СУДОВЫЕ ПРИРОДООХРАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
2.1. Краткий обзор судовых средств – носителей природоохранных комплексов.
К настоящему времени ЗАО НПО «Гранит-НЭМП» ЗАО «АПМП» введены в эксплуатацию более 10-ти судовых комплексов, которые работают в различных регионах России, как на специализированных судах, так и на переоборудованных судах различных проектов.
Суда серии «Экопатруль» проектов 16220, 16220Н, 16220НМ представляют новый тип специализированных судов. Это природоохранные суда классов *О-ПРА и *О 2,0А Российского Речного Регистра. Головное судно этой серии, патрульный катер «Экопатруль-1» проекта 16220 – первое в мире специализированное природоохранное судно, построено и введено в эксплуатацию в 1995 году. Судно было оснащено комплексом оперативного экологического контроля водной среды 1-го поколения «Акватория», в полной мере отвечало требованиям начала 90-х годов и отмечено премией Правительства Российской Федерации в области науки и техники 1995 года. Срок службы судна составляет 20 лет, что значительно превышает срок службы измерительной аппаратуры до ее морального устаревания. В этой связи при проектировании судна и комплекса оперативного экологического контроля в документацию изначально была заложена возможность совершенствования комплекса в целом и его отдельных составных частей (модульный принцип исполнения) и замены морально устаревших частей комплекса на судне без проведения его ремонта. Проведенная в 1995-96 гг. опытная эксплуатация судна, кроме решения конкретных задач по оперативному экологическому контролю водных объектов Северо-Западного региона, позволила определить направления развития и совершенствования приборов и устройств 1-го поколения, входящих в состав комплекса экологического контроля, установленного на ПК «Экопатруль-1». Эти направления, с учетом возросших требований к допускаемым уровням загрязнения окружающей среды и введения новых актов природоохранительного законодательства, касаются, в частности, снижения нижних пределов измерения концентрации загрязняющих веществ, расширения диапазонов измерения и перечня контролируемых показателей. С учетом развития элементной базы, появление новых производственных и информационных технологий, эти направления были успешно реализованы в аппаратуре второго поколения. После разработки и серийного освоения качественно новых средств измерения второго поколения в 1998 году комплекс «Акватория» на ПК «Экопатруль-1» без остановки работ судна по прямому назначению, был модернизирован, оснащен этими средствами и продолжает нести природоохранную службу в акваториях Невской водной системы (Ладожское озеро – р. Нева – Финский залив) [16,14].
Модификации этого судна (проекты 16220Н и 16220НМ) спроектированы, построены и оснащены средствами измерения второго поколения с учетом особенностей районов их эксплуатации (р. Волга и Северный Каспий, Московский регион) и перечня задач, решаемых территориальными органами Министерства природных ресурсов России в конкретных регионах.
Суда серии «Экопатруль» представляют собой скоростные (проекты 16220 и 16220Н) мелкосидящие двухвинтовые однопалубные катамараны с носовым разгружающим крылом и амортизированной надстройкой, кормовым расположением машинного отделения, и рулевой рубкой в носовой части судна.
Основные характеристики специализированных природоохранных судов экологического контроля проектов 16220, 16220Н, 16220НМ, природоохранного судна морского класса проекта 23107Э1 а такжe
основные аппаратные средства и устройства судовых природоохранных комплексов, установленных на этих судах, приведены ниже:
Таблица 1
| Характеристика | Проект судна | |||
| 16220Н | 16220НМ | 23107Э1 | ||
| Класс судна | * О-ПРА | * О-ПРА | * О 2,0 А | КМ*2АЗ СС |
| Водоизмещение, т | 57,87 (с запасами на 8ч.) | 61,89 (с запасами на 8ч.) | 61,89 ( с запасами на 8ч.) | 134,5 (с полными запасами) |
| Скорость максимальная, узлы | 10,18, 13.5 (кратковременно) | |||
| Дальность плавания | 600 км при V=40км/ч | ок. 900 км при V=40км/ч | 800 км при V=18 км/ч | 1000 миль при V=21уз. (1800 км при V=38 км/ч) |
| Осадка, м | 0,86 | 0,9 | 0,8 | 1,94 |
| Мощность главной энергетической установки, кВт | 2*810 (номинал) | 2*810 (номинал) | 2*190 (номинал) | 2*990 (номинал) |
| Длина габаритная, м | 30,2 | 30,2 | 29,9 | 32,5 |
