Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[-Asket-]

Как требования сбережения ресурсов способствуют развитию роботизации океанского транспорта
30 августа 2013 года в норвежском Тронхейме международная группа разработчиков представляет MUNIN — Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks («Морское судовождение без экипажа с использованием сетевого искусственного интеллекта»). Инициирован этот проект германским Институтом морской логистики в Гамбурге (Institut für Maritime Logistik). Финансирование осуществляется Европейским союзом и рядом других инвесторов. Международная команда трудится над проектом с 1 сентября 2012 года и ставит своей целью создание автоматизированных систем управления океанскими судами.
Направление для автоматизации, казалось бы, выбрано довольно необычное с экономической точки зрения. Дешевизна океанского транспорта, осуществляющего по данным вышеупомянутого Института морской логистики 90% перевозок между континентами, обеспечивается традиционными методами индустриальной эпохи — ростом размеров судов. Управляемых весьма немногочисленными командами. Танкеры, сухогрузы, контейнеровозы за сотню тысяч тонн водоизмещением управляются командами в несколько десятков человек. Международные правила безопасности судовождения требуют иметь на борту не менее двух десятков душ, из которых как минимум три должны быть с дипломами штурманов. Казалось бы — не много. В расчёте на объём перевозимого груза, даже с учётом весьма солидных зарплат. Но тут в действие вступает ещё один фактор.
Ограничение скорости судов связанное со стоимостью топлива. Её рост в «нулевые» породил такое парадоксальное явление, как slow steaming, медленное пароходство (интересующиеся могут почитать о нём подробнее на сайте Ллойда). Суть явления состоит в том, что при высоких ценах на топливо (а нынче нефть больше ста долларов за бочку) оказывается выгоднее снижать скорость хода судов до менее чем двадцати узлов, а то и вообще ограничивать её пятнадцатью, чтобы сэкономить немалые (десятки, а то и сотни мегабаксов) суммы судовладельцам: расход энергии растёт же по степенному относительно скорости хода закону (точнее — ещё сложнее, но это сейчас не важно). При снижении хода с 27 до 18 узлов по данным производителя дизелей Wärtsilä потребление горючего уменьшается до 59%. Но — время нахождения судна в океане увеличивается. Рейс удлиняется до четырёх–пяти месяцев. Именно настолько оказывается оторвана от семьи команда, что уже напоминает героические будни советских полярников…
Знакомые судоводители и механики отмечают, что офицеры торгового флота в последние годы всё чаще и чаще берут на борт семьи. Но это — удовольствие то ещё. (Кстати, онлайновая работа с постоянным пребыванием дома может также оказаться связанной с проблемой психологической совместимости с близкими.) И вот формируется концепция судна-гиганта, идущего в океане без экипажа. Либо под управлением оператора через спутниковую сеть. Либо вообще под властью компьютера-судоводителя. Интегрированы варианты, при которых экипаж работает в режиме, близком к лоцманскому: выводит судно из порта и вводит в него, прибывая на лоцманском катере или вертолёте.
Пока рассматриваются варианты, при которых значительная часть вычислительных мощностей размещается не на борту судна, а на земле, в диспетчерском центре, где они — совместно с операторами — будут заняты управлением несколькими судами. Далее возможен дальнейший рост автономности. И — рост защищенности систем.
Ну и если экономить горючее, то уж экономить. Ходить под парусами. И приведём в заключение цитату из написанной полвека назад повести Вадима Шефнера «Девушка над обрывом». «…мористее видны были не спеша идущие морские пассажирские корабли, грузовые суда и большие парусники. Эти парусники были очень красивы — совсем как на старинных гравюрах. Только на них не было команды: паруса поднимались и убирались специальными механизмами, которыми управлял КАПИТАН [Кибернетический Антиаварийный Первоклассно Интеллектуализированный Точный Агрегат Навигации]. Парусники эти перевозили несрочные грузы и вполне себя оправдывали.» Возможно, эти строки окажутся вполне реализуемыми…

[Andrew Gontchev]

Ну и если экономить горючее, то уж экономить. Ходить под парусами. И приведём в заключение цитату из написанной полвека назад повести Вадима Шефнера «Девушка над обрывом». «…мористее видны были не спеша идущие морские пассажирские корабли, грузовые суда и большие парусники. Эти парусники были очень красивы — совсем как на старинных гравюрах. Только на них не было команды: паруса поднимались и убирались специальными механизмами, которыми управлял КАПИТАН [Кибернетический Антиаварийный Первоклассно Интеллектуализированный Точный Агрегат Навигации]. Парусники эти перевозили несрочные грузы и вполне себя оправдывали.» Возможно, эти строки окажутся вполне реализуемыми…

Да без проблем, сам люблю гонять под ветром. Сколько-сколько дней клиппера цибики из Чайны до Лондиниума везли?

