Даешь мотор! или Что требуется для создания перспективного судового дизеля

— Валерий Александрович, как вы считаете, какие двигатели в первую очередь нужны сегодня нашему судо— и кораблестроению?

— Гражданскому и военному флоту необходимы двигатели разных классов в широком диапазоне мощностей. Особое внимание стоит обратить на класс дизельных среднеоборотных двигателей (СОД) в диапазоне мощностей 7500−16 000 кВт и малооборотных (МОД) — в диапазоне мощности от 16 000 кВт и выше. Несмотря на острую необходимость, их в России на данный момент не производят. Оптимизация затрат на перешедших в частную собственность дизелестроительных заводах привела к урезанию ряда производств, сокращению штатов, изменению структуры подразделений, резкому уменьшению, а порой и отмене финансирования ОКР и НИОКР. Результат такого подхода особенно ярко проявился после введения санкций против нашей страны.

— Каким образом можно решить задачу создания и серийного производства современного судового двигателя? Какой масштаб задач предполагает этот проект? Его примерная стоимость?

— Президентом поставлена задача обеспечения технологической независимости России. В области СОД и МОД большой мощности этого достичь очень сложно из-за отсутствия производственной базы. Ключевым моментом для выпуска указанного класса двигателей является изготовление блоков цилиндров, цилиндровых комплектов (крышка цилиндров — втулка), топливной аппаратуры, коленчатых валов, турбокомпрессоров, подшипников качения и скольжения с повышенной несущей способностью.

Для обеспечения полной технологической независимости производства данных ключевых компонентов необходима мощная производственная база. Требуются крупногабаритные станки, литейное производство крупногабаритных деталей, инструмент, технологии, прецизионные станки, специализированные производства крупногабаритной топливной аппаратуры, турбокомпрессоров, поршневых колец, подшипников скольжения, систем управления. Кроме того, для обеспечения работы СОД в составе пропульсивного комплекса необходимы редукторы, механизмы регулирования шага винта (для винтов регулируемого шага), а в ряде случаев винторулевые колонки. Работа СОД на винт постоянного шага крайне затруднительна и не эффективна.

Необходимый объем инвестиций определить затрудняюсь. Требуется провести огромную работу, и без мощной государственной поддержки не обойтись. Для примера можно рассмотреть комплекс работ Коломенского завода по созданию и постановке на производство новых двигателей семейств Д500 (мощностью до 7500 кВт) и Д300 (мощностью до 4400 кВт). Они выполнены при реализации государственной программы «Национальная технологическая база» в 2008−2014 годах. Объем государственных инвестиций составил 1,8 млрд рублей.

В рамках этой программы заводское КБ выполнило проекты 12ЛДГ500, 20ЭДГ500, 12ЛДГ300, одноцилиндрового двигателя (отсека) для доводки рабочего процесса, полный объем расчетов и выпуск рабочих чертежей. Завод построил испытательные стенды, произвел опытные образцы и обеспечил их испытания. Однако базовые детали пришлось изготавливать в Европе из-за отсутствия необходимой отечественной производственной базы. В итоге лишь половина деталей двигателя была произведена в России, хотя его проект был полностью наш.

реклама 16+

Решить задачу создания нового двигателя большой размерности без государственной поддержки невозможно. К тому же полное импортозамещение потребует намного больше средств, поскольку необходимо заново создавать производственную базу в нескольких смежных областях.

— Из каких этапов состоит процесс создания нового дизеля? Каковы примерные сроки его проектирования, испытаний и промышленного освоения?

— Прежде чем говорить об этапах создания двигателя, хочу обратить внимание на следующее. Методологии создания нового двигателя в наших вузах никогда не учили. Хорошие базовые кафедры в российских университетах существуют, есть пока еще и хороший профессорско-преподавательский состав. Но учебная программа — это только набор необходимых специальных дисциплин. Для овладения методологией проектирования нового двигателя и постановки его на производство нужны сильные конструкторская и технологическая школы, а они создаются десятилетиями.

Процесс разработки и постановки на производство двигателя новой размерности состоит, как правило, из 12−14 параллельно-последовательных этапов, которые в самом начале изображают в виде графика Ганта. Многие молодые преподаватели университетов приравнивают разработку конструкции двигателя чуть ли не к выполнению курсового проекта, что, конечно, не так. В мощном профессиональном КБ существует ряд специально разработанных регламентов, в которых прописаны алгоритмы действий — от обзоров рынка до проектирования, подготовки производства, испытаний и сертификации.

Кроме того, существует множество стандартов и специальных требований ВМФ, «Росатома», РМРС и РКО, обязательных к выполнению. Цикл работ по созданию двигателя новой размерности, в зависимости от производственной базы, занимает от четырех до шести лет. Это сопоставимо с данными западных фирм.

