L’èxit es basa en una producció avançada, personal altament qualificat i un poderós despatx de disseny
Nizhny Tagil, on es troba l’empresa principal, la JSC Scientific and Production Corporation Uralvagonzavod, és el bressol de la primera locomotora de vapor i el major proveïdor de material rodant de mercaderies per als ferrocarrils de Rússia i els països de la CEI, la ciutat-tanc, va donar al país i al món un gran nombre de vehicles de combat, alguns dels millors del planeta. Tot i això, poca gent sap que el començament de l’era espacial també es va situar en gran mesura a la terra de Tagil.
El vol emblemàtic de Yuri Gagarin no hauria tingut lloc sense Uralkriomash, una empresa que forma part de la corporació UVZ. Especialistes de Tagil van participar en tots els programes espacials nacionals. Aquí es van desenvolupar instal·lacions de proveïment mòbil per a vehicles de llançament, que van assegurar el llançament no només de la sonda Vostok-1, sinó també dels primers satèl·lits, així com la implementació dels programes Energia-Buran i Sea Launch.
A l’espai: oxigen líquid
El 1946, com a resultat del desenvolupament de míssils de combat de llarg abast, que va començar sota la direcció de Sergei Korolev, es va crear l'escut antimíssil del país i es van obrir perspectives per a l'exploració pràctica de l'espai exterior. La nova tecnologia requeria una gran quantitat d’oxigen líquid, un oxidant combustible, de manera que, a principis dels anys 50, amb el desenvolupament de la investigació espacial a la Unió Soviètica, va sorgir la necessitat de transportar grans quantitats d’oxigen líquid per ferrocarril, cosa que va resultar ser una tasca increïblement difícil. No hi va haver experiència en la creació de tancs ferroviaris per al transport de líquids criogènics al país. La solució a aquest agut problema va ser confiada a Uralvagonzavod.
Mitjançant el decret del Comitè Central del PCUS i del Consell de Ministres de l'URSS com a part de l'Empresa Unitària Estatal "Uralvagonzavod", que va rebre el nom de FEDzerzhinsky l'1 d'octubre de 1954, es va formar una oficina de disseny especial - OKB-250 per a equips de tecnologia i llançament a terra, encapçalats pel dissenyador en cap Methodius Veremiev, que més tard es va independitzar de l'empresa - OJSC "Uralkriomash". De fet, els treballs sobre la creació d’un tanc criogènic van començar dos anys abans. Per tant, ja el mateix any, un equip de dissenyadors va desenvolupar documentació per a un nou vagó cisterna de ferrocarril per al transport d’oxigen líquid: producte 8G52. La producció en sèrie de la novetat, que va començar al mateix temps, va suposar el naixement d’una nova indústria al país: l’enginyeria de transport criogènica.
La complexitat dels problemes resolts va ser increïblement elevada. L’oxigen líquid reacciona amb molts metalls i s’evapora ràpidament. Per tant, l’aliatge d’alumini AMtsS, que no interactua amb el gas líquid, es va seleccionar per al recipient interior del tanc. Un altre avantatge era la seva excel·lent soldabilitat. L'espai entre el recipient interior del tanc i la carcassa exterior es va omplir de material aïllant tèrmic: mipora.
El 1954, el futur acadèmic Sergei Korolev va enviar una tasca tecnològica als enginyers criogènics d’Uralvagonzavod per a la creació de mitjans per repostar (8G117) i repostar (8G118) amb oxigen líquid del famós coet espacial R-7. El 1956, UVZ va iniciar la producció d’instal·lacions de proveïment d’oxigen líquid per a vehicles de llançament espacial. Amb la seva ajuda, l’agost de 1957 es va provar el míssil balístic intercontinental R-7 al cosmodrom de Baikonur, un èxit destacat del coet domèstic, que encara posa les naus espacials i els satèl·lits terrestres en òrbita propera a la terra. Les instal·lacions mòbils de proveïment (proveïdors i proveïdors d’oxigen líquid i nitrogen) per al coet R-7 amb potents bombes criogèniques van assegurar el llançament amb èxit de diversos satèl·lits terrestres artificials, estacions interplanetàries automàtiques i la nau espacial Vostok amb el primer cosmonauta Yuri Gagarin a bord.
