Валерий Половинкин: Модельные испытания переживают революцию

Валерий Половинкин: Модельные испытания переживают революцию
Дата публикации
21 Февраля 2019
Источник
Флотпром

В конце января в Крыловском государственном научном центре прошло совещание с руководством Объединенной судостроительной корпорации, по итогам которого стороны подписали меморандум о взаимопонимании. Подробнее рассказать Mil.Press FlotProm о роли флотской науки в кораблестроении будущего согласился научный руководитель КГНЦ Валерий Половинкин. Он парировал критику концепции легкого авианосца, прозвучавшую после его презентации на форуме "Армия-2018", подчеркнул важность предпроектных экспертиз и защитил позиции модельных испытаний в век глобальной цифровизации.

Наиболее остро стоящая перед ВМФ России проблема – крупнотоннажные корабли дальней морской зоны. На ходу всего 2 эсминца проекта 956 из 18 построенных, еще один в ремонте. Фрегаты проекта 22350М пока проектируют. Крыловский центр неоднократно представлял различные концепции авианесущих кораблей, эсминца, корвета и т.п. Как сейчас флотская наука видит корабли будущего? 

Самое важное, что мы сделали – впервые в истории отечественного кораблестроения приняли план (кораблестроительную программу – ред.) до 2050 года. Это выдающаяся заслуга. В США программа на следующие 30 лет принимается ежегодно. Она корректируется в зависимости от действий потенциального противника и поставленных задач. 

Если говорить о конкретных кораблях, то основу Военно-морского флота любого государства, которое претендует на статус морской державы, составляют крупные надводные корабли (НК). США, например, хотят 335 кораблей: из них 10-12 стратегических подлодок, 50-60 многоцелевых ПЛ, а остальное – более-менее крупные НК. Они продлевают срок службы крейсерам типа "Тикондерога", чтобы в составе флота находились действительно крупные корабли. ВМФ должен быть океанским, потому что у малых кораблей банально ограничена возможность применения оружия в зависимости от состояния моря. 

Взять хотя бы наш север, где среднестатистическая балльность за год составляет 4,5 балла. Это делает применение оружия малыми кораблями невозможным. Есть иллюзия по поводу носителей высокоточных ракет, которые стреляют на большую дистанцию. В определенный момент это было единственное решение – строить такие корабли. Но любой флот должен иметь авианосцы, эсминцы, многофункциональные корабли — тем более если существуют такие морские границы, как у России, и мы позиционируем себя как морскую державу. Будущее у флота есть только если он располагает всеми типами кораблей. Пока соответствующего видения нет. Экономическая ситуация такова, что мы не можем себе сегодня этого позволить. 

Действительно, ведь даже фрегатов проекта 22350 изначально планировалось строить больше. 

На первое место нужно ставить задачи по защите государства, которые флот должен решать. Когда-то бытовала мысль, что в случае нехватки денег на нормальный авианосец нужно строить корабль водоизмещением 20-25 тысяч тонн. Это ошибочное мнение. Корабли малого водоизмещения могут решать определенные задачи, но не главные. Да, американцы строят небольшие корабли литоральной зоны (береговая, приливная зона – ред.), но они обычно относятся даже не к военно-морским силам, а к береговой охране. 

Конечно, строить большие корабли сложнее и цикл их разработки дольше, но за этим будущее. 

Отшумели истории, связанные с концептами авианосцев от КГНЦ. Какие сейчас перспективы у этих разработок? 

Уточню: техническое и рабочее проектирование – удел конструкторских бюро. Предназначение науки, лидером которой выступает Крыловский центр, – это создание концепт-проектов, идей. Мы говорим: вот как сегодняшняя наука видит корабль будущего. 

Авианосец мы предлагали в двух вариантах. Легкий авианосец, который мы демонстрировали на "Армии-2018", вызвал очень неоднозначную оценку. 

Некоторые писали даже, что Крыловский центр не владеет теорией кораблестроения. Но при этом никто не заметил, что при ограниченном водоизмещении этот корабль обладает главным оружием авианосца: сбалансированным авиакрылом. 

В него входят практически все типы летательных аппаратов. За счет чего это достигнуто? В первую очередь за счет отказа от традиционной формы корпуса, что позволило увеличить площадь палубы, решить проблемы размещения авиации. Во-вторых, в этом проекте решены вопросы гидродинамики. По модельным испытаниям речь идет не об 1,5-2% снижения сопротивления движению, что лежит в пределах погрешности, а принципиально, до 20%. То есть мы могли бы при равной мощности и скорости иметь больший запас хода. 

