Мореходство и морские науки
Морской форум 12 февраля 2008 г
 |
Приоритетные направления фундаментальных исследований и прикладных разработок в интересах обеспечения эффективности и безопасности мореплавания в дальневосточных морях РоссииОбщероссийской общественной организации «Российское научно-техническое общество судостроителей имени академика А. Н. Крылова» |
Программа составлена для включения в перечень приоритетных направлений морских исследований и ускоренного освоения критических технологий для активизации морской деятельности на Сахалине и Курильских островах, утверждаемых Президентом Российской Федерации в интересах повышения эффективности дальневосточных морских коммуникаций, освоения морских природных ресурсов и развития морских производств на Дальнем Востоке России, в том числе с учетом требований по обеспечению конкурентоспособности России в международном экономическом сотрудничестве со странами Азиатско-Тихоокеанского региона.
Основанием для составления программы является реализация постановления III съезда Российского научно-технического общества судостроителей им. академика Алексея Николаевича Крылова:
6.3. Подготовить предложения о включении в Перечень критических технологий и приоритетных направлений развития науки, техники и технологий, утверждаемых президентом РФ, морских, судостроительных технологий и технологий освоения энергоресурсов шельфа, минеральных ресурсов мирового океана и 200-мильной экономической зоны. Срок – 2008 год.
Научно-технические направления представленной программы утверждены в решениях I Научно-практической конференции судостроителей «Единение науки и практики-2007», по секции «Проектирование перспективных судов и прикладные исследования в обеспечение конкурентоспособности судостроительной продукции»:
I.3. Необходимо восстановить комплексные экспериментальные и опытовые исследования штормовой мореходности существующих и перспективных проектов судов в условиях реального морского и прибойного волнения, для режимов плавания в открытом океане и на мелководье, где ведется рыболовство и осваиваются ресурсы шельфа.
I.4. Признать необходимым развертывание широкомасштабной научно-просветительской деятельности для обеспечения общедоступности всех актуальных и проблемных вопросов мореплавания и судостроения, истории российского флота и кораблестроительной промышленности, с представлением всех материалов в сети Интернет со свободным доступом для школьников, студентов, курсантов морских училищ, морских инженеров и ученых, заинтересованных и способных к решению фундаментальных проблем морского и корабельного дела.
Определение текущего состояния и проблем активизации морской деятельности
Морские коммуникации Сахалина и Курильских островов отличаются наивысшей штормовой активностью, ледовыми условиями в зимние сезоны и отсутствием хорошо обустроенных портов-убежищ на побережье, что характерно для всех акваторий активного рыболовства и освоения ресурсов морского дна, так же как и для всех каботажных и дальних океанских маршрутов Дальнего Востока России.
Эффективность мореходства в таких условиях во многом определяется опытом хорошей морской практики ходовой вахты, морской грамотностью и смелостью судоводительского состава морских судов, которые должны опираться на системы непрерывного контроля обстановки на море и оперативную информационную поддержку всех видов морских работ со стороны морских служб и гидрометеоцентров. Реальное мореплавание в дальневосточных морях (без длительных простоев в ожидании у моря погоды) возможно только с использованием специальных проектов кораблей и судов повышенной штормовой мореходности, технические условия проектирования, форма корпуса и общекорабельная архитектура которых должны создаваться при непосредственном участии действующих дальневосточных капитанов и капитанов-наставников либо под их всеобъемлющем контролем на всех этапах проектирования.
Хорошая морская практика и конкурентоспособность океанского флота обеспечиваются повсеместным использованием новейших достижений математических и технических наук, определяющих современные технологии в тяжелой промышленности, инженерно-гидротехническом строительстве и навигационно-гидрографическом обустройстве морских акваторий, объединяемых в единый и слаженный организм морского и корабельного дела с помощью профессионализма корабельного плавсостава и морских инженеров.