Quan es van resoldre els primers i més difícils problemes, es van establir les bases de la tecnologia de producció criogènica, els especialistes en plantes van començar a treballar en la fiabilitat dels seus productes. L'aïllament dels vasos criogènics era imperfecte, una part del contingut dels tancs es va evaporar durant el viatge. De vegades arribaven al cosmodrom mig buits. A continuació, l’aspirador OKB-250 és el millor aïllant de la natura. En aquell moment, cap empresa tenia experiència en la fabricació de grans recipients aïllats al buit.
El primer certificat de drets d'autor de la invenció, que va rebre un grup d'especialistes de l'OKB-250, va ser un certificat per a la construcció d'un tanc 8G513 amb aïllament de pols de buit. Va servir de prototip per a una nova generació de tancs criogènics moderns i va resoldre radicalment el problema de la pèrdua d’oxigen líquid i nitrogen durant el transport del cinc al 0,2 per cent al dia.
La següent etapa del desenvolupament de la tecnologia criogènica va ser la creació de complexos estacionaris en cosmodroms per emmagatzemar i proveir de combustible a les naus espacials amb oxigen líquid i nitrogen. Es van utilitzar per llançar el sistema espacial i coet Soyuz (RSC) i van resultar ser molt més fiables i eficients que les instal·lacions de repostatge de mòbil anteriors.
Un dels èxits destacats de l’OKB-250 als anys 60 va ser la creació de tancs ferroviaris per al transport d’hidrogen líquid, el combustible de coets més eficient, però extremadament explosiu. La nova tasca era molt més complexa que les anteriors. La temperatura del líquid és només 20 graus per sobre del zero absolut, es requereix una aïllament amb un buit més profund. Els treballs iniciats el 1966 van acabar amb la creació del tanc ZhVTs-100. Va implementar el principi perfecte d’aïllament: pantalla-pols-buit. El tanc ZhVTs-100 el 1969-1972 es va utilitzar amb èxit en el programa espacial N1-LZ per estudiar la Lluna, i les seves modificacions millorades es van utilitzar en el grandiós programa de llançament del coet i sistema espacial Energiya-Buran (RSC).
Aquest RCS reutilitzable es va llançar el 15 de novembre de 1988. Després d’un vol orbital no tripulat, la sonda Buran va aterrar automàticament al camp d’aviació amb una precisió de diversos centímetres. Els Uralkriomashevites fa uns deu anys que es preparen per a aquest triomf. El sistema d’alimentació de Burana creat a la UVZ és un prototip dels complexos d’energia de les naus interplanetàries del futur. Durant el llançament, també es va utilitzar un sistema de subministrament de nitrogen per a l’estació espacial Energia-Buran, desenvolupat i fabricat pels habitants de Tagil.
Una altra pàgina interessant dels anals espacials de la producció criogènica és Sea Launch. Els especialistes del Tagil Uralkriomash han desenvolupat i fabricat mitjans per emmagatzemar i repostar el coet Zenit. La participació en aquest programa internacional va ser la millor prova de la demanda del disseny i experiència tecnològics únics acumulats per l'empresa.
Perspectives de desenvolupament
OJSC "Uralkriomash" és avui una empresa diversificada i en constant desenvolupament, un dels líders en la producció d'equips criogènics ferroviaris especialitzats a la "zona 1520". L’empresa treballa en totes direccions i amb diversos consumidors: fabrica productes per a les necessitats dels transportistes ferroviaris i de les companyies de petroli i gas, Roskosmos i la indústria de la defensa nacional. OJSC Uralkriomash proporciona al client una gamma completa de serveis: des de la generació d’idees, el desenvolupament de diagrames esquemàtics i documentació de disseny, la producció amb control de qualitat obligatori en cada etapa del treball i acabant amb la supervisió de la instal·lació, la garantia, la postgarantia i el manteniment del servei.