В ходе деловой программы форума "Армия-2018" представители КГНЦ заявили о целесообразности передачи этапа создания аванпроектов кораблей из конструкторских бюро в научно-исследовательские институты. Расскажите подробнее об этой концепции. 

Это должно принципиально изменить скорость постройки. На каждом этапе создания корабля есть право на ошибку. Но если отдать науке должное место в проектировании, многих ошибок можно избежать. В этом случае на этапе разработки концепт-проекта проводится оценка боевой эффективности корабля, его характеристик, ходкости, мореходности, управляемости. Делается экспертиза всех возможных решений, из которых выбирается оптимальное, что ускоряет все последующие этапы постройки. Есть решение о том, что нельзя строить корабль, если он не прошел экспертизу Крыловского или других научных центрах, но оно не выполняется. 

Сразу вспоминаются проблемы на испытаниях БДК проекта 11711 "Иван Грен"...

Крыловский центр не может взять на себя ответственность за "Ивана Грена", поскольку даже модельные испытания этого корабля у нас не выполнялись. КГНЦ подключили только когда появились первые проблемы с управляемостью БДК. Если есть экспертиза научной организации, есть и ее ответственность. Такая же ответственность должна быть у подразделения, которое занимается морским оружием, тем более что уже сейчас флот думает об оружии на новых физических принципах. 

Мировые тенденции разработки новых обводов отслеживаете? 

Я внимательно смотрел на Euronaval, в западных журналах. При создании авианосцев давно рассматриваются катамаранные, тримаранные схемы. Понимаете, наука – это то, что позволяет конструкторским бюро выбирать альтернативы. 

Право разрабатывать концептуальные проекты принадлежало Крыловскому центру еще в 1950–1960-х годах прошлого столетия, когда начальником института был контр-адмирал Виктор Першин. Тогда он добился этого права. Сегодня мы вернулись к этой идее и настаиваем, что наука должна предлагать несколько вариантов проекта корабля, а промышленность и бюро – выбирать исходя из технологических возможностей. К примеру, мы можем сказать, что с точки зрения гидродинамики нужна та или иная форма корпуса подлодки. Однако технология постройки может не позволит реализовать эти решения. 

В отрасли периодически обсуждается вопрос об объединении конструкторских бюро с верфями-строителями. Как вы относитесь к этому? 

Это спорный вопрос. Если взять зарубежный опыт – например, Германии по подводному кораблестроению, там действительно КБ численностью порядка 300 человек находится при заводе. Однако отечественная практика такова, что бюро независимы от верфей. КБ создает несколько проектов, поэтому содержать бюро ради одного, который строит завод, расточительно. Возможно, стоит наоборот – создавать кооперацию бюро для совместной работы над проектами и объединения конструкторских школ. 

Если говорить об информационных технологиях, то существует потребность создавать в бюро электронные 3D-модели, которые выступали бы исходной информацией для управляющих программ станков заводов. 

Возможно ли это в обозримом будущем? 

По такой схеме уже работают некоторые предприятия: например, в авиации — ОКБ Сухого и Комсомольский авиационный завод. 

В авиации внедрение цифровых технологий идет ритмичнее. 

 Буквально до вчерашнего дня я был уверен в заоблачных сроках внедрения подобных технологий, пока не посетил Зеленодольский судостроительный завод. На этой верфи я был в начале 2010-х годов назад в составе делегации и меня поразил трубогибочный цех. Трубы грелись, гнулись механическим способом, было много брака. В прошлом году мы снова посетили тот же цех. Это восторг: слева на стеллажах – трубы различного диаметра, справа – стеллажи готовой продукции, а на компьютере высвечивается 3D-модель корабля. На весь цех – всего несколько операторов.

Существует проблема: невозможно на головном корабле сделать математические модели всех трасс, все равно будут какие-то ошибки. Но когда головной заказ готов и все описано, серийный корабль можно строить на 20-30-40% быстрее и дешевле. Поэтому я еще раз призываю всех посмотреть цех Зеленодольского завода, перенять опыт. 

Как вы относитесь к концепции крупноблочной сборки? 

Нужно вводить не просто крупноблочную сборку, а строительство из функционально законченных модулей. Мы не просто берем блок, но и насыщаем его всем необходимым. Такие блоки соединяются кабельными разъемами, фланцами труб, затем свариваются. По этому пути идет весь мир. В России идею подхватили по меньшей мере два завода. В подводном кораблестроении – "Севмаш", сейчас они переоборудуют все предприятие, в надводном – Выборгский завод, где директор Александр Соловьев лично продвигает такой принцип. И, наконец, есть пример с "Мистралями". В России на Балтийском заводе построили кормовые части кораблей, а во Франции они встали на свое место, все кабели соединились. 