| Ширина габаритная, м | 6,55 | 6,73 | 6,74 | 8,7 |
| Высота борта, м | 2,01 | 3,3 | ||
| Запас топлива, т | 4,1 | 4,1 | 11,2 | |
| Район плавания | Реки, озера, прибрежная морская зона до 10 миль | Реки, озера, прибрежная морская зона до 10 миль | Реки, озера | Морские районы с удалением от места убежища 100 миль (в закрытых морях), 50 миль (в открытых морях); устья рек, крупные озера |
| Комплекс оперативного экологического контроля | «Акватория» (модернизация 1998 г.) | «Акватория-502» | «Акватория-2М» | «Акватория-2С» |
| Буксируемое устройство (БУ) с измерителями гидрофизических показателей и СНП | Электрическая лебедка с горизонтальной осью барабана и БЛ с углубителем, СНП и 7-ю одиночными измерителями (буксировка с кормы) | Электрическая лебедка с вертикальной осью барабана и БЛ с углубителем, СНП и одним совмещенным измерителем удельной радиоактивности (буксировка с кормы) | Отсутствует | Совмещенная 2-х барабанная электрическая лебедка для буксировки линии и углубителя в модели судна при движении и обеспечения работы устройства придонного водозабора (УПВ) на стоянках, СНП 1 совмещенный измеритель (6 показателей) и измеритель удельной радиоактивности |
| Устройство придонного водозабора (ЦПВ) с СНП | Электрическая лебедка с горизонт. осью барабана | Электрическая лебедка с вертик. осью барабана | Ручная лебедка с верт. осью барабана | Совмещенная 2-х барабанная лебедка для БУ и УВП |
| Носовое погружное устройство с измерителями гидрофизикохимических показателей и СНП | 7 одиночных измерителей, расположенных на погружном устройстве между лодок | 1 совмещенный измеритель (6 показат.), 1 измеритель удельной радиоактивности, расположенные на погружном устройстве между лодок | 1 совмещенный измеритель (6 показат.), 1 измеритель удельной радиоактивности, расположенные на погружном устройстве между лодок | 1 совмещенный измеритель (6 показат.), 1 измеритель удельной радиоактивности, расположенные на погружном устройстве (правая лодка) |
| Комплекс непрерывного гидрохимического анализа | 4 прибора ПЭГА (до модернизации) и 1 прибор ММЭГ и 2 прибора ПЭГА (после модернизации) для анализа вод из СНП буксируемого устройства и носового погружного устройства. | 4 прибора ПЭГА, 1 прибор ММЭГ для анализа вод из СНП буксируемого устройства и носового погружного устройства | 2 прибора ММЭГ для анализа поверхностных природных вод из СНП носового погружного устройства; 1 прибор ММЭГ для анализа сточных вод | 3 прибора ММЭГ для анализа вод из СНП буксируемого устройства и носового погружного устройства |
| Аппаратура контроля радиационной обстановки | Установлена | Установлена | Установлена | Установлена |
| Аппаратура ультрозвукового зондирования толщи воды | 1 одночастотная антенна | 1 одночастотная антенна | 1 двухчастотная антенна | 2 одночастотные антенны на разные частоты |
| Аппаратура дистанционного лоцирования водной поверхности | Установлена | Установлена | Установлена | Установлена |
| Телеуправляемый подводный аппарат | Установлен | Установлен | Установлен | Установлен |
| Дистанционно-пилотируемый самолет | Установлен | Установлен | Отсутствует | Установлен |
| ЦВС | Иерархическая структура | Иерархическая структура | Локальная вычислительная сеть | Локальная вычислительная сеть |
| ГИС эколога | Установлена | Установлена | Установлена | Установлена |
Комплексы оперативного экологического контроля на всех перечисленных судах снабжены устройствами для отбора проб донных отложений. Предусмотрены рабочие места для установки, в случае необходимости, стандартных аналитических приборов для анализа отобранных проб воды и донных отложений, требующего предварительной пробоподготовки. На всех судах установлено оборудование, обеспечивающее проведение химических анализов (дистиллятор, электронные весы, вытяжной шкаф, сушильный шкаф, холодильник и т.д.).Экипажам созданы комфортные условия для работы и отдыха.
Для Вооруженных Сил РФ разработан судовой комплекс экологического контроля «Гвоздь-К», созданный на базе катера РК-1927 проекта 1415Г, оснащенного базовыми аппаратными средствами, аналогичными средствам комплексов типа «Акватория».
Комплекс «Гвоздь-К» используется Экологической службой Ленинградской Военно-морской базы для оперативного контроля акваторий Балтийского моря и Ладожского озера в районах дислокации объектов ВС РФ.
