– Юрий, расскажите, когда были разработаны первые рулевые машины в мире? И когда первая такая машина появилась в России?
– Если мы говорим о рулевых машинах современного типа, то эта история началась в 80-х годах XIX века. Тогда была развитая эпоха пара, увеличились водоизмещение и скорость судов, а также нагрузки на судовой руль. Именно тогда в рулевых машинах начал активно применяться гидравлический привод.
Первые гидравлические рулевые машины появились на кораблях Российского флота еще в 1900-х годах. Они были установлены на построенном датской верфью «Бурмейстер и Вайн» крейсере «Боярин» и императорской яхте «Штандарт», также гидравлической рулевой машиной был оснащен и ледокол «Красин» (до 1927 г. «Святогор»), построенный в Ньюкасле.
При этом основными типами рулевых машин еще долго оставались паровые системы с кривошипно-шатунным механизмом. С 20−30-х годов XX века начали набирать популярность более совершенные электромеханические секторные рулевые машины. И только во второй половине XX века судовые гидравлические системы стали основным типом рулевых машин. Первая машина такого типа отечественного производства РЭГ-8 была создана в России в 1935 году. Ее разработало конструкторское бюро, преемником которого стал наш Центральный научно-исследовательский институт судового машиностроения.
Поршень, ротор и плунжер
– Насколько современные рулевые машины сложны в изготовлении, и какие технологии при этом используются?
– С точки зрения технологии изготовления при производстве плунжерных и роторных рулевых машин ключевой является технология сложного профильного и крупногабаритного литья, которая применяется для роторов, корпусов и цилиндров. Также в процессе изготовления такого типа рулевых машин применяется многокоординатная расточка и фрезерование, для которых нужны крупногабаритные высокоточные станки, способные обрабатывать детали и сборки размером более двух метров. Кроме того, требуется сложное и дорогостоящее испытательное оборудование для проверки машин под нагрузкой.
– Рулевые машины подразделяют по типу привода — кроме плунжерных есть еще роторные и поршневые. Каковы их главные преимущества и недостатки? И в каких ситуациях каждый из этих типов наиболее применим?
– В современном судостроении наибольшее распространение получили три вида машин: поршневые, роторные и плунжерные. Самые простые, дешевые и ремонтопригодные из них — поршневые. При этом они менее надежны и экономичны, то есть на единицу крутящего момента потребляют больше всего энергии. Чаще всего их используют на судах с крутящим моментом до 160 кН•м — это суда длиной до 60 метров класса «река-море» или «прибрежное плавание». Для таких судов поршневые рулевые машины — оптимальный вариант. Для более крупных морских судов класса «панамакс», «афрамакс» уже необходимы роторные и плунжерные рулевые машины.
Роторные системы — очень узкоспециализированный продукт, который нужен в определенных условиях
Роторные системы — очень узкоспециализированный продукт, который нужен в определенных условиях. Первое из них — необходимость экономить место на корабле. Прежде всего, это характерно для рыболовных судов. На траулерах очень жесткие требования к пространственному размещению оборудования, поскольку каждый квадратный метр такого судна должен приносить прибыль. Соответственно, чем компактнее рулевая машина, тем лучше для владельца судна.
Роторные машины в этой ситуации имеют явное преимущество, поскольку требуют примерно в полтора раза меньше пространства румпельного помещения, чем другие типы рулевых систем. Их второе преимущество — возможность перекладки пера руля на угол больше, чем 35°. Это дает возможность использовать данный привод с рулем Беккера (особый тип многосекционного судового руля, который предназначен для увеличения эффективной подъемной силы, создаваемой рулем направления, и повышения маневренности судна) и в условиях малого хода получить лучшие параметры маневрирования. На полном ходу никому в голову не придет перекладывать руль на угол больше 35°, а на малой скорости мы получаем лучшее маневрирование.
Еще одно преимущество роторных машин — возможность использовать привод как верхний упорно-опорный подшипник баллера. Это позволяет делать линию форштевня менее развитой в компоновке рулевого устройства, то есть упрощать корпус и уменьшать высоту от фундамента рулевой машины до линии форштевня. Есть суда, на которых необходимо, чтобы эти расстояния были маленькими.
Если таких требований по компактности рулевой машины на судне нет, применять роторные механизмы не нужно. «Роторка» — самая капризная из всех трех вариантов рулевых машин с точки зрения требований к монтажу, эксплуатации, надежности и других факторов. По сути, это очень большой и точный неполноповоротный гидромотор. Он не очень сложный в изготовлении, однако в его конструкции есть свои технологические нюансы, связанные с уплотнением подвижных кольцевых каналов прямоугольного сечения. Даже начинающий гидравлик скажет, что сложно сделать надежные уплотнители для круглого отверстия, а уплотнить квадратный канал, внутри которого перемещается такая же квадратная лопатка — задача и вовсе непростая, учитывая, что в нем еще действует и переменное давление.
Чтобы обеспечить необходимую герметичность привода, зазоры между роторной и статорной частью рулевой системы должны быть минимальными, иначе механизм будет крайне чувствителен к любым перекосам в процессе монтажа и во время эксплуатации. Поэтому наши рекомендации проектантам — стараться применять роторные машины с рулями, имеющими нижнюю опору, чтобы минимизировать изгибные нагрузки баллера и оптимизировать условия работы роторного привода.