— Какие подразделения обычно составляют полноценное конструкторское бюро дизелестроения?

— За образец можно взять КБ Коломенского завода начала 2000 гг. С учетом экспериментальной службы там трудилось около 250−300 человек. Численность конструкторского бюро фирмы «Вяртсиля», к примеру, на тот момент составляла 350 человек. В состав КБ должен входить отдел перспективных разработок, отдел ведущих конструкторов сопровождения, специализированные отделы разработок сборочных модулей, расчетный отдел, отдел техдокументации сопровождения, цикл специальных лабораторий и бюро технической информации. Начальники отделов — специалисты высшей квалификации, далее по понижению ранга — 1, 2, 3 категории. Главный или генеральный конструктор — это специалист высшей категории, имеющий наибольший опыт создания двигателей, желательно доктор наук. Так было в КБ Коломенского завода. Позже посчитали названную численность бюро слишком большой.

реклама 16+

Приведу еще один пример. В знаменитой фирме Bosch при общей численности 54 000 человек в сфере проектирования и исследований работало 12 500 сотрудников. А на нашем заводе в лучшие годы в КБ было 650 человек при общем количестве работающих 24 000 человек. Предприятие при этом выпускало до 1200 среднеоборотных дизелей в год. Как видите, соотношение ИТР и общего количества работающих далеко не в нашу пользу.

— Из каких функциональных частей должно состоять современное двигателестроительное предприятие?

— Структура современного дизелестроительного завода зависит от организации промышленной базы страны и ее стратегических задач. К примеру, в ведущих европейских странах научная база в основном сосредоточена в университетах, а работы в области НИОКР — в трех главных инжиниринговых центрах. Это «ФЭВ Моторентехник» (Германия), «АВЛ» (Австрия) и «Рикардо» (Англия). В СССР задачами дизелестроения занимался Центральный научно-исследовательский дизельный институт (ЦНИДИ) и Центральный научно-исследовательский институт топливной аппаратуры (ЦНИТА), ныне от них почти ничего не осталось.

В Европе на дизелестроение работает целый ряд очень мощных специализированных фирм. Они производят топливную аппаратуру, турбокомпрессоры, поршневые кольца, поршни, подшипники скольжения, электронные управляющие системы, литье. А производители дизелей, такие как МАН, «Вяртсиля» или МТУ, фокусируются на разработке конструкции двигателя и производстве базовых деталей, занимаются испытаниями ДВС, их сопровождением и т.д. Для решения наиболее сложных научно-технических задач эти фирмы привлекают инжиниринговые центры. Такая схема взаимодействия обеспечивает необходимое качество продукции и относительно короткие сроки постановки ее на производство.

Копирование подобной системы при ограниченных возможностях наших специализированных фирм и отсутствии стратегического контроля со стороны Минпромторга привело у нас к развалу производства МОД и к сильной просадке выпуска СОД. Преимущества западной схемы проявляются тогда, когда есть мощная сеть специализированных предприятий по производству комплектующих. У нас детали для среднеоборотных двигателей большой мощности почти не производят.

Что касается научной составляющей, то в наших университетах необходимые кадры есть, однако их привлечение к разработкам и математическому моделированию ничтожно мало из-за отсутствия финансирования, а средства на новые разработки не выделяются из-за отсутствия коммерческого интереса у владельцев бизнеса и управляющих менеджеров.

Во времена СССР и даже в начале 2000 годов главному конструктору бюро выделялись финансы на проведение научно-исследовательских работ. Он получал до 75 и более миллионов рублей — по тем временам это были немалые средства. Поэтому и существовала возможность привлечения к перспективным работам не только специализированных ЦНИДИ и ЦНИТА, но и ведущих вузов страны, таких как МВТУ, ЛКИ, МАДИ, ЧПИ, ОИИМФ. Сегодня этого нет, более того, КБ АО «Коломенский завод» в результате реорганизации превратился в инженерный центр с прямым переподчинением его ТМХ и был выведен из состава завода, в результате чего бюро лишилось своей экспериментальной базы.

реклама 16+

Вторым негативным фактором стал переход высшей школы на Болонскую систему образования. В результате чего снизилась квалификация выпускников вузов, которые приходили в конструкторские бюро. Были ослаблены требования к кандидатским диссертациям, отменены надбавки к зарплате за ученую степень. Отрасль стала стремительно терять высококвалифицированные кадры и в КБ, и в университетах.

— Из какого числа сборочных единиц состоит современный судовой двигатель? Какова доля критически важных позиций? Легко ли будет выйти на современные показатели по экологичности ДВС?

