Главная Архив номеров N-15 июнь 2007 Диалог экспертов: проектирование корабля как "приближение к горизонту".
 

Авторизация



Диалог экспертов: проектирование корабля как "приближение к горизонту". Печать

ОТ РЕДАКЦИИ. Это нечто новое в традиционной журналистике. Обычно такой жанр практикуется на телевидении. И все же. Вместо того, чтобы брать два интервью, мы сэкономили время, предоставив двум специалистам, в равной степени владеющим темой, обсудить актуальные вопросы между собой. Получилось предметно и жестко. И достойно серьезнейшего внимания.
Участники диалога: В. А. Дубровский (В.Д.), д.т.н., специалист в области проектирования многокорпусных судов, автор монографий Multi Hull Ships, 2001; Ships With Outriggers, 2004; Small Water-plane Area Ships, 2006.
В.П. Соколов (В.С.), к.т.н., специалист в области гидродинамики и проектирования скоростных судов, ст. науч. сотр. Кафедры Проектирования судов СПбГМТУ, ген. директор, гл. констр. ООО «БАЛТТЕХНОПРОМ»

 

В. Д.: В последние десятилетия развитие вооружения, систем наблюдения и связи надводных боевых кораблей шло настолько высокими темпами, что у многих кораблестроителей создалось мнение, что совершенствование самого корабля как платформы уже не требуется. Но это иллюзия. Например, опыт арабо-израильских конфликтов показал, что существенное преимущество в скорости позволяет катеру или кораблю выбрать благоприятное место и время ракетного удара - или успешно уклониться от ответного удара, а потому обеспечивает победу в борьбе с более тихоходным противником даже при близких или одинаковых системах вооружения. С некоторых пор в ТЗ на перспективные корветы и фрегаты развитых стран включаются требования скорости полного хода не 25- 30 узлов, как было до сих пор, а 40-50 узлов.
В.С.: Согласен с Вами, однако думаю, что причина того, что Вы называете «иллюзией» - в ином. Организации и лица, принимающие решения при создании новых кораблей, не замечают прогресса в совершенствовании свойств самого корабля потому, что не хотят его замечать. И сложившееся положение вещей в отечественном кораблестроении позволяет это делать. А то, что вновь создаваемые корабли - «вчерашний день», никого не волнует. Смешалось всё - и косность, и корысть. Тут и пресса сразу же порадует обывателя сообщением о новой «победе» отечественной науки и техники. Тут и Военно-морские начальники заявят о необходимости пополнения флота хоть чем-нибудь. А в профильном НИИ ВМФ, где, казалось бы, должны были искать новое сами и поддерживать поиски других, Вам солидно обоснуют старые догмы, рассматривая корабль только в роли участника глобальной ядерной войны по сценарию «выстрелил - и - погиб». Я неоднократно слышал от его сотрудников беспомощные сентенции типа: «От ракеты не убежишь», - и т. д. Им вторят наши славные проектанты и судостроители, которым надо поскорее, и без головной боли, «освоить» выделенные бюджетные средства. А там… Хорошо ещё, что Бог спасает от конфликтов на море…Ведь в недавнее время наши сухопутные, не нюхавшие пороха, генералы получили в Чечне жесткое напоминание, чего стоит их «боеготовность». Случись такое на море - результаты были бы намного горше…
В. Д.: Они и без конфликтов достаточно горькие…
В.С.: Добавлю: а иногда и весьма конфузные. Помните случай на Дальнем Востоке, когда наш пограничный корабль двое (ДВОЕ!) суток преследовал и не мог настичь заурядную шхуну японских браконьеров. Пришлось вызывать авиацию…
В. Д.: Но давайте вернёмся к технике.
Уже в настоящее время стало неизбежным расширенное использование на перспективных кораблях весьма эффективного авиационного вооружения, включая беспилотные летательные аппараты. В частности, это требует значительных площадей на верхней палубе.
Как повышение скорости, так и применение авиации, требуют улучшения мореходных качеств перспективных надводных кораблей малого и среднего водоизмещения, особенно - на высоких скоростях. Также всегда остаётся актуальной задача повышения мореходности для улучшения условий труда и отдыха, т.е. эффективности работы экипажа.
В.С.: Безусловно. Вы перечислили актуальные направления совершенствования боевых надводных кораблей.
В. Д.: Повышение требований к перспективным кораблям заставляет, в частности, пересмотреть сегодняшнюю организацию их проектирования; сегодня этот процесс состоит в основном в более или менее удачном введении поправок в характеристики прототипа. Хотя за рубежом более широко применяются прямые расчёты характеристик с помощью ЭВМ, всё же и там существенная часть исходных данных является статистикой по построенным кораблям. Таким образом, если ориентироваться на доминирующее в настоящее время проектирование по прототипу, то в завтрашний проект мы закладываем характеристики заведомо вчерашних кораблей.