[PAHOM]

А кто палубу будет мыть?))))

[PAHOM]

Или пока судно доплывет! его разворуют))))

[Andrew Gontchev]

А кто палубу будет мыть?))))

Дождик помоет, но мы уходим от темы...

[-Asket-]

Сколько-сколько дней клиппера цибики из Чайны до Лондиниума везли?

Переход занимал около 100 суток.

ЧАЙНЫЕ КЛИПЕРЫ
...Поговаривали, что в течение всего рейса капитан-гонщик никогда не расставался с заряженным пистолетом. Так оно и было. Кое-кто из непосвященных объясняет это тем, что измученный работой с парусами экипаж мог взбунтоваться в любую минуту... Но это совсем не так. Если внезапно налетал шквал, и капитан видел, что его команда не успеет убрать лишние паруса, он доставал пистолет и стрелял в самый напряженный - галсовый угол паруса, после чего последний разлетался в клочья. Ну, а какие паруса надо расстрелять, один или два, капитан знал. Лучше пожертвовать одним или несколькими парусами, чем остаться без рангоута. Моряки парусного флота всегда имели при себе отточенные как бритвы ножи. Работая на мачте, моряк мог запутаться в снастях и в результате упасть с мачты. Чтобы этого не случилось, моряк выхватывал нож и перерезал захлестнувшую его снасть, жизнь была дороже. Это вовсе не значит, что и на берег моряки выходили с ножами...

Одним из наиболее серьезных исследований возможностей эффективной эксплуатации парусника в современных условиях является работа ученых Мичиганского университета для Департамента торговли США, так называемый «Отчет Вудварда» (1975 г.). Целью исследования было определение необходимости парусных судов для американского торгового флота: Feasibility of Sailing Ships for the American Merchant Marine
Основными предпосылками при определении варианта судна послужили: необходимость постройки судна в США и его эксплуатация, учитывающая возможности и особенности судна, соответствие стандартам в части численности экипажа, его размещения, оплаты и безопасности; использование вспомогательного двигателя только для маневров и движения при штиле со скоростью не более 6 уз; установка на судне дедвейтом 45 тыс. т дизель-генератора для судовых нужд мощностью не более 600 кВт; запрещение входить или выходить из порта при сильном ветре или течении; возможность установки подруливающего устройства, определяемая экономическим расчетом; преимущество парусника по сравнению с теплоходом, которое обеспечивается за счет информации о погоде и ее учета.
Наиболее подходящим было признано прямое вооружение типа «Динариг».
Грузовместимость рассматриваемых судов с учетом глубин в проливах, необходимого бокового сопротивления, разумной высоты парусного вооружения была ограничена 50 тыс. т дедвейта. Еще большие суда также можно снабдить парусным вооружением, но их ходовые качества будут несколько хуже, а для очень больших танкеров это даже вряд ли окажется практичным. Кроме того, парусному судну, идущему без груза, требуется балласт, что также обусловливает определенные ограничения.
Вместе с тем необходимо признать: осадка судов лимитирована 15 м (исходя из глубины проливов и многих современных портов); при этой осадке и ходе под парусами судно обладает наилучшими ходовыми качествами. Однако такая осадка характерна для судов дедвейтом 70-80 тыс. т.
Важным фактором, влияющим на размер рассматриваемых судов, является высота парусного вооружения. Например, проход под мостом им. Веррацано (71 м), Голден Гейт (71 м), как и в Балтиморе (57 м), доступен лишь для сравнительно небольших парусных судов. Конечно, допустимо применить телескопические мачты, но это может вызвать трудности, особенно в связи с применением бегучего такелажа...
...Для трех вариантов судов дедвейтом 15, 30 и 45 тыс. т был проведен экономический анализ при их работе на линиях: Нью-Йорк-Ливерпуль (6200 миль), Балтимор-Монровия (8200 миль), мыс Флаттери-Шанхай (10 500 миль), Сан-Франциско-Сидней (12 800 миль). Анализ показал, что требуемая фрахтовая ставка для парусника ненамного превышает такую же для обычного судна. На последних же двух линиях эта ставка при благоприятных обстоятельствах в 1975 г., когда проводились исследования, для парусных судов была меньше, чем для моторных. Но с тех пор цены на топливо значительно увеличились...
...При рассмотрении хода под парусами на принятых для расчетов четырех линиях с учетом сезона удалось выяснить что наибольшая средняя скорость составляет зимой 12,24 уз (мыс Флаттери-Шанхай), наименьшая – 8,22 уз на той же линии летом. Естественно, эти результаты получены для большого судна. Средняя годовая скорость колеблется от 9,2 до 10,99 уз и сама по себе неплохая, хотя и уступает такому же показателю современного балкера. Участие двигателя в обеспечении средней скорости обратно пропорционально силе ветра. Время использования двигателя колеблется от 10% (в случае благоприятных условий) до 22% (среднее значение) и даже до 50% в определенные времена года при неустойчивых ветрах. Повышение средней скорости за счет установки более мощного двигателя грозит превратить парусник в теплоход со вспомогательным парусным вооружением...
...Морская администрация США, получив в целом отрицательные результаты этого исследования, приняла решение о необходимости постоянной корректировки выводов в связи с постоянно меняющейся обстановкой в мировом судоходстве. Несомненно, что сейчас выводы о целесообразности таких судов были бы значительно оптимистичнее...