La presència d’aquesta empresa dins de la corporació, per descomptat, proporciona a UVZ una sèrie d’avantatges competitius respecte d’altres empreses en sèrie: fabricants de material mòbil.
El 2011, OJSC Uralkriomash, juntament amb OJSC Scientific and Production Corporation Uralvagonzavod, van desenvolupar una estratègia de desenvolupament per al 2012-2015. Durant aquest període, l’empresa ha decidit per si mateixa ambiciosos plans per ampliar la gamma de productes manufacturats: tant criogènics com mitjans per al transport de diversos productes líquids. També en els plans de l'empresa hi ha una modernització gradual, sense perjudici de la producció, però significativa de les instal·lacions existents i la construcció de noves instal·lacions.
Un dels objectius prioritaris de la nova política de màrqueting és entrar a nous mercats. Això és important tant per OJSC "Uralkriomash" com per a la corporació de recerca i producció UVZ en el seu conjunt. Històricament, una empresa criogènica s’ha centrat en els consumidors nacionals i en els països de l’antiga Unió Soviètica. Però ara s’està treballant activament per expandir la geografia del subministrament de productes.
Per tant, es preveu que la presència d’OJSC Uralkriomash a l’estructura de la corporació permetrà a UVZ entrar en nous mercats innovadors d’intensitat científica i d’alta tecnologia, inclosos els de països estrangers. Aquests són els mercats d'equips de gas criogènic als països de la CEI, els mercats en desenvolupament de gas natural liquat i gas liquat de petroli als països de la CEI, Iran, Pakistan, Afganistan i els mercats d'equips criogènics especialitzats.
Enginyeria criogènica
Durant gairebé 60 anys d'activitat, OJSC Uralkriomash ha acumulat una àmplia experiència en el desenvolupament i fabricació de tancs ferroviaris especialitzats per al transport de diversos gasos en estat liquat criogènic. L’empresa és un monopoli a Rússia i als països de la CEI en aquesta indústria, per tant la principal direcció d’activitat era, és i continua sent el desenvolupament i la fabricació de vehicles i contenidors estacionaris: productes d’enginyeria criogènica.
En els tancs i contenidors de ferrocarrils criogènics fabricats per OJSC Uralkriomash és possible transportar diversos líquids criogènics: oxigen, nitrogen, argó, hidrogen, gas natural liquat, etilè. La producció de contenidors tancs està aprovada pel Registre marítim rus d’enviaments, que permet transportar líquids i gasos en ells per carretera, ferrocarril i aigua, inclòs en circulació internacional. La gamma de volums de calderes produïdes per vagons cisterna ferroviàries i contenidors tancs és de 10 a 52 metres cúbics. S'està treballant en l'ampliació de la gamma tant de vagons tancs ferroviaris com de contenidors tancs.
A més de tancs de ferrocarril i criogènics, OJSC Uralkriomash produeix equips de tancs per a emmagatzematge de productes criogènics amb un volum geomètric de fins a 250 metres cúbics, gasificadors de fred, oleoductes criogènics. En general, OJSC "Uralkriomash" fabrica productes que asseguren el procés de transport, càrrega / descàrrega, emmagatzematge i gasificació de líquids criogènics.
Un dels projectes més grans en aquesta direcció és la construcció del cosmodrom Vostochny. Naturalment, la societat anònima, com a fabricant d’equips d’emmagatzematge criogènic, no se separa de la implementació d’aquest projecte. Uralkriomash fabricarà sistemes de subministrament de combustible per al vehicle de llançament Soyuz-2 i, posteriorment, després del 2015, per al vehicle de llançament Angara. El volum de comandes és gran.
El 2013-2015, Roskosmos ha de desenvolupar i fabricar un sistema d’ompliment, que inclogui 16 tancs i accessoris estacionaris. A més, en el marc d’aquest projecte, es preveu produir fins a 30 unitats de vagons cisterna criogènics especialitzats model 15-558С-04 durant aquests anys. A més, durant aquest període es va rebre una comanda de fabricació i lliurament de 47 tancs similars per al Ministeri de Defensa.
