Солнечные крылья России

1711
29 минут

Российская экономика сейчас переживает далеко не лучшие свои годы. То там скрипит, то тут отваливается, то вообще дефолт и сто рублей за доллар. Она будто застряла на переходе между двух эпох: попыталась уйти от индустриальной, но не смогла зайти в постиндустриальную эпоху - эпоху микроэлектроники и информационных технологий. Тем не менее, наши государственные мужи пытаются все же перетащить страну в новый, современный мир, в экономику инноваций, роботов и уникальных технологий.

Сфера квалифицированных услуг, производство программного обеспечения, производство технологий, продукции массовой культуры, финансы – именно это сегодня самые прибыльные сектора глобальной экономики. Резкий скачок в развитии средств связи и доступа к информации во второй половине 90-х годов XX века послужил катализатором становления постиндустриального экономического уклада.

Очевидно, если вы хотите получить какой-то иной результат, то вам нужно действовать как-то иначе, не так, как раньше. Увы, как именно – можно определить лишь путем проб и ошибок. Ясно одно: если Россия хочет «стать генеральшей», то есть одним из лидеров постиндустриальной экономики, то нужно «выходить замуж за лейтенанта», то есть, осваивать что-то новое, то, что еще никто не освоил, но за чем будущее. Бессмысленно пытаться изобрести второй Интернет или пытаться потеснить с рынка лидеров операционных компьютерных систем.  

Именно такого подхода придерживались госчиновники, когда разрабатывали частно - государственную программу «Национальная технологическая инициатива» (НТИ), цель которой – поддержать те российские компании и научные центры, которые могут стать мировыми лидерами в наиболее прорывных перспективных отраслях.

Технологии в рамках НТИ должны создаваться для перспективных растущих рынков, то есть таких, которые будут наиболее активно развиваться в ближайшие десять - двадцать лет. Плюс, у российских разработчиков и производителей этих технологий должна быть база, задел, позволяющая «вытянуть» и саму технологию и гипотетическую ведущую роль на этом рынке. Ну и хотелось бы, чтобы на этих рынках еще не было принятых технологических стандартов – тогда наши предприниматели сами смогут бороться за их создание. Ну и еще один важный критерий – капитализация рынка к 2035 году должна достигать более 100 млрд. долларов.

Вообще, дальше 2035 года прогнозы и проекты НТИ не распространяются. «Дорожные карты» строятся на несколько лет вперед, а контроль предполагается каждые два года.

В рамках НТИ создано девять направлений, представляющих собой «рынки будущего»: энергетика (EnergyNet), морской (MariNet), воздушный (AeroNet) и автомобильный (AutoNet) транспорт, финансы (FinNet), безопасность (SafeNet), нейрокоммуникации (NeuroNet), медицина (HealthNet) и пища (FoodNet).

В рабочие группы по каждому направлению входят представители бизнеса, научных центров, университетов, общественных организаций, которые имеют отношение к данной тематике. Руководит каждой группой двое: представитель бизнеса и заместитель главы профильного министерства.

Чем они занимаются? Вот, например, этим летом объявили, что в рамках платформы SafeNet произойдет внедрение нейроинтерфейсов, квантовых вычислений, а также квантовой телепортации. Правда, тогда реакция общественности на это заявление была довольно резкой, так как многие СМИ поняли словосочетание «квантовая телепортация» как мгновенная телепортация человека в пространстве. На самом же деле речь шла о переносе поляризационного состояния фотонов в пространстве, которое используется при создании линий квантовой связи. Так что тут все серьезно.

 

Морская экономика

the whale 2464799 1280

Мы живем в глобальном обществе, которое поддерживается мировой экономикой, и эта экономика просто не могла бы работать, если бы не было судов и судоходной отрасли. Судоходство является связующим звеном: без него интерконтинентальная торговля, грузовые перевозки сырых материалов и импорт и экспорт товаров просто были бы невозможны.

Мало кто из «сухопутных» жителей знает том, что около 90% мировой торговли осуществляется международной судоходной отраслью, и морская торговля продолжает расширяться за счет крайне низких затрат на перевозку. По морям и океанам ходит около 53 тыс. торговых судов, перевозящих все виды грузов. Мировой флот зарегистрирован в более чем 150 странах, обслуживается миллионом моряков практически всех национальностей.

Объем ключевых гражданских сегментов морской отрасли сегодня превышает 2,5 трлн долларов в год! Крупнейшие сферы отрасли – это морская добыча полезных ископаемых и морской транспорт.

При этом отрасль будет развиваться, несмотря ни на какие кризисы, если будет увеличиваться население Земли и, соответственно, расти потребление ресурсов. Если исходить из консервативного сценария, то есть роста глобального ВВП 3% в год и среднегодового роста морской торговли 6%, то к 2035 году число морских перевозок увеличится по сравнению с 2015 годом на 200%! И это означает рост не только тоннажа, но и численности судов морского коммерческого флота: с 50 тыс. до 80 тыс. судов. 