В многогранной деятельности профессионалов морского дела наглядно подтверждается высказывание известнейшего российского корабела А. Н. Крылова о бесплодности морских наук без реальной практики и о пагубности морской практики без активного и широкого привлечения фундаментальных наук и научных достижений. Современное состояние морской деятельности в России характеризуется необоснованным возвышением «чистой науки», сторонящейся опыта хорошей морской практики и не допускающей к развитию морских наук собственно самих мореплавателей, профессиональная деятельность которых всегда связана с решением широкого круга сложнейших научных проблем, возникающих в сложных, ледовых и штормовых условиях плавания и активного маневрирования дальневосточного океанского флота.
Оглядываясь на исторический опыт активного развития судостроения и океанского мореплавания в России, можно отметить «золотой век самодержавия», когда по призыву императора Александра III адмирал А. И. Шестаков создал Морской научно-технический комитет, состоящий из флотских офицеров с реальным плавцензом, исключив тем самым из морской деятельности всякую возможность «изобретательства без пользы», и что незамедлительно привело к стремительному развитию российского океанского мореплавания и морских наук, а также судостроения и тяжелой промышленности России в целом.
Аналогично, в основе научно-технической политики, для ускоренного развития морской деятельности на Дальнем Востоке России, должно стать реальное единение морского и корабельного дела, восстанавливающее приоритетность фундаментальных исследований в области нестационарной корабельной гидромеханики, направленных на ускоренное решение задач судовождения действующего флота и непротиворечивое проектирование перспективных кораблей и судов, необходимых для эффективного развития дальневосточного мореходства и, как следствие, обеспечения конкурентоспособности российской судостроительной промышленности в целом.
Основные цели и задачи дальневосточной программы приоритетного развития морских наук и критических технологий для активизации морской деятельности в дальневосточных морях России.
Научно-техническое обеспечение мореходства и морской деятельности на Дальнем Востоке России в современных условиях должно обеспечивать комплексное решение проблем обустройства морских акваторий, эффективного и безопасного судовождения в сложных, ледовых и штормовых условиях плавания, а также непротиворечивого проектирования новых судов повышенной штормовой мореходности и поиска надежных и технически оптимальных решений по развертыванию морских инженерных сооружений на морском шельфе, а также научно обоснованного строительства и систематической реконструкции гидротехнических сооружений в морских портах, бухтах – укрытиях от штормов и в пунктах базирования флота и другой сложной морской техники.
Для реализации поставленных научно-технических задач формулируются ключевые направления наиболее актуальных морских исследований и практических работ по обеспечению конкурентоспособного кораблестроения и навигационно-гидрографического обустройства морских и шельфовых акваторий Дальнего Востока России:
1 – активное участие командного состава морских судов и ведущих специалистов морских служб Дальнего Востока России в разработке технических заданий и проектных решений по форме корпуса и общекорабельной архитектуре новых и перспективных кораблей и судов повышенной штормовой мореходности, наилучшим образом адаптированных к условиям мореплавания на каботажных и дальних морских коммуникациях в штормовых и ледовых условиях северной части Тихого океана, Охотского и Японского морей;
2 – постановка и решение комплекса фундаментальных математических проблем нестационарной гидромеханики корабля, необходимых для включения в состав навигационных счетно-решающих устройств для эффективного и безопасного кораблевождения в сложных, ледовых и штормовых условиях плавания, как для действующих судов, так и при поиске новых непротиворечивых технических решений с помощью экспериментов в открытом море с опытовыми моделями перспективных проектов кораблей и судов океанского флота России;
3 – создание единой автоматизированной системы контроля гидродинамического и гидрометеорологического состояния морских акваторий, поддерживающей заблаговременные прогнозы опасных морских явлений и обеспечивающей ходовые вахты флота исчерпывающей информацией для эффективного и безопасного судовождения в сложных, ледовых и штормовых условиях плавания.
4 – целенаправленная подготовка морских специалистов высшей квалификации, организация систематического повышения квалификации корабельного плавсостава и инженеров береговых служб по ключевым морским специальностям, востребованным в морской деятельности и сопутствующих морских исследованиях в интересах активизации морской деятельности и социально-экономического развития Сахалина и Курильских островов, Камчатки, Магадана и всего Дальневосточного региона России в целом.
