Достучаться до Арктики

Первую в мире систему подледной связи разрабатывают ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с коллегами из Харбинского инженерного университета (Китай). Часть исследований специалисты уже провели в бухте Новик на острове Русский в рамках международной зимней школы "Ice Mechanics".

"Чтобы осваивать Арктику, нужно сначала закрепиться в мелководных районах. В них - особые физические и технические принципы распространения звука. Движение звука подо льдом имеет свою специфику, значительно изменяются сигналы, идет сильное отражение ото льда и дна. Распространение упругих волн в мелком море - это проблема для ученых всего мира. Соединив физические методы российских исследователей с технологиями обработки информации китайских коллег, мы сможем достичь прорыва в освоении Арктической зоны", - сообщил заведующий кафедрой приборостроения Инженерной школы ДВФУ Владимир Короченцев.

По данным пресс-службы вуза, для исследований ученые использовали новейшие приборы. Так, сотрудники ДВФУ пустили в дело линзовые приемные антенны и свою последнюю разработку - пневматический гидроакустический излучатель, звуковые волны от которого распространяются в воде и по льду. Харбинские исследователи в свою очередь привезли с собой высокоточные сейсмические приемники для замера вибрации льда. Также в ходе эксперимента были задействованы и другие интересные приборы – например, измеритель скорости звука и звуковизор для осмотра подводной части льда.

"С помощью современных приборов мы можем увидеть и понять, как распространяются упругие волны под водой и в толще льда. Это технически очень сложная задача, а ученые Инженерной школы ДВФУ и Харбинского инженерного университета - первые, кто занялись этим направлением. Ранее мы несколько лет вели теоретические исследования, и вот теперь приступили к экспериментальным работам", - добавил Короченцев.

Первые наблюдения оправдали самые смелые ожидания ученых – как оказалось, лед является основным проводником гидроакустических сигналов и при этом поглощает около 95% звука. Между тем, как отметил эксперт, в ходе исследований перед учеными встало множество новых вопросов, которые нуждаются в дальнейшем изучении.

"Дальневосточный федеральный университет ведет многолетние исследования морского льда, имеет прочную теоретическую базу и богатый практический опыт в полярном направлении. Харбинский инженерный университет является первым в Китае вузом, занимающимся исследованиями в области гидроакустики. Полученные в ходе совместного эксперимента данные будут использованы для дальнейших научных работ по созданию технологий подледной связи", - отметили в свою очередь в пресс-службе вуза.

Кроме того, магистрант Инженерной школы ДВФУ Владислав Барышев разработал и запатентовал новую конструкцию буровой морской платформы для Арктики. Научным руководителем проекта выступил директор ИШ ДВФУ Александр Беккер.

"Сооружение создано для размещения разведочного оборудования на мелководных участках шельфа и может стать основой нового технического средства - универсальной буровой платформы для круглогодичных автономных работ в Арктике", - сообщили в пресс-службе вуза.

Согласно замыслу разработчиков, устойчивость платформы (около 90 м в диаметре и около 40 м в высоту) при ледовых нагрузках будут обеспечивать специальные анкерные устройства, заглубленные в грунт дна, при этом сама она сможет свободно перемещаться из одной точки в другую. Также в отличие от других подобных сооружений новая платформа будет иметь подвижную верхнюю палубу, способную изменять высоту в зависимости от глубины шельфа.

В целом же, как отмечает Александр Беккер, разведка и добыча нефти и газа на арктическом шельфе вызывают значительные трудности из-за экстремальных условий и колоссальных нагрузок от дрейфующего льда. Поэтому при строительстве платформы необходимо будет одновременно учитывать целый ряд факторов: сложные гидрологические условия, ледовую обстановку, короткий период навигации (порядка двух месяцев), малые глубины и отсутствие береговой инфраструктуры.

"Арктика - самое актуальное направление развития энергетики будущего, но чтобы эффективно осваивать Север, нужны новые технологии. Студенты и молодые ученые Инженерной школы ДВФУ активно подключаются к исследованиям и разработке специальных арктических технологий. Эта конструкция платформы предназначена для разведочного бурения в особенно жестких условиях с очень коротким навигационным периодом, чтобы успеть выполнить работы хотя бы на одной скважине", - отметил Беккер.

Как уточнили в пресс-службе ДВФУ, магистрант Владислав Барышев разрабатывал проект с учетом условий в акваториях Обской и Тазовской губ (Карское море). В этих районах преобладают грунты с илом и суглинками, что создает значительные трудности для обеспечения устойчивости и надежности сооружений.

В будущем, как полагают в университете, инженерное решение студента может быть адаптировано к другим условиям или и вовсе станет основой для качественно нового технического средства - универсальной буровой платформы, способной круглогодично и автономно вести работы на мелководных месторождениях Арктики.

"Арктическое направление является одним из научных приоритетов ДВФУ. В университете создан международный научно-образовательный центр "Арктика", главная цель которого - создание центра превосходства в области арктических технологий освоения ресурсов Мирового океана, способного выполнять полный спектр инжиниринговых услуг и оказывать научное сопровождение проектов на шельфе арктических и субарктических морей", - напомнили в вузе.

Между тем, специальные технологии для Арктики разрабатывают и в центральной части России. Так, к примеру, Институт арктических технологий Московского физико-технического института (МФТИ) и Ульяновский наноцентр Ulnanotech в настоящее время работают над созданием ветротурбины для работы в условиях постоянного холода.

"Перед институтом сейчас стоит стратегическая задача - обеспечение работы автономных объектов, в первую очередь, инфраструктуры Северного морского пути без привозного топлива. Мы в лице Ульяновского наноцентра и Ульяновской области в целом нашли, на мой взгляд, очень хорошего партнера, с которым сможем сделать арктическую установку российского производства и поставить ее на испытания сначала на Ямале, а потом уже и на Северном морском пути", - сообщил исполнительный директор Центра арктических технологий МФТИ Юрий Васильев во время ежегодного форума "Открытые инновации" в Москве в октябре 2017 года.

Планируется, что проект будет реализован в течение двух-трех лет.

Как в свою очередь отметил гендиректор наноцентра Ulnanotech Андрей Редькин, также присутствовавший на мероприятии, разработка турбин в России сегодня является перспективным направлением.

"Мы начали формировать проектные альянсы, с одной стороны – с индустриальными лидерами мирового рынка в области ветроэнергетики, а с другой – с сильнейшими российскими вузами и научно-исследовательскими институтами. Цель реализации совместного проекта с институтом арктических технологий - это иметь в России арктическую установку для ветрогенерации, которая совмещается с дизельной генерацией и экономит стоимость производства электроэнергии в условиях Арктики, Заполярья и Крайнего Севера", – сказал он.

 

Обозреватель Наталья Пономарева