[Andrew Gontchev]

Переход занимал около 100 суток.

Я знаю, нормально?

[-Asket-]

Выходит, что да, по продолжительности рейса мы уже фактически догнали середину 19 века...

[Andrew Gontchev]

Выходит, что да, по продолжительности рейса мы уже фактически догнали середину 19 века...

В 19 веке под ветром уже на роторе ходили.

[-Asket-]

Ну, сейчас рейс в четыре–пять месяцев, тоже ведь не средняя длительность, но долгосрочные тенденции при таком подходе оптимизма не внушают...

[Andrew Gontchev]

Ну, сейчас рейс в четыре–пять месяцев, тоже ведь не средняя длительность,

Вообще-то сейчас считаю на часы, максимум на дни, но не на месяцы...

[-Asket-]

Что считаете, срок доставки грузов? Так это смотря какой груз, понятно, что далеко не всегда имеет смысл экономить на транспортировке такими экстремальными методами. Вообще, сроки больше от нормальной логистики зависит, что толку от перевозки с опережением графика, если разгрузить потом вовремя не смогли.

[Andrew Gontchev]

Вообще, сроки больше от нормальной логистики зависит

При условии, что фактическое время в пути не сильно зависит от прихотей природы, но мы отвлекаемся от темы...

[-Asket-]

Возвращаясь к теме. О Симоне Стевине и его сухопутном судне слышали многие:

Но это была вовсе не единичная причуда ученого. Идея лежала на поверхности и реализовать ее, и не без успеха порой, многие пытались... Из истории сухопутных парусников:
«…ПО ТВЕРДИ АКИ ПО МОРЮ…»
ПО РЕЛЬСАМ – ПОД ПАРУСОМ
Буер – не только спортивное судно

[idris]

Вот оно Бугатти Виерон по парусами.

www.cross-roads.ru/cutty-surk/cutty-surk-wool.html

Чайные рекорды остались правда за конкурентом "Фермопилы". Рейс Лондон Мельбурн 60 дней. Рейс Мельбурн Шанхай 28 дней. Рейс Шанхай Лондон 91 день. Катти Сарк держит рекорды на пути Лондон Сидней и оттуда Сидней Лондон, 67 и 69 дней. Корабли правда вокруг не плавали, а стояли под загрузкой и выгрузкой, но тем не менее. То есть вокруг света за 135 дней в принципе.