Морская отрасль сегодня – это еще и более 30% добычи нефти, один из основных резервов в области добычи полезных ископаемых и производства продовольствия. Освоение океана идет с колоссальной скоростью. В это направление вкладываются большие деньги. В ближайшее время произойдут качественные изменения в добыче природных ископаемых, производстве аквакультур, оффшорной (ветряной) энергетике. А это повлечет за собой гигантскую потребность в новых технологиях: подводную автоматику, строительство морской инфраструктуры, новый тип судов и прочее.

Не удивительно, что MariNet был выделен в отдельное перспективное направление «рынка будущего», где мы можем занять лидирующее место.

То, что еще лет двадцать назад казалось фантастикой, например, автомобиль, которые едет сам, без водителя, сейчас уже готовится к внедрению в массовое производство. В Париже вон уже давно есть полностью автоматизированная ветка метро, без машиниста. По началу страшно сидеть в первом вагоне и смотреть на рельсы, убегающие под поезд, но потом привыкаешь и даже не думаешь об этом. Но если о таких вещах, как беспилотные автомобили или о мясе «из пробирки», то есть таком мясе, которое никогда не было частью живущего животного, пишут почти все мировые СМИ, то о не менее уникальных прорывных технологиях в морском транспорте – лишь небольшое число журналистов. Почему-то эта тема не кажется им столь интересной. А зря! Вот лишь навскидку несколько примеров того, что готовится к внедрению в ближайшем будущем: 

Беспилотные грузовые суда. Они будут иметь такие же устройства, как и сегодняшние дроны: инфракрасные детекторы, HD-камеры и лазерные датчики для мониторинга среды. Первые дистанционно управляемые коммерческие суда выйдут в море уже через один - два года.

Автономный парусник Ada. Он должен был стать первым плавсредством, пересекшим Атлантику без экипажа, правда, через 400 миль после старта пропал с радара. Несмотря на это, парусник установил несколько важных рекордов.

Массачусетский технологический институт и Институт городских решений Амстердама запустили совместный пятилетний проект по разработке и созданию автономных беспилотных лодок, которые будут способны перевозить людей и грузы, а также «собираться» в мосты и другие функциональные объекты. Первые прототипы Roboat уже появились.

Стартап Saildrone собрал 14 млн долларов частных инвестиций на развитие своего флота дронов. Эти небольшие лодки способны собирать данные о мировом океане, следить за морскими обитателями или обнаруживать разливы нефти. Благодаря частным инвестициям, число их возрастёт, а возможности станут ещё удивительнее.

Фантастика, правда? Та самая, о которой писал Жюль Верн, Александр Беляев и другие. А ведь российские компании умеют делать подобное! Да, понятно, что в сегменте массового судостроения доминируют Корея, Китай, Япония, и конкурировать с ними бессмысленно. На их долю сейчас приходится 75% всего тоннажа. Но ведь массовым судостроением все не ограничивается. Есть судостроение специализированное, и оно сейчас активно развивается. Это сложные, нетипичные суда, достаточно высокотехнологичные — как раз те, что мы умеем строить. Какие? Например, скоростной морской транспорт, специализированные офшорные суда, энергоэффективные суда, роботизированное оборудование на судах, в портах и так далее.

Но судами дело не ограничивается. Ведь морская отрасль – это весь комплекс, от управления и прогнозирования до исследования океанов. Так что наши ученые разрабатывают новые проекты и в сфере электронной навигации, и в сфере технологии освоения ресурсов океана, и в других. MariNet сейчас объединяет свыше 60 компаний, университетов и научных центров, а также представителей министерств и общественных организаций

Рабочая группа MariNet за время своего существования (с 2015 года) рассмотрела около 200 проектов, около 60 из них были одобрены. Пять больших проектов и более 30 НИОКР уже получили финансирование, их совокупный бюджет равен 3,8 млрд рублей. 

Чем же именно они занимаются? Заместитель руководителя рабочей группы MariNet Александр Пинский перечислил названия конкретных проектов, и уже только названия впечатляют: «Система трехмерного обнаружения и картирования объектов морского дна», «Разработка экологически чистой импульсной невзрывной технологии поиска углеводородов», «Пилотная зона и технические средства е-Навигации», «Подводный Интернет вещей», «Прибрежный энергетический комплекс с функциями защиты береговой линии от штормового воздействия», «Судно на подводных крыльях нового поколения» и другие.

