Это Pioneering Spirit («Пайониринг спирит», или «Дух первопроходца»), принадлежащее швейцарской фирме Allseas Group S.A. и являющееся в настоящее время крупнейшим судном в истории судостроения (рис. 1). Его водоизмещение (около 1 млн тонн) на треть превышает водоизмещение ближайшего соперника — супертанкера Knock Nevis (657 019 т), спущенного на воду в 1979 г. под названием Seawise Giant и списанного на слом в 2010 г.
Allseas Group S.A. основана в 1985 г. и является мировым лидером в прокладке подводных трубопроводов, а также в установке и демонтаже морских сооружений, таких как буровые платформы. Она обладает большим флотом специализированных судов для перевозки тяжеловесных грузов, трубоукладчиков и судов обеспечения. За время своего существования компания участвовала в осуществлении более чем 300 проектов и проложила 23 500 км подводных трубопроводов в водах всех континентов, за исключением Антарктиды. Одним из проектов, в котором участвовало судно-трубоукладчик Solitaire компании Allseas Group S.A., — это прокладка 686 км трубопровода «Северный поток» (Nord Stream).
Идея строительства универсального судна для прокладки трубопроводов и монтажа, демонтажа и транспортировки крупногабаритных морских сооружений рассматривалась компанией с 1987 г., а в 2004 г. приступили к его проектированию. Вначале предполагалось создать это уникальное судно, используя корпуса крупнотоннажных танкеров, что оказалось трудноосуществимым, и судно спроектировали «с нуля».
Конструкторские работы выполнила финская компания Deltamarin в 2009 г. В 2010 г. с южнокорейской фирмой Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering был подписан контракт на строительство судна, получившего название Pieter Schelte (в честь отца владельца компании Allseas). Но после того как выяснилось, что Питер Шельте служил в войсках СС, под давлением общественности судно переименовали в Pioneering Spirit.
Судно строилось на верфи Daewoo Mangalia Heavy Industries в Южной Корее в 2011–2014 гг. (рис. 2), окончательная достройка судна велась в 2015–2016 гг. в Роттердаме. Стоимость контракта составила около 2,4 миллиарда долларов.
Этот рукотворный морской монстр имеет поистине циклопические размеры.
Корпус Pioneering Spirit имеет полукатамаранную конструкцию, его носовая часть (около 1/3 длины) двухкорпусная (рис. 3). В зависимости от рода выполняемых работ здесь монтируется соответствующее оборудование. Так, при прокладке подводного трубопровода методом S-lay монтируется стингер — направляющий желоб, обеспечивающий плавный сход труб под воду. Вес стингера составляет 6 200 т, длина — 150 м. Для перевозки стингера используется специально построенная баржа Bumblebee.
При укладке по S-образной кривой (S-lay system — англ.) монтаж трубопровода производится на борту судна-трубоукладчика. Труба на судне находится в горизонтальном положении, затем с помощью стингера, изгибаясь под собственным весом, опускается на дно, образуя выпуклую кривую (overbend — англ). Перед встречей с морским дном труба изгибается в обратную сторону, образуя вогнутую кривую (sagbend — англ).
Для предотвращения повреждения газопровода вследствие чрезмерного изгиба при укладке труба должна находиться под постоянным натяжением (на судне для этого имеются четыре устройства с тяговым усилием 500 т каждое). На первый взгляд, может показаться, что длинная стальная труба не обладает достаточной гибкостью, но на самом деле это не так. В то время как труба длиной 12 м практически несгибаема, незакрепленная труба длиной 1 500 м легко провисает (рис. 4–6).
Форма кривой нижней секции трубопровода (sagbend) контролируется охватывающими трубу натяжными устройствами (tensioners), напоминающими по виду тракторные гусеницы (рис. 7), с суммарным тяговым усилием 2 000 т. Pioneering Spirit способен прокладывать трубопроводы на глубинах до 4 000 м.
Для монтажа-демонтажа верхних строений добывающих платформ весом до 48 000 т в носовой части устанавливаются до 16 поперечных балок (по восемь на каждом корпусе), снабженные гидравлическими домкратами с системой компенсации качки (рис. 8, 9) и опорными площадками или зажимами. Каждая балка длиной 65 м весит 1 700 т. При демонтаже забалластированное судно как бы «обнимает» платформу своими корпусами, под дно верхнего строения подводятся балки, затем откачивается балласт (общая производительность балластных насосов составляет 37 000 м³ в час), Pioneering Spirit подвсплывает и отделяет строение от основания (рис. 10). Верхнее основание транспортируется в требуемый район, где перегружается на баржу Iron Lady длиной 200 м и шириной 57 м. Монтаж верхнего строения производится в обратном порядке. При этом баржа с верхним строением вводится в пространство между корпусами.
Для демонтажа и установки основания морских платформ весом до 20 000 т на корме судна устанавливается заваливающийся портал высотой 70 м с системой из шести полиспастов с тяговым усилием 5000 т каждый (рис. 11). Для работ с оборудованием меньшего веса служит кран грузоподъемностью 5 000 т (рис. 12).