El vagó cisterna 15-558С-04 és una versió millorada del model de nova generació 15-558С-03, dissenyat per al transport d’oxigen líquid. Els dos primers prototips es van fabricar el 2012. La seva peculiaritat en comparació amb el model anterior (15-558S-01) és que va ser desenvolupat per als requisits específics del client: l'Agència Espacial Federal. La condició principal per a la creació del producte va ser l’augment del volum de la càrrega transportada. Al mateix temps, era necessari complir les dimensions del ferrocarril i utilitzar la plataforma bàsica produïda per Uralvagonzavod, una plataforma ferroviària amb bogies de dos eixos del model 18-100. Els dissenyadors d’Uralkriomash van fer front amb èxit a totes les tasques.
Al seu torn, al vagó cisterna 15-558С-04 es preveu augmentar el temps d’emmagatzematge del producte de 30 a 60 dies a causa de l’ús de super aïllament, així com l’ús d’acer inoxidable a la carcassa exterior en lloc de la versió econòmica del metall ferrós.
Als tancs per al transport d’oxigen líquid també es poden transportar altres gasos líquids: argó, nitrogen. A més de la indústria espacial, tenen molta demanda en la indústria metal·lúrgica, així com en empreses privades que venen productes de separació d’aire. A més, s'està elaborant el tema de la fabricació de vagons cisterna del model 15-558С01 per substituir el material mòbil caduc de les empreses civils.
Un altre nínxol seriós de la indústria criogènica és la creació d’instal·lacions estacionàries per a plantes de separació d’aire. Avui en dia, sorgeix una situació paradoxal quan es construeixen plantes d’oxigen-nitrogen a les empreses dels Urals i se suposa que es transportaran instal·lacions d’emmagatzematge des de la Xina. Uralkriomash té previst ocupar aquest nínxol i subministrar equips estacionaris a les plantes d’Ural.
Així, per al període 2013-2015, les instal·lacions de producció criogènica d’OJSC Uralkriomash es carregaran completament.
Una altra perspectiva de OJSC Uralkriomash pot ser la producció de productes per al transport i emmagatzematge de gas natural liquat. Avui en dia, el món desenvolupa activament la producció de contenidors de tancs de gas natural liquat. Per exemple, als Estats Units, on la producció de gas d'esquist es desenvolupa activament, els dipòsits són majoritàriament petits i simplement no és rendible tirar del gasoducte. La millor manera de transportar-se és mitjançant contenidors.
La situació és similar a Rússia, on hi ha pobles remots als quals és inexpedient econòmicament conduir oleoductes. Per tant, és necessari subministrar-hi gas natural en estat comprimit o liquat, però és més rendible en aquest últim.
Atès que el gas natural liquat és un líquid criogènic amb temperatures properes a les de l’oxigen líquid i el nitrogen líquid, Uralkriomash té un gran potencial en el camp de la creació de mitjans per al transport, emmagatzematge, repostatge i gasificació del gas natural liquat (GNL).
Per a això, OJSC Uralkriomash està desenvolupant un contenidor criogènic de tanc KCM-40/0, 8 i, per primera vegada a Rússia, un vagó tanc de ferrocarril per al transport d’età liquat, etilè i gas natural, model 15-712. A més dels contenidors de tancs de gas natural liquat, la societat anònima oberta Uralkriomash ha desenvolupat documentació tècnica per a un camió cisterna, opcions per a instal·lacions d’emmagatzematge de gas natural liquat i un gasificador de gas natural liquat.
