Прежде, чем углубляться в существо вопроса, внесем ясность в терминологию и дадим общую характеристику объекту исследования.
Учитывая сохраняющуюся терминологическую неопределенность в отношении транспортных модульных концепций, под обобщенным термином «составные суда» (СС)¹ будем понимать суда, которые основаны на идее отделения энергетического модуля (ЭМ) от функционального (ФМ) (рис.1). В отличие от технологических модульных концепций здесь допускается эксплуатационная степень свободы модулей во времени и пространстве. В соответствии с этим, например, хорошо известные в отечественной практике речные буксиры-толкачи будут относиться к ЭМ, а грузовые несамоходные баржи - к грузовым модулям (ГМ), представляя вместе речные СС, несмотря на общепринятую классификацию этих транспортных средств как самостоятельных единиц транспортной системы (класс буксиров и несамоходных барж).

Рис.1 Различные патентные идеи модульной концепции составного судна

Любая техническая идея воплощается в реальность под действием каких-то факторов-инициаторов. С момента своего зарождения в виде патентов идея СС реализуется, как правило, с целью более рационального использования дорогой энергопропульсивной установки (ЭПУ) (как по ее цене, так и стоимости обслуживания экипажем) в условиях длительных простоев судов в портах или на грузовых операциях в море. При этом, в случае высокого уровня зарплаты экипажа, грузовые модули, подпадая под класс несамоходного судна, обеспечиваются меньшей численностью экипажа, а во многих случаях эксплуатируются и вовсе без экипажа наподобие речных барж.
В последнее время идея СС начала реализовываться и с новой целью - сниже-ния шума и вибрации на ФМ, в частности, пассажирском. В 2005 г. в Германии (Neptun Werft) по проекту Twin Cruiser построено речное круизное пассажирское СС «Flamenco» пассажировместимостью 196 чел с шарнирным счалом и длиной ЭМ/ФМ 25/110 м. ЭМ СС, оборудованный подъемной рубкой, имеет мощность ЭПУ 1600 кВт и способен развивать составу скорость до 11,9 уз. Уровень шума в пасса-жирских помещениях не превышает 55 дБ [1].
В отличие от речных СС, у которых счальные устройства, соединяющие мо-дули, допускают составность до 26 транспортных единиц (барж), у морских СС они, как правило, соединяют только два модуля - один ЭМ с одним ФМ. Морские счальные устройства являются более сложными и претерпели значительную эволю-цию в своем развитии, в результате чего в настоящее время для мореходных СС применяются либо счалы жесткого типа (реже), либо шарнирные счалы только с одной степенью свободы (чаще) как представители исторически более разнообразного полужесткого типа.
Составные суда с жесткими счалами, позволяющими сформировать состыко-ванный корпус как более единое целое наподобие обычного самоходного судна, в отечественной практике ранее так и назывались, а СС с полужесткими счалами любого типа - барже-буксирными составами (ББС). Учитывая, что при любом счале принципиально технически реализовывается одна и та же барже-буксирная модульная концепция, в нашем случае любые СС описанного типа можно называть ББС.
Как и все прогрессивные технические идеи, модульная проектная концепция СС также претендует на высокую сравнительную экономическую эффективность по отношению к обычным судам. В отличие от речных ББС, изначально техническая идея морских грузовых ТС ББС сочеталась с наиболее эффективной, как казалось тогда, организационной идеей связанных схем эксплуатации, подразумевавших работу ББС на линии, когда на один дорогой ЭМ приходится три дешевых ГМ (схема 1/3). За рубежом такие ТС ББС со связанными схемами обозначались, как правило, аббревиатурой ITB (Integrated Tug-Barge), что соответствует концепции «ЭМ-толкач» с формой корпуса, слабо приспособленной для самостоятельного плавания (особенно с жесткими счалами) (рис.2).

Рис.2 Барже-буксирные составы с жестким трехточечным (а) и шарнирным (б) счалами, созданные по концепции ITB