Вышеуказанные работы могут безопасно производиться при высоте волны до 3,5 м. При этом судно должно точно удерживаться в заданной точке. Для этого используется система динамического позиционирования DP 3 фирмы Kongsberg. Судно может форсировать льды толщиной до 40 см, что позволяет ему работать даже в полярных районах.
Электроэнергию для работы этого оборудования, движения судна и прочих нужд производят девять главных дизель-генераторов суммарной мощностью 95 000 кВт с дизелями фирмы MAN (восемь 20-цилиндровых типа 20V 32/44CR 1 и один девятицилиндровый 9L 32/44CR). Для движения судна и его динамического позиционирования служат 12 винторулевых колонок фирмы Rolls-Royce мощностью по 6 050 кВт.
При прокладке трубопроводов с наружным диаметром от 50,8 мм (2 дюйма) до 1 727,2 мм (68 дюймов) на верхней палубе может храниться до 27 000 т труб. На рабочей палубе располагаются несколько станций для непрерывного производства следующих технологических работ:
1. Высокоточная обрезка торцов труб для лучшей стыковки.
2.Сварка секции из нескольких труб (сварка ведется автоматической системой Phoenix).
3.Контроль качества сварки секции ультразвуковым томографом для выявления дефектов внутри металла.
4.Подача на монтажную линию, нагрев трубы для последующей насадки расширяющейся от температуры термоусадочной манжеты.
5.Сварка с уже приваренной предыдущей секцией трубопровода.
6.Проверка качества сварки ультразвуковым томографом.
7. Монтаж термоусадочной манжеты. Манжета защищает сварочный шов и торцы труб в месте сварки от коррозии. Манжета представляет ленту из термоусадочного материала, которой обматывают место сварки, устанавливается «замковая пластина», и после охлаждения лента самозатягивается с большим усилием. После этого на место шва устанавливается форма и производится заливка пенополиуритановой пеной до уровня бетонной рубашки для защиты манжеты от механических повреждений.
Свое «боевое крещение» Pioneering Spirit получил в 2016 г. при демонтаже у норвежского побережья верхнего строения добывающей платформы Yme весом 13 500 т и размерами 56,4 x 54,0 x 28,0 м. В апреле 2017 г. в Северном море был поставлен мировой рекорд — демонтировано и доставлено на разделку в Великобританию верхнее строение платформы Brent Delta массой 24 000 т. В июне следующего года всего лишь за 60 часов (очередной рекорд) было установлено верхнее строение буровой платформы Johan Sverdrup (22 000 т) в Северном море.
Летом 2017 г. в Черном море судно-гигант приступило к прокладке двух ниток глубоководного участка трубопровода «Турецкий поток» (рис. 13), на это было затрачено, с небольшими перерывами, около полутора лет. Проведенные работы характеризуют нижеприведенные цифры.
- Наружный диаметр проложенных труб — 32 дюйма (812,8 мм).
- Длина одной трубы — 12 м.
- Толщина стенок трубы — 39 мм.
- Рабочее давление газа в трубопроводе — 284 кг/см².
- Общая длина проложенных труб — 2 х 940 км.
- Максимальная глубина моря на маршруте прокладки — 2 200 м.
- Средняя скорость прокладки — 5 км/сут.
- Общее количество сварных швов — более 138 тысяч.
В декабре 2018 г. Pioneering Spirit перешел на Балтику и включился в прокладку глубоководного участка двух ниток трубопровода «Северный поток–2» (рис. 14). Стоимость фрахта судна составляет 250–300 тысяч евро в сутки. Для этого проекта изготовлено более 200 000 труб длиной 12 м, весом 24 т, диаметром 45,4 дюйма (1153 мм) и толщиной стенки 41 мм. Эти трубы имеют различные покрытия:
1. Изнутри труба покрыта антифрикционным и антикоррозионным эпоксидным покрытием. Основное назначение слоя — в снижении сопротивления движению газа, защита от коррозии является вторичной, так как газ проходит подготовку через специальные установки очистки и осушения.
2.Снаружи на трубы нанесено антикоррозионное покрытие толщиной 4,2 мм из трех слоев полиэтилена.
3.Трубы покрыты бетонной рубашкой толщиной 60–110 мм из гидротехнического бетона с оцинкованной арматурой в целях дополнительной защиты основной трубы от коррозии, защиты от механических повреждений, а также утяжеления для погружения трубы в воду под собственным весом (заполненная газом труба имеет положительную плавучесть) и предотвращения перемещений трубы на дне под действием течений.
В этом районе трубопровод будет прокладываться на глубинах, не превышающих 210 м. Общая длина трубопровода составляет 1 230 км, в его прокладке участвуют шесть судов-трубоукладчиков. Строительство трубопровода планируется завершить к концу 2019 г., стоимость проекта составит около 9 млрд евро.
Pioneering Spirit оказался весьма востребованным судном — график его работ расписан уже на несколько лет вперед. В ноябре 2013 г. компания Allseas Group объявила о своем намерении построить в начале 2020-х гг. еще большее судно аналогичной кострукции, получившее название Amazing Grace. Его ширина составит 160 м, оно сможет оперировать верхними строениями морских платформ массой до 72 000 т. Предполагаемая стоимость составит не менее 3,4 млрд евро.
Статья была опубликована в апрельском номере журнала "Наука и техника" за 2019 год
