Морские инженерные изыскания в арктическом бассейне

ОАО «Ленморниипроект» осуществляет морские инженерные изыскания в Арктических морях России

В. Н. РАСКАТОВ ОАО "ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ", Россия

ОАО «Ленморниипроект» в течение многих десятков лет осуществляет морские инженерные изыскания в Арктических морях России в интересах строительства портовых сооружений и развития путей движения судов. В последние годы после практически полного прекращения деятельности в постперестроечный период возобновилось развитие этого региона. Ряд компаний планирует создание трансконтинентальной волоконно-оптической линии связи «Поларнет» в исключительной зоне России, которая должна соединить Европу, Азию и Америку и обеспечить около 50% емкости всех существующих морских кабелей связи.

Нефтегазовые компании планируют строительство нефтегазопроводов от морских месторождений на побережье Кольского залива. Таким образом, технологии инженерных изысканий линейных объектов приобретают актуальность и требуют все большего внимания со стороны изыскательских организаций. В последние годы повысились требования к безопасности объектов, что повлекло за собой повышение качества изысканий и проектирования линейных объектов.

ОАО «Ленморниипроект» является генеральным подрядчиком у компании «Поларнет Проект» по изысканиям волоконно-оптической линии связи. На сегодняшний момент изыскано шесть тысяч семьсот километров трассы в коридоре шириной 0,8 - 1 км. Трасса проходит от Баренцева до Берингова морей в основном по 78° северной широты. Изыскания выполнялись в 2002 году в восточном и западном секторе Арктики на гидрографических судах ледового класса «Петр Котцов» и «Николай Коломейцев» по чистой воде. В 2003 году были выполнены изыскания в караване под проводкой атомного ледокола «Советский Союз» с транспортного судна ледового класса «Кола».

технологии инженерных изысканий линейных объектов приобретают актуальность и требуют все большего внимания со стороны изыскательских организаций

В ходе планирования изысканий и их выполнения нам пришлось решить ряд проблем:

1. Выбор картографической проекции

Изыскания трассы выполнялись от 30° восточной долготы до 170° западной долготы. Стандартной проекцией, которой пользовались наши Заказчики до настоящего времени, является «Универсальная поперечная цилиндрическая проекция Меркатора». Съемочные планшеты в такой проекции строятся, как правило, вдоль 60-градусной зоны. Если построить планшеты в этой проекции с одним осевым меридианом для целой зоны, то это приведет к погрешностям в измерениях длин более 9°, и картографические материалы не будут отвечать картографическим требованиям.

Другой путь - строить проекцию для нескольких зон, но тогда на заданную область будет получено множество систем проекций.

Поскольку область, в которой расположена трассы, близка к полюсу, нами было рассмотрено несколько азимутальных проекций с анализом их точности и пригодности для прокладки кабеля. Использование этой проекции позволило получить искажение отрезков на планшете длиной 1 м менее 0,02 мм, что соизмеримо с точностью графических построений планшетов.

2. Обеспечение плановой и высотной основы изысканий

Для получения предельной погрешности координат элементов морского дна 3 м с вероятностью Р=0,95 необходимо использование высокоточной навигационной системы. Даже навигационная система DGPS не всегда обеспечивает требуемую точность. Кроме того, центральная часть Арктики не обеспечена дифференциальными поправками. Заказчик из экономии денежных средств не согласился на развертывание мобильной сети станций дифференциальных поправок по всей трассе. В связи с чем, было принято решение выполнить плановую привязку на западе и востоке с помощью системы Star-fix, а в центральном секторе Арктики обеспечить получение требуемой точности в режиме постобработки с использованием контрольного пункта, развернутого в пос. Тикси. Совместная обработка данных позволила получить требуемую точность координат.

Высотная основа данных была получена с помощью уровенных наблюдений на 15 уровенных постах, расположенных вдоль трассы. Данные этих постов использовались в качестве опорных наблюдений для построения сотрудниками ААНИИ уровенной поверхности с помощью гидродинамической модели. Уровенная поверхность была привязана к координатам судна с дискретностью 5 км. Это позволило получить сходимость глубин, исправленных поправками за уровень на соседних галсах, на основных и контрольных в пределах 10 см.

3. Установка оборудования на судах

Все акустическое оборудование для работы по чистой воде было установлено на забортных устройствах, которые позволяли в считанные минуты выбрать акустические антенны из воды в случае встречи со льдом, а также вернуть в рабочее состояние в такое же положение, как и до подъема. Дополнительная калибровка оборудования не требовалась.

На теплоходе «Кола» изыскательское оборудование было установлено стационарно под днищем судна. Акустические антенны защищались двумя системами защиты. Они были установлены в прочных стальных корпусах, что снижало вероятность их повреждения льдом. На корпусе судна также были установлены льдоотводящие устройства, которые отбрасывали льдины от корпусов антенн, практически полностью исключая взаимодействие антенн со льдом. Разработку проекта на корпусные работы осуществило ОКБ Мурманского морского пароходства, совместно с ОАО «Ленморниипроект». Технические решения проверились в ледовом бассейне в Хельсинки. Модельные и натурные испытания ледовой защиты практически полностью совпали.

Все бортовое электронное оборудование на т/х «Кола» было установлено в третьем трюме непосредственно над антеннами в двух специально построенных лабораторных модулях на базе 40-футовых контейнеров. Это позволило сократить длины кабелей, что привело к повышению помехоустойчивости акустического оборудовать.

4. Учитывая высокий уровень шума от взаимодействия корпуса судна со льдом, а также экранирующие действия слоя суспензии из смеси воды, битого льда и снега, все отечественное акустическое оборудование было построено на базе сложных сигналов с трехкратным запасом акустической мощности. Данные от многолучевых эхолотов, ГБО и профилографа комплексировались, чтобы восполнить возможные пропуски сигналов на каком-либо приборе. Все оборудование работало со 100% дублированием.

5. Гидрографическая вахта на мостике управляла движением ледокола и изыскательского судна. Учитывая снос канала пробитого во льду ледоколом с таким расчетом, чтобы изыскательское судно находилось точно на запланированном галсе. Для этой цели использовался специальный гидрографический комплекс на базе электронной карты.

6. Скорость изыскательского судна и ледокола и расстояние между ними выбирались опытным путем по основным критериям: качеству съемки, ледопроходимости и управляемости судна.

7. Существенная экономия времени получилась благодаря выполнению геологических изысканий с ледокола, а также использованию вертолета в качестве ледового разведчика и перевозчика уровенных постов, поскольку изыскательское судно практически не отвлекалось на эти работы. Средняя производительность изысканий составила 190 км в сутки. Можно было увеличить скорость съемки, однако представители заказчика строго контролировали, чтобы судно двигалось со скоростью 4-5 узлов.

Можно сделать вывод, что изыскания в арктических морях возможны, однако требуют серьезной подготовительной работы и качественного ледового, гидрографического и гидрометеорологического обеспечения.

Основываясь на опыте изысканий волоконно-оптических линий связи, могут быть организованы изыскания под арктические газопроводы и нефтепроводы. ОАО «Ленморниипроект» такой опыт имеет.

Материалы международной конференции "Нефть и газ арктического шельфа - 2004"