Разработана проектная документация для переоборудования и оснащения природоохранным комплексом типа «Гвоздь-К» катеров радиационной и химической разведки пр. 1388, имеющихся в составе всех флотов Российской Федерации. Одновременно за указанными катерами в полном объеме сохраняется функция решения задач по их первоначальному назначению[15].
В различных регионах России эксплуатируются суда, переоборудованные и оснащенные комплексами типа «Акватория». Модульный принцип построения природоохранных комплексов типа «Акватория» и отработанный на практике базовый ряд аппаратных средств позволяет решать задачи оперативного экологического контроля водных объектов с использованием практически любых судовых и корабельных носителей, имеющихся в распоряжении территориальных комитетов Министерства природных ресурсов, Роскомгидромета, природоохранных служб Минобороны или других ведомств, после соответствующего переоборудования.
Переоборудование, как правило, не требует перепланировки помещений судна и заключается в установке аппаратуры экологического контроля и необходимого для эксплуатации природоохранных комплексов палубного оборудования – носового погружного устройства, буксируемого устройства, различных спуско-подъемных механизмов, агрегатов питания 220В, 50Гц в случае отсутствия соответствующей сети переменного тока на судне.
К настоящему времени накоплен большой опыт переоборудования, оснащения и последующей эксплуатации целого ряда судов различных проектов от малого катера водоизмещением около 10 тонн (проект 371 «Глория», Санкт-Петербург, 1993г.) до речного теплохода водоизмещением около 150 тонн (проект 935 «Госводнадзор-1», Волгоград, 1997г.). Кроме этих судов переоборудованы и оснащены природоохранными комплексами в различной комплектации суда проекта 376Р («Ярославец», Санкт-Петербург, 1990 г.; «Фламинго», Казань, 1994 г.; «Персей», Иркутск, 2000г.), пректа 3710 «Лоцманский бот» («Альбатрос», Калининград, 1992 г.), проекта 1459 «Лоцманский катер» («Сатурн», Магадан, 1994г.; «Госводнадзор», Махачкала, 1999 г.), проекта 1439 («Байкал-2», Санкт-Петербург, 1995г.).
Разработана и выпущена проектная документация на переоборудование и установку природоохранного комплекса на катерах проекта КС-102 «Костромич» (водоизмещением около 14 т), проекта 81570 (водоизмещением около 30 т), проекта 780 (водоизмещением около 100 т).
Наряду со специализированными природоохранными судами все переоборудованные суда используются в качестве инспекторских судов территориальными контролирующими органами и обеспечивают оперативными данными центры сбора и обработки экологической информации.
2.2. Типовой состав судового природоохранного комплекса на примере головного морского судна экологического контроля проекта 23107Э1 «Россия».
Последней разработкой является головное морское природоохранное судно «Россия» проекта 23107Э и комплекс «Акватория-2С». Судно представляет собой двухвинтовой катамаран. В качестве материала корпуса и надстройки использован алюминиево-магниевый сплав. Судно спроектировано в соответствии с правилами обеспечения безопасности судов с динамическими принципами поддержания Российского Морского Регистра Судоходства. Опытная эксплуатация проводилась в акваториях восточной части Финского залива.
Технические характеристики судна «Россия»:
- скорость полного хода, без постановки забортной аппаратуры на воду - 25,6 узл.;
- скорость полного хода, с буксировкой забортных устройств-12 узл..
• диаметр циркуляции на полном ходу, при отклонении пера руля;
• на 35о - 133 м;
• на 15о - 222 м;
• время полного круга циркуляции при перекладке руля:
• на 35о - 67 с;
• на 15о - 85 с;
• путь с момента отдачи команды «СТОП» на переднем ходу до полной остановки:
• на полном ходу - 2,29 каб (424м);
• на среднем ходу - 1,87 каб (346м);
• на малом ходу - 1,48 каб (274м);
• время реверса с полного вперед до полного назад - 50 сек;
• мощность эксплуатационная главной силовой установки:
при частоте вращения 1550 об/с - 2х990 кВт;
при частоте вращения 1600 об/с - 2х1100 кВт.
Испытания с буксировкой забортных устройств комплекса «Акватория-2С» проводились на скорости до 12 узлов с курсовыми углами относительно волнения 0о (навстречу направлению волны), 30о, 60о, 90о (лагом к волне), 120о, 150о и 190о (попутное волнение).