Приоритетные направления морских научно-технических исследований для повышения эффективности мореплавания и безопасности морских работ
Морские коммуникации и морские ресурсы дальневосточных морей являются стратегически важным элементом жизнеобеспечения и социально-экономического развития Дальнего Востока России. Эффективное развитие морской деятельности и рачительное использование морских ресурсов создает фундамент для всех видов дальневосточных морских производств, развития промышленности и социальной сферы, что особенно актуально в условиях конкурентного международного сотрудничества с быстроразвивающимися странами Азиатско-Тихоокеанского региона.
В настоящей программе рассматриваются и обосновываются только те перспективные морские работы и исследования, по которым имеется научный задел и вполне значимые научные достижения, позволяющие оценить практические результаты планируемых работ для ускоренного развития морской деятельности на Дальнем Востоке России.
Среди наиболее приоритетных морских исследований необходимо выделить главные направления, обеспечивающие эффективное и экономически оптимальное развитие морской инфраструктуры, морских коммуникаций и освоения морских ресурсов дальневосточных морей.
Поддержание и эффективное развитие морских коммуникации требует скорейшего проведения большого комплекса экспедиционных, опытовых и аналитических исследований штормовой мореходности существующих и новых перспективных проектов кораблей судов, предназначенных для эксплуатации в условиях дальневосточного штормового волнения и ураганных ветров, для режимов плавания в открытом океане и на мелководьях, где ведется активное рыболовство и осваиваются природные ресурсы шельфа1.
1 Решение I секции «Проектирование перспективных судов и прикладные исследования в обеспечение конкурентоспособности судостроительной продукции» (п. 3) I конференции судостроителей «Единение науки и практики-2007», приуроченной к III съезду НТО Крылова.
Экспериментальные исследования планируется провести на боевых кораблях и гидрографических судах ТОФ, в ходе которых должны быть накоплены и систематизированы данные для построения компьютерных экспертных систем, оценивающих ходкость и качку по результатам предыдущих наблюдений за динамикой корабля в аналогичных погодных условиях. В состав создаваемого штурманского счетно-решающего комплекса планируется включение точных математических моделей для получения оценок гидростатической и гидродинамической постановки корабля на штормовую волну с заданными характеристиками, а также задействовать аналитические расчеты параметров качки и рыскания с использованием методов идентификации параметров систем дифференциальных уравнений движения корабля под воздействием регулярных и групповых структур штормовых волн трохоидальной природы.
Основу аналитических исследований составляет разработка новых вычислительных моделей нестационарной гидромеханики корабля и реализация серии вычислительных экспериментов для оценки воздействия морского волнения на ходкость и качку корабля в открытом море, на мелководных банках и в прибойной зоне близи побережья. Верификацию численного моделирования гидро- и аэродинамических процессов для новых и перспективных проектов кораблей и судов, в условиях их плавания на интенсивном морском волнении, планируется выполнить путем сравнения с телеметрическими измерениями качки и ходкости опытовых радиоуправляемых моделей в условиях интенсивного волнения открытого моря и в прибойной зоне вблизи побережья, а также на регулярном волнении в опытовом бассейне Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.
Планом предусматриваются наиболее актуальные исследования по следующим направлениям:
– проведение морских экспедиционных исследований на кораблях ТОФ и ГС ТОФ с целью сбора данных и последующего внедрения штурманских счетно-решающих комплексов для информационной поддержки выбора курса и скорости штормового плавания или обеспечения безопасности штормования корабля;
– разработка и внедрение в практическое использование специализированного математического обеспечения для аналитической и экспертной оценки мореходных качеств корабля в штормовых походных условиях на акваториях дальневосточных морей России (лаб. морских исследований СахГУ);
– экспериментальное исследование мореходных качеств опытовых моделей кораблей и судов в условиях плавания на интенсивном волнении, в том числе с целью поверки результатов вычислительных экспериментов с конкретными вариантами оптимизированной формы корпуса и общекорабельной архитектуры кораблей и судов повышенной мореходности и различного назначения (лаб. морских исследований и морской полигон Таранай СахГУ).
