НИОКР в области гидротехнического строительства

• Проект «Разработка методов расчета экстремальных ледовых нагрузок на инженерные сооружения шельфа северных морей для повышения их безопасности»

В России более 80% углеводородов сосредоточено на шельфе северных и дальневосточных морей, характеризующихся тяжелыми ледовыми условиями. В таких условиях наиболее перспективным способом освоения месторождений является надводный, предусматривающий строительство морских ледостойких платформ. Для этих сооружений характерны высокая стоимость, материалоемкость и ответственность. Учитывая, что их аварии могут привести к человеческим жертвам и экологическим катастрофам, к ним предъявляются высокие требования по надежности и безопасности. 
Основные результаты НИР: Методы оценки воздействия ле­дя­ных образований на инженерные сооружения с учетом параметров сооружений, ледяных образований и факторов внешней среды. Методы прогнозирования надежности и безопасности для конкретных районов и режимов эксплуатации инженерных сооружений. Система сбалансированных индикаторов надежности и безопасности инженерных сооружений. Научная, научно-техническая и практическая ценность ожидаемых результатов; технико-экономические показатели: На основе математических моделей можно выполнять расчеты режима нагружения инженерных сооружений континентального шельфа за весь период эксплуатации, оценивать влияние ледяного покрова на динамику системы «сооружение – лед». На основе созданных численных моделей, учитывающих большой набор взаимовлияющих параметров и факторов, создана методика расчета нагрузок и характеристик надежности и безопасности. Учтены такие факторы, как базирование сооружения, сейсмостойкость, неоднородность ледяного образования и т.д.

• Проект «Разработка составов и технологии изготовления износостойких бетонов для гидротехнических сооружений и оснований нефтегазодобывающих платформ»

Физика отказа железобетонных конструкций от абразивного воздействия ледяных образований связана с возникновением значительных пульсирующих давлений в зоне контакта бетона с дрейфующим льдом. Вследствие высоких контактных давлений происходит разрушение и откалывание частиц материала конструкции, увеличение пористости, снижение морозостойкости. Агрессивное воздействие морской воды (соленость несколько промилле) значительно ускоряют процесс коррозионного разрушения бетона, если не предусмотреть специальные мероприятия. Опыт строительства и эксплуатации ЖОГТ для условий Северного и других морей недостаточен для решения проблемы защиты от истирания в условиях Охотского моря, характеризующимся высокодинамичным характером и более высокой скоростью ледовой абразии.
Использование в зоне переменного уровня воды вместо специальных сложных конструкций защитных поясов специального бетона значительно снизит затраты на строительство и повысит надежность и безопасность ЖОГТ, и значит, всего нефтегазодобывающего комплекса. Данная технология актуальна именно для шельфа о. Сахалин, имеющего высокую динамичность ледового режима (скорость дрейфа ледяных образований достигает 2,5 м/с), что пока не встречалось в практике эксплуатации зарубежных платформ в Северном море и море Бофорта. 
Исследования ледовых проблем проводились с 1970 г.
Получены научные результаты, определяющие мировой уровень проблемы:

• разработаны математические модели определения ледовых нагрузок на нефтегазопромысловые сооружения и подводные инженерные объекты;
• предложены оригинальные методики определения расчетных значений прочности ледяных полей с учетом их пространственно-временной изменчивости и неоднородности;
• разработаны и экспериментально апробированы теоретические подходы к расчету глубины истирающих воздействий льда конструкции ЖОГТ;
• проведены расчетно-теоретические исследования динамики шельфовых сооружений, подверженных ледовым воздействиям.

Исследования велись по грантам Рособразования, Роснауки и других ведомств, частных компаний, включая зарубежные. Разработаны как компьютерные модели, так и экспериментальные стенды для проведения испытаний в морозильных камерах и ледовых бассейнах.
Получены составы бетонов для различных условий эксплуатации (режимов нагружения дрейфующими ледяными образованиями – ровными и торосистыми полями, стамухами и несяками). Разработаны  технология изготовления бетона на основе нанотехнологий  и специальная технология его укладки, включающие в себя  пакеты необходимой конструкторской документации. Разработанная технология за счет глубокого воздействия на составляющие бетона позволила сократить расход цемента на 20% и снизить энергоемкость. Новые технологии изготовления и укладки бетонов позволили повысить культуру производства, поднять уровень качества бетона, что скажется на уровне безопасности сооружений. Есть перспективы увеличения экспорта технологии в страны, проводящие гидротехническое строительство в ледовых условиях. Импортозамещение связано с освоением технологий строительства ЖОГТ, что требует изготовления и внедрения в производство специальной технологической оснастки, системы контроля качества и решения других проблем.
В настоящее время планирует строительство производственного комплекса по сооружению верхних строений нефтегазодобывающих платформ, которые ранее изготавливались в Южной Корее. Создание комплекса позволит сократить сроки и снизить стоимость освоения нефтегазовых месторождений на шельфе Сахалина, Магадана, Чукотки и Камчатки. Таким образом, учитывая стоимость ледостойкой платформы около $1 млрд., возможно используя отечественную базу и технологии, осваивать шельф дальневосточных морей без привлечения иностранных подрядчиков. Одним из путей реализации данной стратегии является разработка и внедрение технологии строительства железобетонных оснований для платформ с использованием высокопрочных и износостойких бетонов.
Проект направлен на участие завода «Звезда» и других судостроительных предприятий «Объединенной судостроительной корпорации» в реализации нефтегазовых шельфовых проектов с минимальным участием западных компаний.