...Сейчас уже не нужно мерить линейкой, есть лазерное оборудование для определения геометрии, размеров. Беда лишь в организационной части и подготовке кадров. Сегодня век цифровизации, а у нас это лишь модное слово. 

Недавно в КГНЦ прошла встреча, на которой обсуждалось взаимодействие института с ОСК. Поможет ли подписанный Меморандум о взаимопонимании и сотрудничестве перестроить работу? 

Это историческая встреча. Ключевое слово в этом меморандуме было "о взаимопонимании". Сегодня упреков, претензий со стороны ОСК к Крыловскому центру достаточно. Мы понимаем, что многие из них объективны, что наука не всегда дает то, что нужно промышленности. В то же время и мы хотим более открытого сотрудничества, чтобы бюро и заводы сообщали, где в первую очередь нужна помощь. Новая организация совместной работы – это взаимоотношения на доверии, чтобы мы совместно решали одни и те же проблемы. Я вернусь к тому, с чего мы начали – нельзя строить корабль, пока он не прошел экспертизу. Наша единственная и главная просьба к ОСК состоит в распределении ответственности. Корпорация – грамотный и толковый экономист, у которого, однако, есть какое-то недоверие к науке. 

С какого проекта планируете начать реализацию новых принципов взаимодействия? 

Я бы начинал со "вчерашних". Взять те проекты, которые сегодня уходят на модернизацию. Чтобы не повторять ошибки "Ивана Грена", "Адмирала Горшкова", корветов, которые не очень хорошо управляются и ведут себя на большой волне. Тем более в подводном кораблестроении, где строятся атомные подлодки четвертого поколения и проектируются пятого. "Хаски" – это прекрасный корабль по задумке, но науке потребуется очень серьезно поработать и в архитектуре, и в компоновочных схемах, и в выборе конструкционных материалов. Сейчас нужно либо возвращаться к титановым корпусам, либо переходить на маломагнитные высокоазотистые стали. Получается, что сегодня мы переживаем тот этап, когда науке должны давать дорогу во всех направлениях.  

В опубликованном на вашем сайте материале о совещании сказано, что КБ "хотели бы со стороны Крыловского научного центра обновления программ и методик расчетов". О чем идет речь? 

Например, еще на этапе создания проекта конструктор хотел бы посчитать акустическое поле. Для этого нужно разработать методики оценки физических элементов корабля до реализации в металле. Вторая ситуация – при постройке подводных лодок любое отклонение от цилиндрической формы корпуса ограничивает глубину и количество погружений. Возникает проблема так называемой малоцикловой усталости. Мы могли бы создать методику расчета устойчивости к нагрузкам на корпус, чтобы заранее понимать ключевые показатели – предельную глубину и т.д. 

Нужно создавать методики, позволяющие по одному-двум пробегам модели в бассейне дальше уже математически рассчитывать и оптимизировать обводы корпуса. Потому что ни один корпус, который сегодня проектирует сегодня, после модельных испытаний и расчетов не остается без изменений. Чтобы их бесконечно не прогонять на модели, можно один раз поместить туда корпус, а дальше считать на компьютере. 

Как вы оцениваете необходимость этапа испытания в бассейне с учетом современных реалий, когда многие процессы можно при проектировании воссоздать с помощью цифрового моделирования? 

Цифровизация бассейна, отказ от испытаний как якобы атавизма, переход только на вычислительные эксперименты – это глупость. Рассчитывать параметры получается тогда, когда процесс можно описать строгими физическими или математическими выражениями. В кораблестроении эти вопросы носят вероятностный характер, а значит исходные данные для математических выражений нужно получать либо на реальном объекте, либо в ходе модельных испытаний. Современный подход – это то, о чем я говорил, – ограничение объема модельных испытаний. 

В ледовом бассейне мы моделируем лед разной структуры, прочности, а не только разной толщины, что можно описать математически. Сейчас мы делаем у себя оффшорный бассейн, который станет полифункциональным. Он сможет моделировать не только любой вид волны, но и подводное течение разной направленности. Есть и аэродинамическая труба, которая позволяет оценить ветровую нагрузку на судно. Поэтому, напротив, — сегодня бассейны переживают революцию.