Приоритетное направление исследований обосновывается необходимостью комплексного гидродинамического обследования всех шельфовых и прибрежных акваторий, бухт и портовых гаваней Сахалина и Курильских островов с целью построения автоматизированной системы для заблаговременных прогнозов опасных морских явлений, позволяющей обеспечивать эффективное и безопасное ведение морских работ; устойчивое функционирование сложных морских и гидротехнических инженерных сооружений, а также всепогодное каботажное мореплавание и присутствие вспомогательного и спасательного флота в акваториях освоения ресурсов сахалинского шельфа.
Ключевым направлением исследований представляется реализация специальных математических моделей, построение вычислительных экспериментов и компьютерных вычислительных систем для моделирования штормовой гидродинамики океана и воздействия длинноволновой составляющей колебаний уровня моря на береговые и морские инженерные сооружения. В результате анализа гидродинамического режима рейдовых акваторий и морских портов Сахалина и Курильских островов ожидается определение прибрежных акваторий и морских заливов для укрытия судов и морской техники при поступлении штормовых предупреждений, а также разработка специальных инженерных решений по реконструкции гидротехнических сооружений с целью уменьшения интенсивности собственных колебаний уровня моря и экстремальных течений (тягунов) у причалов и на внутренних рейдах морских портов.
Обоснование достоверности и точности численного моделирования длинноволновых гидродинамических процессов планируется выполнить с помощью специальных прибрежных наблюдений за динамикой уровня моря при прохождении штормов, в том числе в удаленных морских акваториях, а также в результате экспедиционных наблюдений за динамикой судов на поверхности моря в широком диапазоне периодов длинных и трохоидальных морских волн, позволяющих оценить процессы трансформации прибрежной зыби в сейшевые колебания уровня моря и морские течения вблизи открытого побережья, внутри морских заливов, в закрытых бухтах и портовых гаванях.
В результате комплекса приоритетных исследований планируется создание технических условий для практического внедрения в морскую практику автоматизированных систем прогноза опасных морских явлений, мониторинга и контроля больших по площади морских акваторий с использованием судовых автоматизированных метеопостов, измерителей углов и ускорений качки, а также высокоточных навигационных средств для регистрации мгновенных перемещений корабля на взволнованной поверхности моря. В этом случае судовые измерительные средства и метеостанции могут быть задействованы также и для решения навигационных задач, связанных с анализом состояния моря, атмосферы и мореходности корабля, в том числе с автоматическим использованием обобщенных данных из береговых морских служб обеспечения безопасности мореплавания, что и является ключевым условием повышения эффективности дальневосточных морских коммуникаций в целом, с непременным условием обеспечения безопасности ведения морских работ на шельфе и штормового плавания на каботажных маршрутах Сахалина и Курильских островов.
Активизация морской деятельности на Сахалине и Курильских островах требует подготовки морских специалистов и морских инженеров высшей квалификации, а также постоянного повышения квалификации всех ведущих морских специалистов для обеспечения решения на современном уровне всех актуальных морских научно-технических и производственных задач, с учетом реальных условий мореходства и освоения морских ресурсов в сложных, ледовых и штормовых условиях дальневосточных морей России.
Настоящая морская профессиональная подготовка возможна только в случае задействования в академических программах и в учебных практиках опытных капитанов-наставников и морских инженеров, имеющих многолетний плавценз безаварийного командования морскими судами и реальный опыт организации и проведения морских работ и исследований.
Для организации морских работ на Сахалине и Курильских островах в настоящее время остро ощущается нехватка квалифицированных кадров, имеющих классическое морское техническое образование, ориентированное на решение актуальных научно-технических проблем и выполнение морских производственных работ в особо сложных условиях дальневосточных морей России.
Настоящей программой предполагается организация подготовки морских инженеров-исследователей на базе Сахалинского государственного университета и Холмского филиала Морского государственного университета им. адмирала Г. И. Невельского.