 

Е-Навигация

sea 2361247 1280

MariNet определил три направления, в которых в ближайшие десятилетия ожидаются радикальные перемены. Ключевой новый рынок отрасли - это е-Навигация (электронная навигация), самый быстрорастущий и капиталоемкий рынок – это технологии освоения океана, стратегически важный в долгосрочной перспективе рынок  - это инновационное судостроение.

Очевидно, что в зависимости от специфики скорость реализации в каждом из них будет разная. В области е-Навигации речь идет в первую очередь о коммуникационных технологиях, поэтому коммерческие результаты там появятся быстрее всего. В инновационном судостроении довольно долгий цикл разработки и строительства судов, поэтому там результаты будут позже, но зато и прибыль больше.

Создатели MariNet ставят амбициозную задачу получить 10% мирового рынка е-Навигации и 5-7% мирового рынка инновационного судостроения и технологий освоения океана, а также экспорт высокотехнологичных продуктов и сервисов на уровне 12 млрд долларов в год.

Сегодня Мировой океан представляет собой основу глобальной транспортной системы с новыми перспективами развития скоростных морских путей, включая подводные. Руководитель рабочей группы MariNet Сергей Генералов уверен, что в ближайшее десятилетние важной частью мировой транспортной системы станет Морской шелковый путь, который соединит Китай со странами Персидского залива и Средиземного моря через Центральную Азию и Индийский океан. Соединив Азию, Африку и Европу он создаст для 4,4 млрд человек экономический коридор с объемом производства более 21 трлн долларов.

Именно е-Навигация позволит напрямую обмениваться данными и взаимодействовать компьютерным системам судов, портов, судоходных компаний, регуляторов, логистических компаний, систем мониторинга и связи. Генералов называет это революцией, которая уже началась, а завершится к 2030 году. Для отрасли это изменение можно сравнить с появлением Интернета в жизни человечества.

Вообще, в этой области у нас есть все шансы стать мировым лидером – главное, не упустить время. Ведь у России уникальное географическое расположение, влияние совместно со странами БРИКС на развивающиеся страны. Можно создать единое пространство е-Навигации от Арктики до Индийского океана, от южной Атлантики до Дальнего Востока. Кроме того, России нужно осваивать и акватории Арктики и Дальнего Востока – это уже вопрос не только коммерческого лидерства, но и национальной безопасности.

Е-Навигацию считает стратегической целью развития и Международная морская организация. Благодаря ей повысится безопасность судоходства и экологическая безопасность, поэтому в ближайшее время она станет обязательной для применения в мировой коммерческом флоте, на судах и в портах. А ее стандарты еще предстоит разработать и, как надеются в MariNet, это сделают именно российские компании.

Дело в том, что новое оборудование на море внедрялось, в основном, спонтанно. Доцент кафедры навигации Государственного университета морского и речного флота С.С.Губернаторов отмечает один из парадоксов современной морской техники: при жестких требованиях к механической прочности и устойчивости к воздействию окружающей среды самих приборов, надежность программного обеспечения практически не контролируется. И каждый раз обнаруживается, что программисты опять что-то упустили.

Производители оборудования тратят месяцы на то, чтобы ночью можно было без проблем считать данные с приборов, при этом есть еще много судов, где возможно, например, случайно включить общее освещение, просто прислонившись к переборке на мостике!

Нынешние подходы к разработке е-Навигации принципиально отличаются от всех предыдущих именно тем, что вначале тщательно исследуются потребности различных потенциальных потребителей, а также анализируются уже имеющиеся проблемы в технологии навигации, включая систему мониторинга движения судов.

Кроме безопасности есть и несколько экономических причин для разработки е-Навигации, и одна из главных – это уменьшение расходов на поддержание, печать и доставку навигационных карт и пособий при ограниченных бюджетах гидрографических служб. В течение последних 10-15 лет традиционные технологии производства карт ушли в прошлое, были вытеснены новыми, цифровыми. Стоимость корректуры, тиражирования и доставки потребителям электронных навигационных карт намного ниже стоимости печати, хранения, корректуры и доставки бумажных карт. И, конечно, гидрографические службы крайне заинтересованы в массовом переводе всего флота на цифровые карты.

В этих картах, очевидно, должен быть интуитивно понятный интерфейс, устойчивость к ошибкам ввода данных, автоматический отбор и предоставление информации и многое другое. При этом, такие карты должны быть качественными.

Сегодня электронные карты в большинстве своем – реплика бумажных родителей, часть которых создана на основе гидрографических съемок начала предыдущего века. В коллекции Британского Адмиралтейства более 500 карт, для которых невозможно определить датум – геодезическую систему координат. А навигационная информация по миру идет аж два месяца с момента, когда стала известна гидрографической службе.