Вывод прост: если ограничений по компактности и требований повышенной маневренности судна нет, лучше установить плунжерную рулевую машину. Именно ее нужно рассматривать по умолчанию, если мы выбираем рулевую систему для большого судна, поскольку она имеет наиболее энергоэффективный и надежный в эксплуатации механизм.
Если ограничений по компактности и требований повышенной маневренности судна нет, лучше установить плунжерную рулевую машину
– А есть ли какие-то минусы у плунжерных рулевых машин?
– Основной минус такого типа рулевых машин — большие габариты. По сравнению с роторным плунжерный привод занимает в полтора раза больше площади. Еще один минус — более высокая стоимость. Конструктивно сложных в изготовлении элементов в плунжерных машинах больше, чем в роторных и поршневых, потому цена на них будет выше, особенно, если это касается мелкосерийного производства.
– То есть плунжерные машины в линейке из трех типов рулевых машин — самые дорогие?
– Да, они будут на 10−15% дороже, но эти затраты окупаются в эксплуатации за счет значительно лучших показателей экономичности, надежности и ресурса. У нас есть опыт обслуживания плунжерных машин, которые находятся в эксплуатации более 50 лет, и они до сих пор в хорошем состоянии.
– Насколько понимаю, рулевые машины подразделяются на механические, электромеханические и гидравлические. Насколько часто сегодня в рулевых машинах применяется электромеханика?
– Довольно часто на судах применяется не только электромеханика, но и просто механика. Классическая штуртросовая передача (тип рулевого привода на судах, при котором усилие от штурвала или рулевой машины передается на румпель и через него — на перо руля) никуда не делась — ее по-прежнему прекрасно использует маломерный флот. Например, на 5-метровом катере не будет плунжерной рулевой машины. В последнее время мы заметили, что активно развиваются электроактуаторные рулевые машины. Их тоже устанавливают на маломерные суда класса «река-озеро» длиной 10−15 метров. Если мы говорим о судах класса «река-море» и «море-океан», то в 99% случаев на них будут стоять гидравлические рулевые машины одного из трех перечисленных типов.
– Как судовладельцу правильно подойти к выбору рулевой машины? Какие критерии будут определяющими?
– При выборе рулевой машины определяющим параметром является крутящий момент и предельный угол перекладки руля, а дальше судовладельцу нужно выбрать подходящий тип привода.
По моему мнению, если вы не применяете винторулевую колонку в классе судов «река-море», как стало модным в последнее время, то лучше устанавливать поршневую рулевую машину. Скорее всего, ее мощность будет в пределах до 160 кН•м. Именно для такого класса судов поршневые машины в эксплуатации будут самыми дешевыми.
Они неприхотливы в эксплуатации, их легко ремонтировать, ведь запчасти, которые на них применяются, можно купить в обычном промышленном магазине в любом крупном городе России, например, шестеренные насосы, гидрораспределители и уплотнения цилиндров. Эти элементы гидравлики применяются в крупных тракторах, экскаваторах, в строительной дорожной технике, поэтому поршневые машины дешевле и доступнее своих аналогов. То есть, если у тебя что-то сломалось в рулевой машине, ты можешь привезти нужную запчасть на судно в течение нескольких часов. В крупных рулевых машинах, в том числе поршневых — мощностью более 400 кН•м, размеры запчастей выходят за общепромышленные, из-за чего их ремонтопригодность резко падает, поэтому в таких ситуациях стоит обратить внимание на плунжерные машины.
Ключевые игроки на российском рынке
– Какие производители рулевых машин на данный момент есть в России?
– У нас еще в 70-х годах XX века была разработана очень широкая линейка судовых рулевых машин, которая обеспечивала все потребности рынка — от 25 кН•м и до 4000 кН•м. Это 17 моделей, которые перекрывают весь необходимый диапазон рулевых систем для флота. Мы в ЦНИИ СМ, который является научным центром в области рулевого привода, этот типоряд периодически обновляем, чтобы он соответствовал современным требованиям Российского морского регистра судоходства и уровню развития техники. По нашей документации работает ряд заводов. Главные из них — Пролетарский завод, изготавливающий мощные рулевые машины, и Завод имени Гаджиева, который специализируется на маломощных системах.
У нас еще в 70-х годах XX века была разработана очень широкая линейка судовых рулевых машин, которая обеспечивала все потребности рынка — от 25 кН•м и до 4000 кН•м
К сожалению, мы не можем конкурировать по цене продукции с южно-корейским производителем судовых рулевых машин Yoowon Industries Co. Ltd. или китайскими компаниям. Классический вопрос для всей промышленности — объем рынка. Например, корейцы производят до 150 рулевых машин в год, а мы в лучшие постсоветские годы делали всего 10. Понятно, что на мировом рынке пока мы просто неконкурентоспособны.
