На протяжении многих лет одним из основных средств изучения Мирового океана являются научно-исследовательские суда, хотя используются и другие носители измерительной аппаратуры, такие как автоматические буйковые станции, подводные аппараты, замерные системы, устанавливаемые на дне океана, береговая авиация, искусственные спутники Земли. Несмотря на разнообразие таких методов и средств, НИС остаются главным универсальным, наиболее освоенным и сравнительно экономичным средством ведения океанографических исследований. Можно выделить несколько важнейших областей и направлений исследований, осуществляемых с помощью НИС таких как: океанография, геофизика, сейсморазведка, геология, гидрография, метеорология, биология, промысловая разведка, экология.
Исследовательские суда являются многофункциональными и обладают возможностями для проведения комплексных работ. По причине повышения требований к точности измерений, усложнения научного оборудования и методов научной деятельности, вести названный круг исследований на НИС, созданных, как в отечественной практике было неоднократно, путем переоборудования уже существующих судов другого назначения в НИС представляется нецелесообразным или, по крайней мере, неэффективным.
В мире на сегодня насчитывается всего около 1000 НИС водоизмещением от 250 т. Более 170 принадлежат США, Японии – 100, Великобритании – 39, Франции – 22, Канаде – 35, Германии – 29.
Спектр задач, решаемых этими судами в настоящее время, представлен на рисунке 1.1
РИС.1. Спектр задач, решаемых НИС.
Следует отметить, что предполагаемый район их плавания во многом определяет соответствующие требования к их мореходности, дальности и автономности плавания, к количеству и составу экипажа и обслуживающего персонала, а также к обитаемости и способам обеспечения безопасности.
По районам исследований НИС можно разделить на 5 категорий:
- океанические суда, предназначенные для работ в отдаленных районах Мирового океана - 21%,
- суда для шельфа, окраинных и внутренних морей - 46%,
- суда прибрежного плавания - 28%,
- суда для внутренних водоёмов - 4%,
- НИС-ледоколы для высокоширотных экспедиций - 15 единиц
Концепция архитектурно-конструктивного типа современных НИС представлена на рисунке 2.
РИС. 2. Концепция архитектурно-конструктивного типа современных НИС.
Большинство НИС имеют сходный архитектурно-конструктивный тип, характеризующийся, как правило:
- протяженным баком, достигающим 70% длины судна (это снижает заливаемость и тем повышает безопасность персонала при работах в свежую погоду),
- средним расположением большой надстройки (иногда надстройку смещают в нос, сдвигают на борт или придают асимметричную форму с целью обеспечения достаточной площади рабочей палубы),
- наличием спускоподъемных устройств для работы с забортным оборудованием (прежде всего лебедок, кранов и специальных П-образных рам (в иностранной литературе их называют «А-frame»)),
- развитыми средствами активного управления (динамического позиционирования - ВРК и подруливающими устройствами различных типов, мощность привода которых может достигать 30% установленной мощности главного двигателя),
- наличием устройств для умерения качки (скуловые и выдвижные кили, бортовые управляемые рули, гироскопические успокоители (эффективны для малых судов), активные и пассивные успокоительные цистерны),
Для НИС ледового плавания следует отметить следующие особенности:
- специальная форма корпуса, учитывающая рекомендации классификационных обществ и традиции проектирования судов ледового плавания;
- относительно большая энерговооруженность, вызванная необходимостью преодолевать сопротивление льда во время движения и маневрирования в ледовых условиях;
- дублирование элементов движительно-рулевого комплекса. Этим обеспечивается безопасность плавания, а наличие двух винтов или винто-рулевых колонок позволяет перерабатывать большую мощность двигателей, чем при использовании одного винта в условиях ограниченности по осадке
- размещение лебедок, барабанов для тросов, контейнерных лабораторий и другого оборудования не на открытой палубе, а в подпалубных помещениях или в закрытых ангарах для обеспечения их защиты от действия низких температур и осадков.
- предпочтительность использования электродвижения. Это обусловлено необходимостью длительной работы на режимах малых скоростей хода судна и повышенными требованиями к его маневренности. Немаловажным преимуществом дизель-электрической установки является её малошумность и сниженные показатели вибрации.
Максимальная скорость НИС редко превосходит 13…15 узлов. Зачастую это связано с решением вопроса обеспечения большой дальности плавания (по запасам топлива). На океанских НИС масса топлива может составлять до 30% от полного водоизмещения при дальности плавания 15…20 тысяч миль. В настоящий момент только 15% судов имеют скорости, превосходящие названный диапазон скоростей хода.
На судах такого назначения (при их длинах от 100 м) часто размещают вертолетную площадку или даже предусматривают базирование вертолета в специальном ангаре для налаживания сообщения с берегом без необходимости захода в порт. Таким образом осуществляется снабжение этого судна и смена научного персонала. Кроме того, вертолет может использоваться и в спасательных операциях и в научных целях, а также для разведки ледовой обстановки и других нужд. В последнее время, широкое распространение получает оснащение таких судов беспилотными летательными аппаратами. Их использование позволяет снизить затраты на топливо для вертолета и обеспечить проведение регулярных вылетов. Одна из новых тенденций для НИС – устройство на них специальных шахт в корпусе для спуска аппаратуры прямо из судовых помещений. Этим оптимизируется комплектация и размещение соответствующего оборудования, появляется возможность проведения работ в сложных климатических условиях.
Лабораторный комплекс НИС состоит из лабораторий и помещений для хранения образцов и оборудования. На протяжении последних десятилетий отмечается тенденция к укрупнению размеров отдельных лабораторий и к уменьшению общего количества лабораторных помещений, становящихся более универсальными и многофункциональными. Причиной этому служит схожесть и универсальность самого оборудования, расположенного в различных лабораториях. Стремление к более эффективному использованию пространства и дорогостоящих приборов ведет к объединению нескольких помещений в одно большое.
Еще одним признаком времени является увеличение площадей, отведенных для вычислительного оборудования, серверов и компьютеров, обеспечивающих беспрерывную запись, хранение и анализ всей поступающей на борт информации от различных датчиков и устройств. Кроме того, предусматривается возможность постоянного обмена данными с соответствующими береговыми исследовательскими институтами с помощью интернета. Такие меры позволяют провести обработку всей собранной за рейс информации ещё до возвращения судна в порт отправления.
В настоящее время рынок исследовательских и специализированных изыскательских судов переживает активное развитие. Причиной тому названы геополитические и национальные интересы стран, которым НИС принадлежат, собственно научная заинтересованность профильных институтов, занимающихся проблемами экологии и окружающей среды, а также некоторых коммерческих организаций, прежде всего нефтегазового сектора. Наиболее востребованы относительно крупные суда длиной более 100м, получающих широкое распространение по всему миру.
Основываясь на анализе недавно построенных и проектируемых судов (особенно российских), можно отметить что многие из таких судов имеют ледовый класс и, так или иначе, предназначены для ведения исследований в полярной или приполярной зонах Мирового океана.