Не только российские компании и MariNet озабочены созданием е-Навигации. Над аналогами работают в разных странах, во многих есть национальные программы. Например, в Австралии, Швеции, Норвегии, Канаде, Японии, Южной Корее это финансируется через структуры государственных органов, отвечающих за обеспечение безопасности мореплавания. В Европе на научно-исследовательские проекты в этой области выделяет гранты ЕС. Великобритания продвигает свою радионавигационную систему e-Loran.

В США национальная программа по созданию инфраструктуры е-Навигации принята на уровне президента. Программа называется e-Navigation Strategic Action Plan и включает в себя также развитие инфраструктуры информационных систем речного судоходства и ее интеграцию с инфраструктурой обеспечение морского судоходства. 

Уже сейчас есть «единое окно», которое внедряют в Евросоюзе. Оно создано для уменьшения числа необходимых докладов различным береговым службам. В первую очередь - в акваториях с наиболее интенсивным судоходством, на подходах к портам – там, где нагрузка на судоводителя и так максимальная.

В Европе уже разработан проект MONALISA 2 (Motorways & Electronic Navigation by Intelligence at Sea), участниками которого стали 37 партнеров из стран Северной и Южной Европы (национальные Морские администрации, научные институты, индустрия). Проект сфокусирован на разработке концепции эффективности управления морским транспортом, безопасности, поисково-спасательных операциях. Сейчас, в его продолжение, разрабатывается проект STM Validation. В нем участвуют уже 43 партнера. Планируется, что он будет протестирован в Балтийском, Северном и Средиземном морях.

А что же уже сделано в России? И в состоянии ли мы догнать Европу? Александр Пинский уверен, что да. У нас уже существует развитая инфраструктура как основа для внедрения е-Навигации: функционирует 21 система управления движением судов, большая часть морских судов и судов смешанного (река-море) плавания РФ, уже оборудованы современным навигационным и связным оборудованием. В Росрыболовстве работает отраслевая система мониторинга, предназначенная для мониторинга всех рыбопромысловых судов РФ и иностранных судов, работающих в экономической зоне РФ. Таким образом, сегодня отслеживается около 2000 судов. Компания «Транзас» на мировом рынке электронных картографических навигационно-информационых систем уже сейчас занимает долю 35%, а на мировом рынке систем управления движением судов - 25%.

Что касается будущего, то начата работа по нескольким проектам в области е-Навигации. В рамках ФЦП Министерства транспорта «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012–2020 годы» создается физическая инфраструктура пилотной зоны е-Навигации в восточной части Финского залива. В 2018 году должно быть завершено компьютерное моделирование безэкипажного судовождения и запущен морской геоинформационный портал. В 2019 году планируется создать платформу международного мультиагентского взаимодействия, а в 2020 году - запустить пилотный проект оснащения робототизированного судна.

 

Технологии освоения океана

fish 690227 1280

Еще одно направление, где в ближайшие десятилетия ожидаются радикальные перемены – это технологии освоения океана. К ним относится разработка подводной робототехники, картирование рельефа морского дна для упрощения морской геологоразведки, технологии добычи полезных ископаемых на шельфе, возобновляемые источники энергии океана и системы подводной связи.

Объем рынка, в который входят добывающие комплексы, электростанции, аквафермы, средства строительства, обслуживания и обеспечения безопасности, в частности подводную робототехнику, коммуникационные сервисы и сервисы геологоразведки на сегодняшний день составляют более 70 млрд долларов в год. Правда, по  большей части это относится к инфраструктуре нефтегазовой добычи. При этом по прогнозам, к 2035 году этот рынок вырастет до 150 млрд долларов в год.

Нынешний тренд на развитие новых областей – освоение морских месторождений, размещение электростанций и других промышленных объектов в морской акватории, освоение новых регионов транспортировки грузов и пассажиров, таких как Северный морской путь.

Конечно, в первую очередь всех интересует добыча нефти. По оценкам специалистов, предполагаемые геологические нефтяные запасы, находящиеся в осадочных слоях морей и океанов, достигают 70% от совокупных мировых объемов и могут составить сотни миллиардов тонн. Из этого объема 60% приходятся на шельфовые участки.

Сейчас разрабатываются порядка 350 месторождений в разных зонах Мирового океана. Все они размещаются в пределах шельфовых районов, а добыча производится, как правило, на глубине до 200 метров. Сложность в том, чтобы добыть эту нефть. На море это сопряжено с большими затратами и техническими сложностями, а также с рядом препятствий, таких как высокий показатель сейсмичности, айсберги, ледовые поля, цунами, ураганы и смерчи, мерзлота, сильные течения и большие глубины.

Стоимость одной только буровой платформы, предназначенной для работы на глубинах до 45 метров, составляет 2 млн долларов. Техника, которая рассчитана на глубину до 320 метров, может стоить уже 30 млн долларов. В среднем устройство среднего эксплуатационного основания для добычи на большой глубине в Мексиканском заливе обходится в 113 млн долларов.