Ключевые предметы академического курса специального образования:
1. Математика, физика, химия и общетехнические дисциплины в объеме программы технического университета, с расширенным изучением методов прикладного математического моделирования и вычислительной математики.
2. Гидромеханика, теория и проектирование корабля и морских гидротехнических сооружений. Мореходные качества, управляемость и маневрирование судов в сложных, ледовых и штормовых условиях плавания.
3. Конструкция и прочность корпуса корабля, технология кораблестроения и строительства прибрежных и морских инженерных сооружений. Инженерно-техническое обустройство морских коммуникаций и акваторий активного рыболовства и освоения морских ресурсов.
4. Навигационно-гидрографическое обеспечение морских портов и дальних морских коммуникаций. Автоматизированные системы кораблевождения и управления движением судов, географические информационные системы.
5. Морская гидрометеорология, системы прогноза и предупреждения об опасных морских явлениях. Методы автоматического анализа данных о состоянии окружающей среды, реализация вычислительных экспериментов при моделировании сложных задач гидромеханики корабля, океана, атмосферы и гидродинамических процессов их взаимодействия.
6. Морское и портовое дело, основы кораблевождения в сложных, ледовых и штормовых условиях плавания в открытом море, на прибрежных фарватерах и мелководьях.
7. Международное морское право и российское законодательство о морской деятельности и рыболовстве.
8. Основы организации производства и управления в судостроении, торгового мореплавании и морском рыболовстве.
Высокий профессионализм в сложнейших вопросах морского и корабельного дела обеспечивается исключительно в случае вовлечения молодежи в морские клубы и студии морского технического творчества с самого раннего возраста, где в дискуссиях с авторитетными морскими наставниками и корабельными инженерами, в том числе на морских сборах и в военно-технических состязаниях молодежи, создается основа для целенаправленного изучения школьных курсов математики и физики, а впоследствии и профессионального образования с глубоким пониманием сути и практического предназначения морских наук.
Важнейшей составляющей морской научно-просветительской деятельности является постоянная работа над современными научно-просветительскими, военно-историческими и техническими изданиями по морским тематикам, ориентированным для массового использования в целях самообразования молодежи, в том числе и в обязательном порядке на начальных этапах подготовки будущих морских специалистов. Широкомасштабная научно-просветительская деятельность в современных условиях требует также самого активного использования электронных средств массовой информации, в том числе ресурсов сети интернет, где возможно наиболее полное представление технической информации и обеспечение общедоступности всех актуальных и проблемных вопросов современного мореплавания и судостроения, истории Российского флота и кораблестроительной промышленности, со свободным доступом для школьников, студентов, курсантов морских училищ, морских инженеров и ученых, заинтересованных и способных к решению фундаментальных проблем морского и корабельного дела (п. I. 3).
В планах 2008 г. Сахалинского отделения РосНТОС им. А. Н. Крылова утверждены следующие общественно-значимые направления научно-организационной деятельности, научно-технические и научно-просветительские мероприятия:
– проведение Сахалинской региональной научно-технической конференции «Мореходство и морские науки» на базе СахГУ 12–13 февраля 2008 г.;
– участие в организации и проведении научно-практической конференции «Единение науки и практики» и приуроченного к ней расширенного заседания Центрального правления РосНТОС им. А. Н. Крылова в г. Владивосток в октябре 2008 г. на базе факультета кораблевождения ТОВМИ, судоводительского и судомеханического факультетов МГУ им. адм. Г. И. Невельского и Морского института ДВГТУ;
– проведение научно-технических совещаний по проблемам активизации морской деятельности на Сахалине и Курильских островах при участии научного отдела СахГУ, Холмского филиала МГУ им. Г. И. Невельского, морских служб и служб капитанов портов Сахалинской области;
– активизация работы по информационному наполнению сайта «Наука» – www.ShipDesign.ru новыми научно-техническими и военно-историческими материалами о морских исследованиях и морской деятельности на Сахалине и Курильских островах.