Однако, если для речных СС, которые успешно применяются на речном флоте с 30-40-х годов прошлого века, экономическая эффективность в сравнении с обычными речными судами ни у кого не вызывает сомнения, то для морских СС, как показывает непростая история их развития и применения на морском флоте, она явля-ется неоднозначной и требует тщательной проверки в каждом отдельном случае.
Объясняется это сейчас спецификой морского транспорта и действием значи-тельно большего количества внешних факторов, которые необходимо учитывать при сопоставлении транспортных систем (ТС) составных и обычных судов. Но в 1950 году, с которого в США на фоне успехов речных ББС началось развитие этой прогрессивной транспортной технологии на морском флоте, об этом мало кто заду-мывался.
В целом история развития морских ББС такова, что мировой бум, который нарастал с момента их первого применения до середины 80-х годов, уже давно прошел и сейчас масштабы применения этих судов в мире являются весьма скромными². В результате складывается парадоксальная ситуация, которая иногда имеет место в развитии техники: при очень высокой теоретической эффективности достаточно слабое использование на практике.
Пик освоения прогрессивных транспортных технологий, и в частности, в отношении СС, как конкретное проявление великой транспортной революции, кото-рую переживает человечество с середины прошлого века, пришелся на 70-е годы. В те годы во многих странах создавались морские ТС ББС, активно велись широко-масштабные научные исследования, накапливался практический опыт.
Это коснулось и нашей страны, которая усиленно впитывала передовой зарубежный опыт. На основании научных изысканий ММФ в начале 70-х годов Балтийским морским пароходством за границей была приобретена первая ТС ББС «Капитан Володин-Высоцк 1»³ (Англия - ФРГ). Затем начался период осмысления опыта эксплуатации этих судов, серьезных научных исследований со стороны корабле-строителей и специалистов МФ, в том числе по проблемам дальнейшего развития этого типа судов. В качестве научных работ, в значительной степени обобщающих весь объем отечественных исследований по тематике ББС, можно привести моно-графии [2,3,4].
В 1977 г. для Дальневосточного морского пароходства в Японии была по-строена лесовозная ТС ББС «Байкальск-ББС 1» с шарнирным счалом Articuple (мод. Artubar), состоящая из 4 ЭМ и 8 палубных ГМ дедвейтом 9470 т. Эта ТС, созданная с учетом уже известных к тому времени недостатков систем со связанными схемами 1/3 по более прогрессивной схеме 1/2, была рассчитана практически на полное обеспечение грузопотока круглого леса, идущего из портов Приморья до западного побережья Японии. Благодаря специфике круглого леса и необходимости завоза его в несколько японских портов, была реализована более гибкая в эксплуатационном отношении веерная схема, предполагающая быструю разгрузку ББС кренованием в акватории японского порта и возвращение порожнего состава в порт загрузки (Владивосток). По данным [4] выигрыш в экономической эффективности ТС ББС по сравнению с обычными лесовозами доходил до 130-150%.
Однако, сначала гибель одного из буксиров в Японском море в 1978 г., а затем запрет выгрузки круглого леса в воду в японских портах вызвали проблемы задействования оставшихся без буксира двух барж и длительных простоев составов в японских портах под разгрузкой обычным способом. Это привело, в конце концов, к менее эффективной работе ББС по сравнению с обычными лесовозами и досрочному выводу из эксплуатации уже к 1986 г. Так, воздействие внешних факторов (случайных и, возможно, искусственно вызванных) на первую в отечественном МФ крупномасштабную ТС ББС привело к печальному исходу, повлиявшему, по всей видимости, на перспективы дальнейшего «нулевого» развития этих судов у нас.
За рубежом период 80-х годов в развитии морских ББС ознаменовался поиском новых решений, позволяющих устранить самый крупный недостаток систем ITB - связанность схемы эксплуатации (как внутренний фактор исходной концепции), делающей ТС уязвимой при действии множества случайных внешних и внутренних факторов.
Проведенные автором исследования по многофакторному сопоставлению ТС ББС и обычных судов [5] с помощью специально разработанной динамической имитационной модели позволили выявить очень сильную зависимость эффективности ББС со связанными схемами от случайного воздействия внешних факторов. Так, ТС ББС со связанной схемой 1/3, имея для заданной ситуации в статических (детерми-нированных) условиях 85% выигрыш в экономической эффективности по сравнению с обычными судами, при 50% уровне стохастического воздействия 7 вероятно-стных факторов (вариация случайной величины до половины заданного диапазона при равномерном ее распределении) полностью теряет свои преимущества (рис.3).

Рис.3 Предельный уровень стохастического воздействия и характер изменения мак-симизируемых показателей эффективности сопоставляемых ТС ББС Эм (синяя линия) и обычных судов Эо (зеленая линия), а также индекса предпочтения ТС ББС IPм= Эм/Эо

Такое поведение ТС объясняется появлением естественной асимметрии схемы эксплуатации (рассогласовкой рабочих циклов ЭМ и ГМ с соответствующим ростом времени взаимных ожиданий) в условиях сильного влияния на сопоставление фак-торных показателей асимметричности схемы. Это подтверждает гипотезу губительного действия ряда внешних факторов на экономическую эффективность классических морских ББС, частично объясняющую тот парадокс в истории их развития, о котором говорилось выше.
Компромиссное решение за рубежом в целом было найдено к концу 80-х го-дов и внешне выразилось в массовом переходе от концепции ITB к концепции ATB (Articulated Тug-Barge)⁴. Модификация исходной концепции морских ББС касалась как организационных, так и технических решений. Первые сводились к переходу на частично связанные или свободные схемы эксплуатации ББС, аналогичные речным составам, вторые - к переходу на концепцию «ЭМ-морской буксир», предполагающую использование, преимущественно, шарнирных счалов, которые способны обеспечить корпусу ЭМ ходовые и мореходные свойства, достаточные для самостоятельного плавания (в холостых пробегах) при обслуживании ГМ по заявкам.
Нельзя сказать, что концепция АТВ не использовалась ранее. Американские судовладельцы и операторы как пионеры в освоении практически всех модульных концепций, благодаря сравнительно благоприятным гидрометеорологическим условиям в прибрежном и смешанном (река-море) плавании, с середины 70-х годов уже интенсивно использовали эту концепцию [6]. Однако повсеместное предпочтение ей начали отдавать с 90-х годов, что связано, в частности, с высоким уровнем надежно-сти шарнирных счальных устройств последнего поколения (рис.4).