Ряд научно-технологических компаний из Иркутска и Санкт-Петербурга совместно с Иркутским техническим университетом (ИрНИТУ) создают, в рамках программы MariNet, единый аппаратный комплекс для повышения эффективности поискового бурения на арктическом шельфе. Комплекс позволит проводить эффективную электроразведку шельфа на больших глубинах и снизить риски при постановке поисково-разведочных скважин для добычи углеводородов до 30%. Дело в том, что бурение - это дорогостоящий процесс, особенно для Арктики, и компании сталкиваются с такими проблемами, как пустая разведочная скважина или осложнения при бурении.

Как рассказал заведующий лабораторией комплексирования геофизических методов поиска ИрНИТУ Юрий Давыденко, они объединили три технологии геологоразведки в единый комплекс для исследования шельфа на глубинах моря от первых метров в транзитной зоне до глубоководной части - до 2 километров. Объединенный комплекс позволяет снизить риски на 20-30%, которые возникают при постановке поисково-разведочного бурения на углеводороды.

Метод электромагнитного зондирования позволяет «видеть» объекты, недоступные другим технологиям. В 2015 году благодаря разработке этого метода компания «Гелиос», участвующая в создании этого аппаратного комплекса, стала резидентом «Сколково».

Давыденко поясняет, что у зарубежных коллег имеются донные магнитотеллурические станции, в России же такой технологии пока нет. Метод иркутских ученых для поиска полезных ископаемых уже прошел тестирование в транзитной зоне - на водохранилище на Ангаре, а также на Байкале.

Вовсю идет разработка поплавковой волновой электростанции (ПВЭС), которая будет преобразовать энергию морских волн в электроэнергию с высокими эксплуатационными характеристиками. Модуль ПВЭС представляет собой продолговатую осесимметричную капсулу-поплавок, который находится на поверхности моря. Внутри капсулы размещены механический преобразователь энергии волн в виде колебательного привода, электрогенератор и вспомогательный накопитель энергии.

Достоинство ПВЭС перед аналогами в том, что в нем есть преобразователь колебательного привода, согласовывающий работу устройства с внешним волновым полем. Именно он обеспечивает наилучшие условия для отбора энергии, а также возможность размещать энергоустановки прямо в морях и океанах, в местах мало или совсем не пригодных для обитания человека или мореплавания.

Можно будет пользоваться как одним модулем с выходной электрической мощностью до 50 кВт, так и собирать многомодульные сети с суммарной электрической мощностью в десятки мегаватт.

Одномодульные ПВЭС подойдут для питания световых и радиомаяков, для энергообеспечения аппаратуры аварийного и индивидуального жизнеобеспечения, метеосистем, глобальных и региональных систем связи, навигации, телекоммуникации и прочего. Многомодульные ПВЭС полезны для энергообеспечения прибрежных и островных поселений, также они могут служить хорошей энергетической базой для экологически чистых объектов промышленности морского и прибрежного базирования. Система может служить и для дозаправки беспилотных кораблей и дронов.

 

Инновационное судостроение

 fantasy 2955419 1280

Третий «рынок будущего», стратегически важный в долгосрочной перспективе - это инновационное судостроение. 

Вообще, все три направления (е-Навигация, технологии освоения океана и инновационное судостроение) связаны друг с другом. Зачастую, невозможно отделить одно от другого. У того же безэкипажного судна «мозги» — это цифровая навигация, а «железо» — инновационное судостроение.

Новый тренд развития морских областей требует и новых решений в области судостроения: от цифрового моделирования при проектировании до новых материалов и аддитивных технологий.

В этом году эксперты MariNet одобрили около 20 новых проектов в области скоростного водного транспорта, автоматизации судов и подводной робототехники.

Особое внимание уделялось проектам в сегменте скоростного водного транспорта. Это новые экранопланы, суда на подводных крыльях, суда на воздушной подушке, средства управления ними, а также проекты «морского Uber’а» по организации морских перевозок. Для MariNet привлекательность таких проектов в том, что еще с советских времен в России сохранились уникальное производство и технологии мирового уровня, которые практически не имеют конкурентов за рубежом.

Все помнят известные «ракеты» («Буревестник», «Спутник», «Комета» и «Метеор»), которые развивали скорость в 150 км/ч, перевозили до 300 пассажиров и были таким же символом СССР 60-х – 80-х годов, как и космические ракеты.

Принцип движения этих судов был двойным. На малой скорости они шли как обычный корабль, то есть за счет выталкивающей силы воды, а на большой скорости -  как самолет, то есть за счет подводных крыльев возникала подъемная сила, которая и приподнимала судно над водой. То есть судно на подводных крыльях это и судно, и как бы самолет, который летает очень низко.