[topaz]

Не думаю что есть смысл возвращаться к парусам. Если уж снова для кораблей использовать для движения силу ветра, то лучше ставить на корабли современные ветряки.

Мощность двигательных установок даже самых тяжелых кораблей невелики.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Batillus_(супертанкер)
К примеру у крупнейшего супертанкера это 50 МВт двигателей, дающих скорость в 16 узлов.
Длина корабля 400 метров, поэтому думаю на нем легко разместить как минимум 2 самых крупных морских турбины по 7-8 МВ. Следовательно скорость уменьшиться лишь в 2-3 раза.

Есть конечно проблема с устойчивостью, поэтому форма плоских катамаранов предпочтительней.

Или солнечные панели использовать. Такие суда уже есть.
http://en.wikipedia.org/wiki/T%C3%BBranor_PlanetSolar

При водоизмещение в 85 тонн, может двигаться с средней скоростью в 7 узлов.

http://www.planetsolar.org/follow-us
Сейчас этот корабль к Лондону идет. Текущая скорость почти 5 узлов.

[idris]

Ну да это хороший вариант. Пространства в океане много, никому не мешает. Можно просто устанавливать на кораблях либо солнечные панели, либо ветряки. Таким способом можно большую часть расходов энергии снять.

Например супертанкер. Условно 400 метров в длину и 75 в ширину, 30000 кв.м. И это просто пустое место. Просто железная палуба. Можно всю палубу покрыть солнечными панелями. Умножим на условные 0,3 квт выдаваемой мощности на кв.метр. получим 10 тыс.квт. это позволит на такую энергию перевести большую часть мощности двигателей. Вполне экономичный вариант. Или палубы можно доработать и сделать из них что то вроде лепестков открывающихся в обе стороны. Лепестки тоже покрыть панелями. Тогда суммарная ширина возрастет в три раза и мощность тоже в 3 раза. Тем более супертанкеры плавают преимущественно в теплых регионах. Так что проблем со светом там нет.

Надо бы запатентовать идею

[Митрич]

Системы поверхностных ветров умеренных широт в глобальной системе циркуляции атмосферы. Которые дуют в умеренных широтах с запада на восток. И собственно гонят на запад гольфстрим и куросио и их продолжения. И далее гонят на запад воздух с океанов на сушу.

Гольфстрим и Куро-Сио на запад гонят не ветра, а сила Кориолиса.

Это что то новое!

Я  слышал про течения приливные, стоковые, плотностные, ветровые. Но про корриолисные первый раз слышу. Век живи, век учись.

Тьфу, я -то повёлся машинально на выделенный текст - не на запад, конечно, гонит тёплые течения сила Кориолиса, а на восток!
И это отнюдь не новое:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C3%EE%EB%FC%F4%F1%F2%F0%E8%EC

...Двигателем смещения на восток выступает также сила Кориолиса...

[незлой]

както знакомый яхтсмен объяснял, почему он не любит катамараны: там, где яхта с килем сильно накренится, катамаран -- опрокинется. достаточно нарисовать диаграмму сил, чтобы понять -- почему.
огромный катамаран в океане? под управлением автоматики? хм.. 

зы: ..хотя, возможно, есть варианты.. если, скажем, сделать соединение между корпусами подвижным (а лучше -- управляемым)..
но это, наверно, в другую тему.

[pppppppo_98]

Ну да это хороший вариант. Пространства в океане много, никому не мешает. Можно просто устанавливать на кораблях либо солнечные панели, либо ветряки. Таким способом можно большую часть расходов энергии снять.


Например супертанкер. Условно 400 метров в длину и 75 в ширину, 30000 кв.м. И это просто пустое место. Просто железная палуба. Можно всю палубу покрыть солнечными панелями. Умножим на условные 0,3 квт выдаваемой мощности на кв.метр. получим 10 тыс.квт. это позволит на такую энергию перевести большую часть мощности двигателей. Вполне экономичный вариант. Или палубы можно доработать и сделать из них что то вроде лепестков открывающихся в обе стороны. Лепестки тоже покрыть панелями. Тогда суммарная ширина возрастет в три раза и мощность тоже в 3 раза. Тем более супертанкеры плавают преимущественно в теплых регионах. Так что проблем со светом там нет.

Надо бы запатентовать идею

рыдал...