— Современный СОД, построенный по модульному принципу, состоит примерно из 12−15 сборочных модулей. Общее количество деталей порядка 22 000. Критически важные позиции я уже перечислил ранее. Это блок цилиндров, коленчатый вал, топливная аппаратура, турбокомпрессоры (на дизеле их может быть несколько), подшипники скольжения коленчатого вала и качения для приводов, поршневые кольца, поршни, муфты упруго-демпфирующие, а если рассматривать весь пропульсивный комплекс, то редукторы и винты регулируемого шага.

Экологические показатели — отдельный вопрос. В девяностые годы мы смогли обеспечить европейские нормы выбросов. Нынешние требования Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (MARPOL) намного жестче российских. В принципе выполнить их можно, но для этого нужно серьезно потрудиться. Существует много способов борьбы с вредными выбросами: это и специальные способы организации рабочего процесса (например, цикл Миллера), и многостадийный впрыск топлива, и прямой впрыск воды в цилиндр, работа на ВТО, установка многоступенчатых систем очистки выпускных газов и др. Начав активно работать в этом направлении на рубеже веков, Россия, к сожалению, как-то плавно «съехала» с этой темы.

— Современный двигатель — это и новые материалы…

— Даже не столько материалы, сколько новые технологии. Необходимых материалов у нас достаточно, а вот технологий явно нет. Речь идет в первую очередь о биметаллической ленте для подшипников скольжения, антифрикционных покрытиях подшипников скольжения для коленчатого вала и шатунного сочленения (например, типа Rilen Lager, Tian, Spatter или на базе покрытий Cu-Sn либо Sn-Cu-Sr), хромокерамических покрытиях поршневых колец, плоско-вершинном хонинговании рабочих поверхностей втулок цилиндров, современных высококлассных моторных маслах, системах подготовки тяжелого топлива и системах нейтрализации выпускных газов. Ведущими зарубежными компаниями это уже реализовано, а у нас в классе обозначенных ДВС нет. А именно эти компоненты обеспечивают современность конструкции и высокие характеристики двигателя.

— Возможно ли быстрое создание завода по производству ДВС с нуля при действующих нормах хозяйствования (тендеры и т.п.)?

реклама 16+

— Думаю, создание современного дизелестроительного предприятия с нуля в наших условиях возможно только теоретически. Создавать завод с полным производственным циклом в духе натурального хозяйства нецелесообразно. Нужно развивать или модернизировать специализированные предприятия производства комплектующих. Примером может служить западное дизелестроение.

— Что можно считать современным дизелем?

— В мире выпускают около двух тысяч разных модификаций ДВС. Если у них есть покупатель, то эти двигатели современны. Коллективными усилиями более десяти европейских фирм во главе с «Вяртсиля» был создан судовой дизель Waasa 31, обеспечивший рекордные параметры по расходу топлива и экологическим показателям. В его конструкции и рабочих процессах реализованы самые современные технические решения, но рядом работают, к примеру, и двухтактные двигатели «Дженерал Моторс», созданные тридцать лет назад. Они обеспечивают высокую надежность и приемлемые параметры за относительно невысокую цену. И это тоже современный дизель.

Отечественные бизнесмены почему-то многие годы полагали, что дизелестроители должны создать им супер-дизель с недостижимыми параметрами за мизерные деньги или вообще бесплатно. Повторюсь, нам не обойтись без организации производства комплектующих современного уровня. Это будет значительно эффективнее, чем строить двигателестроительный завод полного цикла!

Все мои сегодняшние рассуждения касаются создания комплекса промышленных предприятий, на которых технологическая независимость будет обеспечиваться в полном объеме. Но, изучая различные свежие публикации в прессе, я вижу странную тенденцию. Речь идет о желании организовать лишь сборочный цех, где будут собирать двигатели из узлов, произведенных в Китае. И это называют отечественным производством. Абсурд какой-то. О какой технологической независимости тут можно вести речь? Или другой вариант — в обиход ввели термин «реинжиниринг». По сути, это всего лишь копирование. По такому пути идти можно, если поставить конечной целью организацию производства полного цикла без иностранных комплектующих.

— На производстве каких же двигателей нам стоит сегодня сфокусироваться?

— Нам не хватает дизелей во всех классах, но наиболее тяжелая ситуация сложилась в классе среднеоборотных двигателей мощностью от 7500 до 14 000 кВт. По моему мнению, это могли бы быть двигатели Д500 (ЧН26,5/31) мощностью до 7500 кВт (частично поставленные на производство Коломенским заводом), ЧН36/45 мощностью 7000−14 000 кВт и ЧН40/48 мощностью 10 000−16 000 кВт. Что же касается МОД, то нужен тщательный анализ на тему, а нужны ли они вообще. Можно обеспечить необходимую мощность силовой установки, включив в нее несколько единиц СОД. Например, четыре среднеоборотных двигателя по 16 000 кВт — это уже суммарно 64 000 кВт. Эффективность этой установки будет высокой, если на частичных режимах будут работать не все двигатели, а один или два.