Рис.4 Современный американский танкерный ББС проекта RESOLVE/650 с шарнирным счалом Intercon, созданный по концепции ATB

Конечно, из-за наличия холостых пробегов ЭМ при эксплуатации ТС ББС с частично связанными или свободными схемами (смешанными схемами) сравнительная эффективность в целом их стала ниже, чем у классических ББС со связанными схемами в идеальных условиях. Выигрыш в экономической эффективности таких ТС ББС по сравнению с обычными судами специалистами оценивается на уровне 30-40% [7]. Тем не менее, хоть и не в тех масштабах, но ТС ББС эксплуатируются и поныне. Большинство из них - традиционно в Северной Америке.
Так, к примеру, барже-буксирный нефтеналивной флот США принадлежит нескольким малым и средним судоходным компаниям. Буксиры и баржи строятся небольшими местными верфями или непосредственно на предприятиях компаний. В частности, известная компания LeBeouf владеет флотом из 22 буксиров (ЭМ) и 32 барж вместимостью по 4770 м3, 7 барж вместимостью по 1590 м3 и 26 асфальтовых барж [8].
Исследования по многофакторному сопоставлению ТС ББС со свободными схемами эксплуатации показали, что для оптимальных ситуаций (с высокой концен-трацией грузопотоков и идеальными погодными условиями) и обычных скоростях хода составов и ЭМ в 12–14 уз эффективность таких систем всего на 17% ниже, чем ТС ББС со связанными схемами. Однако в целом, ограничение скорости хода ЭМ в холостых пробегах и действие фактора волнения существенно снижают экономическую эффективность ТС ББС со свободными схемами (двухкратное снижение эффективности) за счет недостаточно высоких ходовых и мореходных свойств ЭМ.
Тем не менее, положительный потенциал современных концепций ББС (при сопоставлении с обычными судами) все же сохраняется и они продолжают эффективно использоваться судовладельцами за рубежом. История выживания этой концепции и положительный опыт эксплуатации ББС в современный период могут стать поучительными для развития отечественного флота в будущем.
Наиболее актуальным это может стать для флота Дальневосточного бассейна. Например, при освоении континентального шельфа центральной и северной части Охотского моря, считающегося в будущем наиболее доступной и богатой кладовой морских жидких углеводородов, и обосновании транспортного обеспечения его нефтепромыслов имеет смысл вновь вернуться к идее СС. С учетом ледовой обстанов-ки, мелеющего бассейна р. Амур и длительных простоев нефтеналивных судов под грузовыми операциями, в частности, от плавучих хранилищ (FPSO) или точечных причалов, эффективность морских ТС СС может оказаться значительно более высо-кой, чем у обычных судов (рис.5).

Рис.5 Канадский ББС ATB с шарнирным счалом в ледовых условиях, близких к условиям плавания в Дальневосточном бассейне нашей страны

Литература:
1. Rostocker Neptun-Werft baut weitere TwinCruiser /Zumpe Mi-chael//Binnenschiffahrt, 2006, 61, № 1–2, 32;
2. Проблемы определения и оптимизации проектных характеристик составных судов. Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Семенов Ю. Н. Ленингр.корабл.институт.- Ленинград, 1977, 20 с.
3. Богданов Б. В.,Алчуджан Г. А.,Жинкин В. Б. Проектирование толкаемых составов и составных судов.-Л.:Судостроение, 1981.
4. Холоша В. И. Проектирование и эксплуатация сухогрузных судов.- Л.:Судостроение, 1984.- 216 с.
5. Методология многофакторного сопоставления сложных транспортных систем и технических объектов/ Мытник Н. А.// Материалы 7 международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» FEBRAT-07, 3–5 окт.2007 г., Владивосток, Россия, с.41–42.
6. Головин В. И. Морские перевозки грузов барже-буксирными составами (по материалам зарубежной печати). ММФ. ЦБНТИ. Обзорная информация, 1974, 48 с.
7. A changing concept/N. M. Howard //Fairplay Int.Shipp.Weekly.-1986.-298.-№ 5374.-p.42–43.
8. Pushing ahead on transatlantic waterways /Haig-Brown Alan //Ship and Boat Int., 2006, Sept.-Oct.-р.23

Сноски:
 1. В зарубежной литературе синонимом СС может являться аббревиатура TBS (Tug-Barge System)
2. Здесь уместно отметить, что судьба еще одной передовой модульной транспортной технологии, связанной с реализацией лихтеровозных концепций оказалась еще более плачевной - такие ТС в настоящее время практически прекратили свое существование.
3. Обычно, названия ББС со связанными схемами эксплуатации даются так: «Название ЭМ-Название головного ГМ».
4. Обычно аббревиатуры ITB и АТВ связывают с типом счала, определяющим гидродинамическую эффективность состава в целом, однако с позиций концептуального проектирования их связь с организационными аспектами все же существует.