Altres indicacions
A la dècada de 1990, el finançament per a la investigació espacial va disminuir dràsticament. Això va obligar l’equip d’especialistes en criogènica de Tagil a buscar comandes per al desenvolupament i fabricació de productes fins ara poc característics, inclosos els complexos agroindustrials i de combustibles i energia. Posem en producció una mini cerveseria, instal·lacions per congelar productes alimentaris amb vapor de nitrogen líquid, instal·lacions per liofilitzar verdures i fruites mitjançant el mètode de buit i instal·lacions per assecar fusta. Al mateix temps, es van crear instal·lacions per a l’extinció d’incendis, es van desenvolupar i fabricar tancs per al transport de productes petrolífers, diòxid de carboni liquat, dipòsits ferroviaris per a productes lleugers. L’empresa continua dedicada a la producció de tancs i contenidors de tancs per a productes derivats del petroli.
El desenvolupament i producció de productes no criogènics continua activament. Una de les tasques principals d’OJSC Uralkriomash és entrar en un nou mercat prometedor de material rodant ferroviari per a gasos d’hidrocarburs liquats.
Com a part d’aquesta direcció, el 2012, l’Ural Railcar Design Bureau, una divisió estructural de la corporació, va desenvolupar un nou vagó cisterna, model 15-588-01. La seva fabricació i certificació va ser realitzada per Uralkriomash. El vagó cisterna també s’instal·la en una plataforma ferroviària amb bogies de dos eixos model 18-100, fabricada per Uralvagonzavod.
La demanda d’aquest model és molt elevada i puja a unes 15 mil unitats anuals. Aquesta demanda es deu a dos factors. En primer lloc, la flota nacional de tancs de GNL està molt obsoleta: al voltant del 30-40 per cent de la flota és apta per al desmantellament. En segon lloc, a Rússia i la CEI, augmenta la producció de petroli, gas i productes derivats del seu processament, cosa que significa que la necessitat del seu transport creix. Grans refinadors de petroli han fet consultes reiterades a OJSC Uralkriomash sobre aquests tancs.
A causa de l'augment del volum de la caldera, l'augment de la capacitat de càrrega i altres paràmetres, el tanc 15-588-01 té el millor rendiment entre els competidors. Està previst que el volum de producció dels tancs model 15-588-01 sigui a gran escala.
Actualment, la producció de tancs químics model 15-157-02 s'ha transferit a Uralkriomash des de l'empresa principal de la corporació. Per a una empresa criogènica, un tanc químic s’ha convertit en un nou tipus de producte. Malgrat la novetat i els terminis ajustats, la seva producció s'ha dominat amb èxit i els productes s'estan fabricant. Els nous tancs compleixen totes les condicions necessàries. Com que l’entorn d’hidròxid de sodi és molt corrosiu, es requereixen requisits especials sobre la qualitat de les soldadures i la resistència de l’estructura. Però segons els especialistes de la societat anònima, per a ells el desenvolupament de tancs químics no es va convertir en una super tasca, ja que el desenvolupament i producció d’equips criogènics és molt més complicat i de classe superior. I gràcies al seu alt potencial científic i tècnic i al seu procés tecnològic flexible, OJSC Uralkriomash és capaç de reorganitzar-se per fabricar nous productes de manera mòbil.
El 2010, OJSC Uralkriomash, juntament amb OJSC Kuznetsov i OJSC VNIIZhT, van entrar al Llibre Guinness dels Rècords desenvolupant i fabricant un tanc de licitació per a la locomotora de turbina de gas GT-1. Es tracta d’un nou tipus de material mòbil de tracció, que utilitza una turbina de gas com a unitat de propulsió i el GNL com a combustible. El seu funcionament, com subratllen els economistes, és quatre vegades més barat que l’ús d’un motor dièsel. Aquest projecte es va implementar com a part del programa de desenvolupament innovador dels ferrocarrils russos per a la transferència de material mòbil de tracció a fonts d'energia alternatives. Les obres d’aquest projecte continuen.
OJSC Uralkriomash és una empresa inusual. A causa d'una producció experimental massa gran, no es pot atribuir a un institut de recerca o oficina de disseny. Però, al mateix temps, tampoc no es pot anomenar planta, perquè inclou una oficina de disseny potent. Aquesta simbiosi reeixida fa que Uralkriomash OJSC sigui una empresa única amb el màxim potencial i grans perspectives.