По результатам испытаний т/х «Россия» допущен к эксплуатации для судов с классом КМ 2 А3СС. Судно также удовлетворяет требованиям IMO для быстроходных судов DE 37/25. В 1994 г. на международной выставке в Брюсселе «Эврика-94» судовой природоохранный комплекс удостоен серебряной медали, а на Европейском конкурсе имени Генри Форда в области защиты окружающей среды 1995-1996 гг. получил приз за 2-3 место. Группа разработчиков природоохранного комплекса была удостоена премии Правительства РФ 1995 г..
Мореходные качества допускают возможность эксплуатации судна при высоте волны 3%-ной обеспеченности:
• при использовании по прямому назначению - 1,25м;
• при движении без ограничений по режиму работы главных двигателей и курсов движения судна относительно фронта волны - 2 м.
Оснащение судна современным радио и навигационным оборудованием, средствами автоматического управления позволяет реализовать безвахтенное обслуживание судовых механизмов и облегчить работу судоводителя.
Использование спутниковой навигационной системы позволяет с большой точностью (до 15 м) выходить в заданную точку. Судно обслуживается вахтой из двух человек. Автономность судна 5 суток. Судно может эксплуатироваться в период раннего ледостава (шуга, лед толщиной 2-3 см).
Оснащение судна аппаратурой радиосвязи в составе УКВ радиостанции «FM-8500» - 2 комплекта (морской диапазон), УКВ радиостанции «Гранит-24» - 2 комплекта (речной диапазон), ПВ/КВ радиостанции «FS-1562» - 1 комплект с ПВ/КВ телексом, спутниковой системой связи ИНМАРСАТ-С, переносными радиостанциями речного и морского диапазонов позволяет иметь мобильную связь с пунктами управления и базирования и обеспечивает оперативное использование информации, полученной в результате проведения работ.
Расход топлива судна на скорости 12,7 узлов при работе двух машин составляет 220 кг/ч. Однако опытная эксплуатация показала, что работа в режиме патрулирования может быть обеспечена при работе на одной машине. Судно при этом устойчиво на курсе и хорошо управляется. Расход топлива при работе на одной машине 110 кг/ч. Расход топлива на скорости 21,2 узла - 452 кг/ч, на скорости 25 узлов - 500 кг/ч.
Основными средствами измерения в составе СПК «Акватория-2С», обеспечивающими оперативное измерение практически в реальном масштабе времени как в режиме движения судна, так и на стоянках, основных показателей качества воды являются:
- набор заглубляемых преобразователей гидрохимикофизических параметров водной среды, объединенных в автоматическую измерительную систему, эксплуатирующуюся в широком диапазоне скоростей и глубин;
- набор проточно-инжекционных анализаторов с различными типами детекторов, конструктивно объединенных в стойки (модули электрогидравлические), на которые с выбранных глубин непрерывно подаются пробы воды с помощью системы непрерывного пробоотбора для непрерывного измерения содержания растворенных форм загрязняющих веществ;
- дистанционные средства обнаружения и измерения толщины нефти и нефтепродуктов на поверхности воды;
- средства контроля радиационной обстановки в водной среде (измерение уровня удельной радиоактивности) и приводном слое атмосферы (измерение мощности экспозиционной дозы g-излучения).
На борту судна осуществляется анализ непрерывно подаваемых проб морской воды и пресной воды по следующим показателям:
Таблица 2.
| № | Показатель состава | Диапазон измерений, мг/дм3 |
| Фосфат-ион | 0,05-1,0 | |
| Фторид-ион | 0,04-1 | |
| Хлорид-ион | 3-30000 | |
| Нитрит-ион | 0,02-0,5 | |
| Нитрат-ион | 0,2-5 | |
| Ионы меди | 0,001-1 | |
| Ионы марганца | 0,001-0,5 | |
| Железо | 0,05-1 | |
| Растворенные нефтепродукты | 0,04-20 | |
| АПАВ | 0,4-4,0 | |
| Аммоний-ион | 0,05-0,8 |
Осуществляется контроль удельной радиоактивности воды и донного грунта в соответствии с табл.:
Таблица 3.
| Контроль | Диапазон энергий, кэВ | Минимальная активность, Бк/кг | Энергетическое разрешение ,% |
| По гамма-изл. | 200-2800 | 3 (по Cs-137) | 7-9 ( по Cs-137) |
| По бета-изл. | 200-3000 | 0,5 (по Sr-90) | 20 ( по Sr-90) |
Средства измерения СПК «Акватория» внесены в Государственный реестр средств измерения,
Непрерывно контролируется удельная радиоактивность по гамма-излучению в диапазоне 3,7…3,7*10ˆ4 Бк/кг (в эквив. Cs –137) [16].