С другой стороны, в последние годы получена масса разнообразной информации по кораблям принципиально новых типов, в основном - многокорпусным, которые могут обеспечить существенное совершенствование тактико-технических качеств по сравнению с традиционными. Однако у кораблей новых типов обычно нет достаточно близких прототипов, так что прогнозировать характеристики приходится прямыми расчётами при вариации соотношений главных размерений.
К сожалению, современный процесс проектирования не позволяет использовать все возможности развития флота, предоставляемые современной наукой и мировым практическим опытом коммерческого использования судов новых типов.
В.С.: Надо менять и алгоритм принятия решений на проектирование и постройку кораблей, и последовательность самого процесса проектирования.
Начнём с разработки ТЗ. Специалисты, которые его составляют, конкретизируют технические решения и размерения до такой степени, что какой- либо оптимизационный поиск просто становится невозможным. Мне возразят, что как раз они-то перед составлением ТЗ и выполняют этот оптимизационный поиск. Но позвольте спросить, каким образом? На базе статистики по построенным кораблям?
За примерами далеко ходить не надо. Меня поразила статья на юбилее одного НИИ. В ней с гордостью рассказывалось о проектном оптимизационном исследовании, где варьировался коэффициент общей полноты корабля в диапазоне 0, 62 - 0,64. Согласитесь, в таком диапазоне мало что меняется. В это же время, если бы поиск осуществлялся в широком диапазоне изменений параметров корпуса, характеристики ходкости и мореходности БНК можно было бы существенно улучшить. Например, новый российский корвет мог бы «бесплатно» добавить в скорости к своим теоретическим 26 узлам ещё 5 практических (+19%)! А мореходность? Можно было бы снизить амплитуды килевой качки почти в полтора раза. И это при той же принципиальной компоновке. А что мы имеем сейчас? В 6-балльный шторм у корабля подобного же класса продольная качка такова, что он выскакивает из воды чуть ли не до миделя! Какие уж тут боевые действия? Ну разве что на бумаге…
Подводя итоги, отметим, что уже после стадии ТЗ, как правило, остаётся мало простора для совершенствования корабля. Как говорят, «ребёнок с водой» уже выплеснут.
Рассмотрим теперь, как рождаются перспективные разработки в КБ.
Ну, прежде всего, они сориентированы на то, чтобы не слишком отличаться по параметрам от параметров в уже упоминавшихся тех. заданиях заказчика. Далее. В КБ, конечно, читают зарубежную периодику и по ней могут следить за развитием кораблестроительных идей. Однако отслеживать зарубежные успехи по глянцевым картинкам - не означает быть на современном уровне. Те проектные исследования, на которые могут ссылаться наши оппоненты, ни в коей мере нельзя назвать достаточными по широте охвата и направлениям поиска. Даже обводы «перспективного» корабля «рисует» не исследователь в области ходкости и качки корабля, а конструктор, пусть и опытный, но имеющий перед своими глазами всё те же «прототипы».
Второй фактор. Часто КБ в качестве «перспективных» пытаются «протолкнуть» то, что у них либо уже разработано, либо «на слуху». Тогда происходит ситуация притягивания «за уши» чего-то с виду очень прогрессивного, как правило - без детальной оценки влияния новшества на эффективность корабля. Результат этого также известен. Получается «воздушная каверна ради воздушной каверны» или что-либо аналогичное…
Чтобы делать шаги вперёд, нужно самим вести поиск. А вот тут- то и возникает главная организационная проблема. Специалисты, которые разрабатывают новые направления в прочности, теории и гидродинамике корабля, отделены от конкретной работы на результат, корабль. Возникает противоречие. КБ, которым поручают разработать что-либо новое, сами вести научный поиск не в состоянии. Да это от них и не требуется. И человеческий фактор тут как тут. Конструктор должен обладать в хорошем смысле консервативным мышлением. Именно это качество заставляет его применять только самые надёжные, многократно проверенные решения. И он по-своему прав.
Для разработки же новых, и тем более «прорывных» решений нужно другое видение проблемы. Здесь необходимы другие специалисты, сами ведущие научный поиск, поскольку только с их помощью можно предвидеть результаты научного поиска в тех или иных направлениях и отличить возможность достижения желаемого результата от дилетантизма и прожектёрства.
Таким образом, заниматься поиском путей совершенствования мореходных качеств корабля должны специальные группы исследователей. При этом желательно, чтобы эти группы включали специалистов, представляющих все разделы науки проектирования. Тогда каждая из этих групп будет в состоянии решать задачи комплексной оптимизации собственно корабля, как плавучего объекта, как платформы для вооружений.