Увы, после распада СССР Россия утратила свои позиции судостроительной державы. Ситуация усугублялась тем, что основные мощности отрасли выполняли военные заказы и лишь частично получали заказы гражданского судостроения (ледоколы, танкеры и т.п.). Таким образом, в стране практически полностью была разрушена экономика отрасли, но остались «интеллектуальные центры», связанные с проектированием и строительством сложных судов.

Вообще, именно в скоростном водном транспорте – экранопланы, суда на подводных крыльях, скоростные суда на воздушной подушке – отечественные судостроители до сих пор сохраняют одни из лидирующих позиций и, что немаловажно, этот сегмент является перспективным с точки зрения мирового рынка.

Новый скоростной водный транспорт, по оценкам экспертов из MariNet, может быть востребован в странах Средиземноморья, Юго-Восточной Азии, где скоростные суда станут альтернативой самолетам и паромам. В российских регионах такие суда выгодно будет использовать для перевозок в удаленных районах, как морских, так и речных, где сложно и дорого поддерживать инфраструктуру авиационного транспорта. Новые скоростные суда смогут конкурировать по скорости и удобству с самолетами, а по экономичности превосходить их.

Например, к массовому выпуску готовится новый экраноплан ЭП-15 – сплав авиационных и судовых технологий. В длину он достигает 16,5 метров, водоизмещение - 5,5 тонн, вмещает 15 человек. ЭП-15 создан для скоростных грузопассажирских перевозок на скорости до 200 км/ч по маршруту до 300 километров и волнении моря до 3 баллов. При этом ему не нужна специальная инфраструктура и сертификация, как в авиации.

Еще одно перспективное направление инновационного судостроения – это «энергоэффективное судно». Дело в том, что морские перевозки, несмотря на всю их дешевизну и выгодность, зачастую очень неэкологичны из-за использования низкосортного топлива, загрязнения и опасности транспортировки агрессивных видов флоры и фауны из одной экосистемы в другую через трюмные воды. 

На протяжении последних 50 лет грузовые морские суда использовали в качестве топлива мазут, получаемый из отходов производства нефтепродуктов. Это всех устраивало: нефтяным компаниям было куда сбывать осадок, образующийся при переработке нефти, и он был намного дешевле более качественных сортов топлива. После получения данных о вредном влиянии продуктов сгорания мазута на здоровье человека было решено, что индустрия морских перевозок должна переходить на малосернистое топливо или использовать газопромыватели для удаления серы из выхлопных газов.

Не забывали и о живой угрозе для морской среды: о переносе различных организмов, находящихся в балластной воде, по всему земному шару. Одним из наглядных примеров такой катастрофы стал резкий рост популяции медуз в Средиземном, Черном и Каспийском морях. Медузы, привезенные из Северной Америки в балластной воде, разрушили местный рыболовный промысел. Их влияние коснулось и промышленности, поскольку идущая на охлаждение вода была полна медуз.

Благодаря новым технологиям, законодательным инициативам, растущей экологической грамотности и давлению со стороны заказчиков, судостроительная промышленность в настоящее время снижает свое негативное воздействие на природу. Экологически безопасный морской транспорт – это тренд, который будет развиваться.

Рабочая группа MariNet одобрила проект по созданию «энергоэффективных судов», которые бы сокращали выбросы в окружающую среду со стороны морского транспорта.

 

Попутного солнца

kids playing 863613

Это все будущие перспективные проекты, которые, при благоприятных условиях, принесут российским компаниям лидерство на рынках, большие прибыли и развитие всей морской экономики. Сейчас большинство из них существуют лишь в бумаге и, может быть, в виде опытных образцов. Но есть одна сфера, где все уже реализовано. Причем, не ради денег и даже не в НИОКРах, а… руками детей ради собственного удовольствия: «Солнечная регата». И именно ее можно назвать знаменем всего проекта MariNet.

«Солнечная регата» - это студенческие и детские инженерные соревнования, для участия в которых ребятам нужно своими руками построить судно, работающее на солнечных батареях. На разработку и воплощение проекта уходит от четырех до девяти месяцев. Соревнования имеют статус Всероссийского инженерного конкурса.

Участники гонки соревнуются в спринте на тысячу метров, слаломе (маневрировании между буйками), а также в гонке на выносливость, во время которой пилотам нужно пройти максимальное количество кругов за полтора часа. Именно гонка на выносливость – самый сложный, ключевой момент для судов. Если при проектировании или постройке были какие-то ошибки -  судно сойдет с дистанции и команда проиграет. Впрочем, Александр Пинский считает, что для участников выход на старт – это уже победа: «То, что мы видим - это верхушка айсберга. До соревнований у команд были долгие месяцы проектирования и подготовки. Если судно способно плыть самостоятельно и вышло на старт - это уже победа инженерной мысли».