В период санкций из России ушли германские производители судовых рулевых систем. По сути, в Европе сегодня только один завод производит наиболее востребованные на рынке плунжерные машины — Hatlapa. Турецкие компании всегда были на нашем рынке, например, Data Hidrolik Makina Sanayi (DATA). Этот завод и сейчас занимает определенную долю рынка, но в сегменте поршневых машин мы с ним успешно конкурируем: отечественные изготовители предлагают покупателям то же качество за ту же цену, что и наши иностранные коллеги. С китайцами в плунжерных машинах бороться сложнее — они занимают почти весь рынок. Тем не менее, есть еще и военное кораблестроение, где мы вне конкуренции.
– Какой процент российских кораблей ВМФ сегодня оснащается рулевыми машинами разработки ЦНИИ СМ?
– Примерно 90% крупных кораблей.
Цена вопроса
– Какова сегодня рыночная стоимость разного типа рулевых машин?
– Примерная стоимость небольших поршневых машин мощностью 50−100 кН•м — от 10 млн до 25 млн руб., роторных и плунжерных систем мощностью 400−2000 кН•м — от 60 млн до 200 млн руб.
При этом надо понимать, что для каждого конкретного судна рулевая машина делается под свое техническое задание, которое подразумевает определенную комплектацию, поэтому вопрос цены каждый раз строго индивидуален. Например, плунжерная рулевая машина мощностью 630 кН•м для одного судна может стоить 60 млн руб., а для другого — уже 100 млн руб. Разница в количестве постов управления, насосных агрегатов, дополнительных опорных подшипниках или системах смазки.
– На какой рынок сейчас ориентирована продукция, которую проектирует ЦНИИ СМ?
– В первую очередь, мы ориентируемся на российский рынок. Сейчас сложное время для международных контрактов. По сути, нам ничего не мешает поставлять отечественную продукцию на международный рынок, но мы понимаем, что на нем правят три «азиатских кита». Они владеют 90% мирового рынка судостроения и сами себя полностью обеспечивают рулевыми машинами. Мы там не нужны.
За 5−7 лет мы сможем полностью обеспечить внутренний рынок собственными рулевыми машинами
Если говорить об оставшихся 10% рынка, то на нем можно конкурировать, но наша первая задача — довести уровень продукции отечественного судового машиностроения на судах российских проектов до уровня, который обеспечит суверенитет нашего государства. И только после этого можно начинать международную экспансию.
– На ваш взгляд, в какой срок можно реализовать эти планы?
– Если говорить о поршневых рулевых машинах небольшой мощности, то отечественное судовое машиностроение сегодня способно производить их ровно столько, сколько нужно России. Если говорить о плунжерных и роторных машинах, то пока мы способны закрыть 60−70% потребностей отечественного рынка. Я думаю, в перспективе за 5−7 лет мы сможем полностью обеспечить внутренний рынок собственными рулевыми машинами.
– То есть вы готовы полностью обеспечить российских судовладельцев отечественными рулевыми машинами?
– Мы можем это сделать. Будем или не будем — это вопрос больше к политике государства, насколько оно готово продолжать меры поддержки своей промышленности и ограждать ее от экспансии азиатских компаний. Потенциал у нашей промышленности для этого есть.
Умная рулевая машина будущего
– Какими будут рулевые машины будущего и какие тенденции их развития сегодня можно наблюдать в мире и в России?
– В первую очередь, рулевая машина будущего станет автоматической. Мы понимаем, что это произойдет в перспективе в ближайшие 50 лет. Скорее всего, через полвека суда будут бороздить моря без экипажа, поэтому требования к их системам управления изменятся. На них будут стоять рулевые машины, которым не нужно обслуживания во время рейса. Они будут оборудованы средствами диагностики, позволяющими сохранять информацию о работе собственных систем, анализировать рабочие параметры машины и передавать данные в некий центр управления судовождением. Кроме того, такие рулевые машины получат очень высокий уровень надежности и резервирования, позволяющий судну выполнить свою задачу в любом случае и дойти до порта назначения. Возможно, это будут те же поршневые, плунжерные или роторные машины, так как само «железо» останется тем же, просто станет умнее.
Рулевая машина будущего станет автоматической. Мы понимаем, что это произойдет в перспективе в ближайшие 50 лет
– Как вы считаете, сколько лет осталось до начала реализации таких проектов?
– Мы уже работаем в этом направлении и внедряем такие технологии. Запустить рулевую машину такого уровня автоматизации в серийное производство реально в течение пяти лет, если это будет нужно флоту. Пока таких амбициозных задач со стороны заказчика мы не видим. Наша задача сейчас — формировать правильный модернизационный потенциал, ведь суда современных проектов и их рулевое управление должны проектироваться с заделом на серьезную модернизацию. Этот потенциал через 20 лет позволит приспособить суда к безэкипажной работе с минимальными усилиями. И это мы делаем прямо сейчас.
- Взгляд на перспективы отечественного судостроения глазами опытного проектанта
- РС: Мы готовы предложить отрасли свою экспертность
- Механизированная подводная сварка мокрым способом: Сделано в России
- Кто отвечает за технологию на Балтийском заводе?
- "Спрос растет, настрой оптимистичный": Эксперты о рынке литья для судостроения
