых наибольшие имеют диаметр 12 м.

Главная энергетическая установка - двухвальная с гребными винтами регулируемого шага. Главные двигатели производства Брянского машиностроительного завода по лицензии фирмы "Бурмейстер и Вайн" имеют малый расход топлива, составляющий 177±7 г/кВт.ч. Для обеспечения возможности маневрирования в дрейфе, узкостях и при работе по решению целевых задач на судне установлены средства активного управления: в носу - два подруливающих устройства, в корме- выдвижная поворотная колонка, а также используются главные двигатели, работающие на ВРШ. Основное управление средствами активного управления осуществляется с помощью системы, размещенной в рулевой рубке.

Обеспечение судовождения осуществляется с помощью навигационного комплекса "Альбатрос-Н", за счет возможностей которого и ледовых усилении судна расширен диапазон географических широт возможного использования судна по условиям плавания, составляющий 65° с.ш. и ю.ш. (у судов - аналогов 60°). На судне предусмотрены резервы на модернизацию в части нагрузки масс, остойчивости, резерва площадей лабораторного комплекса и объема жилых помещений.

Одной из сложных научно-технических и медико-биологических задач является поисково-спасательное обеспечение космических полетов. С этой целью создан поисково-спасательный комплекс, предназначенный для поиска, обнаружения места посадки или приводнения космического аппарата, оказания первой помощи космонавтам и доставки их и спускаемых аппаратов в назначенные пункты. Два корабля измерительного комплекса (КИК) поисково-спасательной службы (ПСС), которые как и СКС участвуют в обеспечении космических программ, были спроектированы в ЦКБ "Балтсудопроект". Это КИК нового поколения "Маршал Неделин" (водоизмещение 25 000 т), построенный в 1983 г., и однотипный корабль "Маршал Крылов", вступивший в строй в 1990 г. (рис. 5). Корабли построены на ГП "Адмиралтейские верфи". Они созданы в специально для них спроектированных корпусах и имеют аналогичные или близкие к указанным для СКС нового поколения преимущества.

КИК нового поколения - это двухвинтовые корабли с развитыми надстройками, мощным лабораторным комплексом общей площадью более 4000 м2 и антенным комплексом, насчитывающим более 100 антенн различного назначения, из которых более 10 крупногабаритные. Корабли оборудованы вертолетными площадками и ангарами для двух вертолетов. Для вылова спускаемых аппаратов и подъема их на борт корабли оборудованы, кроме вертолетов, специальным тралом, установленным на борту корабля. Повышение маневренности кораблей обеспечивается двумя подруливающими устройствами в носу и двумя выдвижными движительно-рулевыми колонками в корме.

Корпуса судов спроектированы с ледовыми усилениями на класс Морского Регистра на категорию Л1. Остойчивость кораблей и непотопляемость при двухотсечном стандарте непотопляемости обеспечены рациональным выбором главных размерений и формы корпуса при незначительном количестве твердого балласта, укладываемого во второе дно. Предусмотрена возможность приема жидкого балласта в специальные балластные цистерны. Общая стабилизация кораблей обеспечивается двухуровневой пассивной успокоительной цистерной, в которой в качестве рабочей жидкости используется топливо из состава судовых запасов. Для прокладки кабельных трасс и трубопроводов побортно под главной палубой предусмотрены сквозные непроницаемые коридоры, устроенные у продольных переборок в сторону бортов, что позволило отказаться от сальников при проходе магистралей.

При проектировании всех корабельных измерительных пунктов, учитывая их длительное пребывание в море, ЦКБ "Балтсудопроект" уделяло большое внимание вопросам обитаемости. Экипаж и члены экспедиции размещались в удобных каютах. На универсальных судах, с учетом их размерений, размещены салоны отдыха, библиотеки, читальные залы, кинозалы, спортзалы, плавательные бассейны.

В период проектирования от КИП первого поколения до нового ЦКБ совершенствовало вопросы обеспечения остойчивости, непотопляемости, балластировки, стабилизации, позиционирования, маневренности и других качеств судов и кораблей, предназначенных для вышеупомянутых целей. Тщательно отрабатывались формы корпуса судов нового поколения и их конструктивное внутреннее деление непроницаемыми конструкциями. Рассматривались и решались вопросы оптимальной главной энергетической установки применительно к каждому типу нового судна. Совершенствовался навигационный комплекс КИК. Оснащенность судов новым современным оборудованием увеличилась в несколько раз.

Особенностью проектирования и строительства КИП является одновременность проектирования судна с проектированием и созданием устанавливаемого на них оборудования, которое, как правило, является индивидуальным и должно отвечать условиям работы в морс. Разработчиками устанавливаемого оборудования наряду с предприятиями судостроительной промышленности являются многочисленные предприятия машиностроительной, радиотехнической, электронной и других отраслей промышленности. Все это приводило к определенным трудностям как при проектировании, так и при строительстве КИП.

По мере освоения новых образцов оборудования и частичного изменения исходных данных, связанных с отработкой образцов нового оборудования, требовалась, в свою очередь, корректировка рабочей документации. Это затрудняло осуществление проектирования в сквозную цепочку "проектирование- производство" на ЭВМ и требовало повышенного внимания к состоянию нагрузки масс в процессе разработки рабочей документации и строительства судов. С целью выявления оптимальных направлений проектирования КИП в ЦКБ постоянно обобщался как отечественный, так и зарубежный опыт их проектирования, строительства и эксплуатации. Совершенствовались методики проектирования. Совместно с Регистром уточнялись национальные и международные правила, формализующие требования к безопасности этих судов.

При глубоком внимании со стороны ЦКБ как генерального проектанта и всех участников сложившейся кооперации соразработчнков в стране за относительно короткий срок был создан уникальный флот нового направления, как правило, превосходящий по всем основным показателям зарубежные образцы.

Приобретенный ЦКБ опыт создания КИП привлекает внимание и зарубежных стран. Так, КНР в процессе создания своих новых корабельных измерительных пунктов не раз обращалась за консультациями к специалистам ЦКБ и проводила переговоры о возможности участия наших специалистов в создании новых КИП КНР.

В качестве опыта эксплуатации отечественных КИП можно выделить участие в 1992 г. КИК ПСС "Маршал Крылов" в обеспечении международной программы "Космический перелет Европа-Америка-500", когда указанный КИК великолепно провел операцию по поиску и эвакуации космического аппарата "Ресурс-500". Понимая положительные стороны находящегося в постройке СКС нового поколения "Академик Николай Пилюгин", Европейское космическое агентство выразило заинтересованность принять участие в завершении его строительства.

Отмеченные тенденции указывают на то, что при расширении международного сотрудничества по освоению космоса перспективные КИП могут обеспечивать не только национальные, но и международные космические программы, и деятельность ЦКБ, накопившего большой опыт создания КИП, при этом может получить новое направление.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Безбородов В.Г., Жаков А.М. Суда космической службы. Л.: Судостроение, 1980.
2. Космический флот и управление космическим полетом (под редакцией А.М.Жакова). С.-Петербург: Судостроение, 1992.
3. Рязанцев Ю.И. Архитектурно-конструктивные особенности судов космической службы и их учет при проектировании. Судостроение. 1990. № 3.
4. Ардашев Е.П., Рязанцев Ю.И. Новое судно космической службы "Академик Николай Пилюгин" Судостроение. 1992. № 10.