Классов всего три – по мощности двигателя, а остальное отдается на откуп всем, кто способен совершенствовать «солнечные» лодки по всем параметрам, а это – простор для научно-технического творчества. Вот пять узлов, которые можно (и нужно) совершенствовать:

- преобразователи солнечной энергии – это кремниевые панели, и они далеки от совершенства. Есть еще возможность увеличить их  КПД;

- аккумулирование и расход энергии. Обычные автомобильные и даже космические аккумуляторы и ионисторы для «солнечных» лодок слишком просты; нужны предельно легкие и максимально емкие, подзаряжающиеся всегда при любом свете;

- двигатель. Он может быть лопастным, шнековым, водометным – каким угодно, но работающим напрямую от аккумулятора;

- гидродинамика. Лодке нужно как можно меньше терять энергии при трении о воду;

- дизайн. В общем, хотелось бы, чтобы лодка была красивой...

Паруса в регате запрещены, чтобы отследить чистую энергию солнца, без добавления ветра. Хотя, наверное, зря. Ведь яхта под парусом – это, как минимум, красиво! Пусть яхта использует ветер – это лишь увеличит ее скорость и, кто знает, может, станет популярным транспортом будущего? Только представьте, как такой красавец с синими парусами тихо скользит по Неве со скоростью катера!

В этом году регата прошла в Калининграде, в акватории Верхнего озера, и это была уже четвертая регата! Первые три состоялись в Москве, Петербурге и Нижнем Новгороде. На соревнования приехали тринадцать команд из восьми регионов России, а также из Германии и Венгрии.

«Наша задача показать, что мы не используем то, что дает нам природа. На один квадратный метр земли падает за год 5-6 мегаватт энергии, просто мы ее не собираем», сказал директор Национального центра инженерных конкурсов и соревнований Евгений Казанов.

Вместо традиционного «попутного ветра» ребята и девчата желают друг другу «попутного солнца».

«Когда мы организовывали первые подобные соревнования, профессоры университетов нам говорили, что в России нет солнца. Сегодня мы проводим их уже в очередной раз, и это доказывает обратное», продолжает Казанов. Дело в том, что тучи регате не помеха: они лишь незначительно уменьшают мощность судов на солнечных батареях.

Каждое судно, созданное для соревнований, уникально. Оно спроектировано и построено участниками команд.

«Для нас это первый опыт, первый образец. Лодку мы собирали в свободное от учебы время, изначально это было несколько кусков фанеры и солнечные батареи, а в итоге получилась конструкция, способная составить конкуренцию за счет своей компактности и маневренности серьезным судам», рассказал участник кадетской команды Тимур.

А вот другой участник регаты, Йенс Венцель из Гамбурга, принимает участие в таких соревнованиях уже 28 лет по всей Европе, и в этом году впервые приехал в Россию. По его словам, нынешняя лодка – уже шестое построенное им судно на солнечной тяге, а дома его ждет катамаран на солнечных батареях. При этом Венцель настолько увлекся конструированием и альтернативными источниками энергии, что оборудовал весь свой дом солнечными батареями и теперь не нуждается в каких-то иных источниках питания.

 

Новые кадры

Солнечная регата – это не единственное, чем занимается подрастающее поколение. Вот, например, 14-летние воспитанники детского технопарка из Набережных Челнов построили сами радиоуправляемую модель заднеприводного багги и выиграли в номинации «Проекты на свободную тему» Всероссийского конкурса «Ш.У.СТР.И.К.».

Их модель оснащена коллекторным двигателем, помехоустойчивой аппаратурой управления 2.4 ГГц и влагозащищенной электроникой. Рамный кузов придает модели дополнительную прочность, а большой дорожный просвет и независимая подвеска с масляными амортизаторами позволяют проходить любые трассы. Вся электроника защищена от попадания влаги. Полностью независимая подвеска 4-х масляных амортизаторов с резьбовой настройкой жесткости, рычаги подвески, регулируемые тяги, влагозащищенный сервопривод. Сейчас багги достигает 50 км/ч, и это не предел.

Вы еще помните, что это все вручную собрали два школьника?

Всего же в конкурсе «Ш.У.СТР.И.К.» приняли участие более 300 детей в возрасте от 6 до 18 лет из 40 регионов России с более чем 250 инновационными проектами. Экспертный отбор прошли работы по семи номинациям: судостроение, материаловедение, космос, нейротехнологии, IT-разработка, авиастроение и проекты на свободную тему.