В. Д.: Представляется очевидным, что в настоящее время, и тем более - в перспективе, началу проектирования конкретного корабля должен предшествовать этап «концептуального» (или «поискового», или «исследовательского») проектирования.
В.С.: Совершенно верно. Я как раз последнее время и занимаюсь обоснованием необходимости выделения «концептуального проектирования» в самостоятельный этап, дополнительную раннюю стадию, занимающую промежуточное положение между «внешней» и «внутренней» задачами проектирования. За последние годы удалось разработать ряд подходов и инструментов анализа для именно «концептуального проектирования». Работа в этом направлении вызвана необходимостью применения особо корректных подходов к решению оптимизационных задач на ранних стадиях проектных исследований.
В. Д.: На этапе «концептуального проектирования» должны быть рассмотрены несколько типов кораблей, которые могут быть конкурентами в способности наилучшего выполнения задач будущим объектом. Концепт-проекты всех этих вариантов должны быть разработаны с примерно одинаковой степенью точности прогнозирования определяющих характеристик. (Не исключено, что для обеспечения этого условия придётся выполнить некоторые дополнительные работы уровня ОКР, не НИОКОР, по кораблям некоторых типов.) Поскольку для кораблей новых типов не всегда удаётся заранее и достаточно точно очертить приемлемый диапазон соотношений размерений, обязательным условием концептуального проектирования представляется вариация этих соотношений для наглядной демонстрации их влияния на основные характеристики.
Отмеченные выше новые тенденции заставляют дополнительно включать в концепт-проекты прогнозирование мореходности в широком смысле слова, включая внешние нагрузки на волнении и определение достижимых скоростей, а также оценки располагаемой площади палуб.
Разработка концепт-проектов может быть организована как в рамках одного проектного бюро, так и разными бюро на конкурсной основе. Примером реализации второго пути является выполненные недавно в США работы по поисковому проектированию кораблей нового класса (так называемых «прибрежных боевых кораблей», “Littoral Combat Ships”, LCS). Шесть (!) промышленных групп получили заказы на концепт-проекты прибрежного корабля, причём были заданы только основные тактические требования, а не размерения или даже водоизмещение корабля, как это обычно происходит у нас. (Интересно, что из шести групп только две выбрали традиционный однокорпусный тип корабля.) Разработка проектов шла менее года, потом был конкурс, после которого остались два типа кораблей: однокорпусный и корабль с дополнительными бортовыми малыми корпусами (аутригерами), называемый за рубежом «тримараном». (Сейчас, в середине 2007 года, заканчивается строительство двух кораблей каждого типа, они будут испытываться рядом в Атлантике и на Тихом океане, а показавший преимущество тип будет заказан в количестве 50-60 единиц.)
В.С.: Да, картина завораживает. Дело не только и не столько в деньгах и объёмах. В США и в науке, и в промышленности существует и поддерживается конкурентная среда. Но мне трудно представить, как можно создать условия для здоровой творческой конкуренции в российском судостроении.
Во-первых, нас всё пытаются «укрупнить». А Вы сами знаете, что монополист заинтересован только в одном: получить из бюджета как можно больше денег и «освоить» их при минимальных рисках и затратах. То есть думать некогда. «Трясти» надо. Опасность такого подхода очевидна.
Во-вторых, в кораблестроительной науке у нас существует практика, когда одной организации поручено представлять истину в последней инстанции. (Всё остальное отдыхает). Это тоже ведёт к застою. Вернее, уже привело. Так что мы ничего не сможем изменить, если не создадим атмосферы творческой состязательности.
В. Д.: Разумеется! Как для отдельного индивидуума, так и для целых организаций накопление опыта в ограниченной области рано или поздно приводит к сужению диапазона психологически доступных технических решений, т.е. к своего рода «слепоте» к новым решениям. Так что путь раннего начала конкурсов для выбора вариантов корабля, т.е. разработка концепт-проектов разными бюро, представляется наиболее предпочтительным.
Порядок конкурсов, объём и перечень представляемых материалов нужно установить заранее путём обсуждения с заинтересованными организациями, поскольку возможно, что для разных типов кораблей важными окажутся не одни и те же отчётные материалы. В частности, для скоростных кораблей, очевидно, потребуется сравнение мореходности в широком плане. (Методика такого сравнения была предложена ранее, [5])
Как и сто лет назад, совершенно необходимо подавать проекты на конкурс анонимно, чтобы конкурировали не административные ресурсы проектных бюро или верфей, а характеристики вариантов. Между прочим, единообразное оформление нужно и для поддержания анонимности проектов.