• Проект «Исследование конструктивных элементов зданий и сооружений для совершенствования методов оценки сейсмостойкости»

При землетрясениях расчетной интенсивности, периоды повторения которых для большинства сейсмически активных районов России составляют 1000 и более лет, расчет ведется по новому предельному состоянию. Учитывая малую вероятность таких землетрясение за срок службы сооружения экономически неоправданно строить здания, которые переносили бы сильные землетрясения без всяких повреждений. Главное требование, предъявляемое в этих условиях к сооружению - обеспечение безопасности населения и сохранности ценного оборудования. Одними из важных в настоящее вредя становятся экономические критерии оптимальности, на основе которых может быть выбрана такая степень антисейсмического усиления, которая обеспечивает, с одной стороны, заданный уровень безопасности сооружения, а с другой, - минимальную величину расходов, связанных с ликвидацией последствие землетрясения. При этом одними из основных являются вопросы определения объемов повреждений несущих конструкций зданий в условиях возможных землетрясений, решение которых самым непосредственным образом связало с необходимостью исследования сооружений в условиях реальных землетрясении с учетом действительной работы в стадии, близкой к предельной.
На основе исследований нестационарных упруго-пластических систем на реальные сейсмические воздействия с учетом развития неупругих деформаций и локальных повреждений конструктивных элементов и с использованием сейсмологической информации о сейсмическом режиме территории предложены рациональные конструктивные решения сейсмостойких зданий, строящихся на сейсмически активных районах Приморского края и Сахалинской области.

• Проект «Разработка подводной робототехники для подводно-технических работ на континентальном шельфе»

Проект направлен на развитие с 2011 г. нового отраслевого сегмента в России — морское роботостроение и развитие новых видов глубоководных систем информационного обеспечения морской и глубоководной деятельности.
Инновационные продукты проекта:

• новые проекты судов — носителей морской робототехники;
• морские роботизированные комплексы;
• глубоководные энергоинформационные кабельные системы нового поколения;
• подводные научные системы;
• системы освещения подводной обстановки;
• новые виды систем подводной навигации и точного позиционирования для подводных подвижных технических средств.

Для отечественного рынка планируется создание в течение ближайших трех лет, конкурентоспособных морских роботизированных систем, обеспечивающих предоставление услуг участникам морской деятельности, в том числе, компаниям, занятым разведкой и освоением углеводородных и минеральных ресурсов Мирового океана.

• обеспечение всех видов подводно-технических работ в подводно-подлёдном пространстве (в ледовитых морях, в условиях ледяного покрова);
• геоэкологический мониторинг водного пространства;
• технический контроль подводной инфраструктуры;
• выполнение подводно-технических работ «особой сложности»;
• создание морских роботизированных комплексов для добычи твердых полезных ископаемых на дне Мирового океана.

Работа ведется в рамках Инновационно-технологического центра «Мировой океан» Дальневосточного федерального университета» с привлечением НПО «Гидротекс» как оператора на дальневосточном направлении.

• Проект «Разработка полимерных материалов с использованием местного сырья для защитного покрытия трубопроводов с нефтепродуктами»

На основе десятка патентов предложены новые материалы (грунтовочный состав, защитная эмаль) для защитного покрытия нефте- и водопроводов с использованием переработки местного сырья – липтобиолитовых углей Приморского края. Актуальность предлагаемого проекта объясняется необходимостью производства защитных покрытий металлических трубопроводов для строительства нефтепроводов федерального и муниципального предназначения в Дальневосточном регионе с использованием местного сырья. Отличительными чертами новых материалов для защитных покрытий  являются следующие: 1) повышенная коррозионная стойкость, 2) повышенная химическая стойкость (особенно в морской среде), 3) высокие прочностные характеристики, 4) возможность получать один из основных компонентов защитного слоя на основе переработки местного сырья – липтобиолитовых углей.

• Проект «Локальные энергосистемы на базе возобновляемых источников энергии (ветровой электростанции, наплавной миниГЭС)» 

В России не разрабатывается и не производится оборудование для электростанций малой мощности (от 10 киловатт до единиц мегаватт), позволяющее к тому же обеспечить адекватное взаимодействие различных источников электроэнергии (ВЭС, ГЭС, ГеоТЭС, ЭС на ТБО, ЭС на древесных отходах, приливных ЭС и др.) в одной системе ограниченной мощности.
МиниГЭС состоит из барабанного модуля (БМ) и берегового модуля. БМ предназначен для преобразования энергии свободного потока воды в электрический ток, в нём также может помещаться минимум оборудования для управления мини-ГЭС. Отличительной особенностью агрегата с электротехнической точки зрения является развязка частоты вращения БМ от частоты выходного тока.
Выполнен раздел «Нетрадиционная энергетика и развитие альтернативных энергоисточников»  «Программы стабилизации и развития ТЭК Приморского края на 2000-2010 годы» и разработана «Концепция стабилизации ТЭК Сахалинской области до 2020 года» в части локальной энергетики, включая Курильские острова. По заказу ОАО «РусГидро» и корпорации Мицуи выполнен комплекс НИР и проект Ветростанции на о.Русский для энергоснабжения объектов АТЭС-2012. Также выполнены проекты создания ветростанций для Сахалинской области, включая Курильские острова.