Дети-то у нас чудесные, умные, интересующиеся, но где им пополнять знания? В обычной общеобразовательной школе? Так там собирать лодки на солнечных батареях или багги не учат. Чтобы нашей стране занять и удержать лидирующее положение на новых рынках, нужны люди, которые будут работать на этих рынках, а это значит, что нужно учить сегодняшних школьников. Учить по-новому. Без научного и инженерного образования у нас нет будущего.

В рамках Стратегической инициативы «Новая модель системы дополнительного образования детей» по всей стране в этом году открылись около 40 детских технопарков «Кванториум». «Кванториум» - площадки, где дети в проектном формате решают реальные задачи по перспективным естественно-научным и техническим направлениям. Инициатива направлена на создание среды для ускоренного развития детей от 5 до 18 лет в научно-технической сфере и формирования у подрастающего поколения изобретательского мышления.

Не только «Кванториум» готовит специалистов нового формата, таких учреждений в России уже много, хотя все еще недостаточно. Есть большой пласт университетов, учебных центров, которым нужен ориентир — кого они должны готовить, чтобы быть конкурентоспособными на рынке образовательных услуг. MariNet им подсказывает перспективные направления, обращает внимание на те сегменты, где в данное время реально идет стремительное развитие. Рассказывает и о новых образовательных технологиях, цифровых образовательных технологиях, проектном обучении.

Нечто подобное уже внедрено. Например, Севастопольский госуниверситет разработал программу дополнительного профобразования в области проектирования судов нового поколения, использующих возобновляемые источники энергии: «Теория проектирования судов, использующих альтернативные (возобновляемые) источники энергии». В 2018 году по ней будут обучаться студенты трех крупнейших вузов России: Калининградского государственного технического университета, Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского и Севастопольского государственного университета.

Цель этой программы – сформировать у студентов компетенции в области альтернативных источников энергии в судостроении, а также помочь им получить практические навыки по проектированию таких экологических судов. Также она развивает инженерно-техническое образование в России и повышает престиж инженерных профессий в области MariNet.

          В этой программе обеспечен инновационный подход к обучению. Подготовка слушателей проводится в творческой атмосфере, свободной от «давления» со стороны сложившихся стереотипов. В процессе обучения используются такие принципы как: обучение через исследования, обучение через действие и процесс.

          Учебная программа состоит из четырех разделов:

- основы использования альтернативных (возобновляемых) источников энергии;

- характеристика фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) солнечной энергии;

- характеристика электрохимических накопителей энергии;

- теория и устройство гребных электрических установок (ГЭУ).

          По итогам обучения студенты создают концепт судна, использующего альтернативные источники энергии. Выпускники, прошедший обучение по данной программе, смогут проектировать и строить современные корабли, специализированные суда и объекты океанотехники с использованием и инновационных технологий и конструкторских решений, в том числе — безэкипажные суда, адаптированные к эксплуатации в рамках цифровой навигации и удаленного управления.

Кстати, севастопольские студенты уже проявили себя в этом направлении. Они в сотрудничестве со сверстниками из Санкт-Петербурга, Калининграда, Архангельска, Нижнего Новгорода, Казани и Владивостока разработали эскизный проект научно-исследовательского судна катамаранного типа «Пионер-М». По их задумке, научно-исследовательский катамаран будет оснащен всем необходимым оборудованием и сможет заниматься разными научными задачами, меняя свое назначение от экологического мониторинга до подводной археологии. Кроме того, проект предполагает возможность заниматься исследованиями с помощью беспилотных летательных и подводных аппаратов.

«Пионер-М» представляет собой двухпалубное судно с научно-исследовательским контейнером в средней части, водоизмещение которого составляет 100 тонн. Предварительная стоимость его проектирования и постройки оценивается в 250 млн рублей. Заказ на его производство получил Севастопольский морской завод. Причем на всех этапах создания катамарана активное участие примут студенты, которые будут проходить на заводе практику.

Сейчас над разработкой этого уникального судна трудится  проектная группа из 45 студентов 8 ведущих вузов страны (СевГУ, САФУ, ДВФУ, СПбМГУ, КГТУ, КНИТУ, СПбГТУ). Работа ведется на площадке СевГУ под наблюдением АО «Объединенная судостроительная корпорация». Проект получил поддержку Агентства стратегических инициатив как один из самых перспективных, актуальных и инновационных в России и был представлен президенту России Владимиру Путину.

Комиссия MariNet недавно рассмотрела еще один уникальный проект, только он касался не новых технологий, а нового способа обучения: сквозное образование от школьника до инженера. Подготовку специалистов курируют непосредственно предприятия, которые и формируют заказ. Они не только финансируют эту систему, но и обучают на своих базах, на своих предприятиях. 

© Рыженкова Ю.В., текст, 2017
© АНО «Национальный центр инженерных конкурсов и соревнований», 2017