Здесь и сейчас очень трудно рекомендовать схему подбора действительно компетентных и объективных членов конкурсных комиссий. Однако представляется, что этот отбор тоже должен быть «прозрачным» и контролируемым научно-технической общественностью.
В. С.: Ну вот, опять Вы про «бюро». Некогда нашим «бюро» заниматься новинками. У них и так головной боли хватает. Кроме того, как Вы организуете беспристрастное сопоставление вариантов? Весьма наивно рассчитывать, что анонимность проектов можно обеспечить единообразным оформлением, как сто лет назад. Это при нашем-то уровне коррумпированности? Кроме того, Вы сами говорите об отсутствии единообразных и понятных способов сопоставления.
Я бы предложил другой алгоритм действий.
За рубежом в гражданском судостроении существуют небольшие группы высококвалифицированных проектантов, которые разрабатывают только так называемый дизайн-проект. В случае необходимости они доводят его до уровня классификационного проекта, согласуемого с Регистром. Далее проект попадает на верфь, которая силами собственного КБ с учётом своих производственных возможностей создаёт рабочую документацию (РКД) и строит судно.
В наших условия заводские КБ выполняют другие функции, поэтому разработку РКД надо поручить коллективам больших КБ, имеющих налаженные связи с производством. А вот передавать им нужно уже изначально проработанный и оптимизированный концептуальный проект.
Его разработку сможет вести специальная группа концептуального проектирования, получающая от заказчика комплекс требований, предъявляемых к объекту и решает задачу выбора и оптимизации технического решения методом сопоставления всех возможных вариантов решения задачи.
При таком подходе мы сможем получить от деятельности группы концептуального проектирования ещё один важный результат. В процессе анализа будут выявляться те направления работ, по которым не хватает либо дальнейшего научного продвижения, либо не освоен промышленностью какой-либо вид продукции, но которые в случае преодоления препятствий могут дать значительное продвижение вперёд. Эта информация будет крайне необходимой при планировании развития задействованных смежных отраслей техники или их производств.
В. Д.: Видимо, Вы правы, я поддерживаю Ваши предложения.
Применительно собственно к проектированию и теории проектирования я вижу следующие стоящие в них первоочередные задачи.
Важнейшей является проблема выбора оптимальных решений по критерию «стоимость-эффективность». Если с прогнозированием стоимости как-то можно разобраться даже для кораблей совсем новых типов, то оценка эффективности сопряжена с очень большими трудностями.
Прежде всего, существующие методики разработаны, похоже, самими участниками процесса проектирования, но этого недостаточно. Получается, что каждый оценивает каждый корабль по-своему. Кроме того, методики так засекречены, что, похоже, сами пользователи не имеют к материалам полного доступа… Так что одним из первых шагов в правильном направлении представляется разработка единой методики оценки эффективности кораблей каждого назначения.
Её основой представляется разработка и согласование со всеми участниками процесса проектирования перечня задач и, например, вероятностей их выполнения в различных внешних условиях для кораблей различного назначения. В том числе необходимо предусматривать возможное расширение перечня задач для определения закладываемых в проекты модернизационных возможностей кораблей.
Что касается секретности, то представляется, что количественный перечень задач и алгоритм сопоставления могут быть открытыми и должны быть заранее обсуждены, а общие для всех типов кораблей одного назначения пороги нормативов могут быть секретными. Тогда можно ожидать более или менее объективного сравнения характеристик кораблей различных типов.
Очевидна необходимость широкого применения машинных расчётов и электронной графики для максимального сокращения сроков проектирования, но не с применением статистических массивов, как сегодня, а прямых расчётов характеристик метода ми гидростатики, гидродинамики, строительной механики корабля. Это, вероятно, даст новый стимул развитию расчётных методов проектирования и определения размерений кораблей. Нужно помнить, что процесс проектирования должен использовать последние научные и вычислительные достижения, постоянно обновляющиеся, так что этот процесс похож на «приближение к горизонту», который постоянно удаляется… Выводы.
1. Для обеспечения высокого уровня перспективных кораблей требуется рассмотрение различных конкурирующих типов каждого корабля, т.е. необходима стадия концептуального проектирования как самый ранний этап проектных работ, а также обеспечивающие этот этап алгоритм сравнения и порядок выбора вариантов.
2. Концептуальное проектирование многокорпусных кораблей основных типов обеспечено существующей научной базой, так что дополнительные НИР не требуются; более поздние стадии проектирования, как обычно, должны быть обеспечены испытаниями и расчётами характеристик конкретного корабля - независимо от его архитектурно-конструктивного типа.
 
Разработка сайтов