Легкие и неуловимые: о композитных материалах в судостроении | Морской Бизнес Северо-Запада | Морские новости

Сегодня:


Легкие и неуловимые: о композитных материалах в судостроении

Опубликовано Любовь Ежелева0

Применение инновационных композитных материалов позволит сделать прорыв в отечественном судостроении. Эта отрасль начинает активно развиваться в России.

Катер

Катер на воздушной подушке, построенный из композитных материалов

Перспективность применения полимерных композитных материалов (ПКМ) в судостроении подтверждается тем, что в мировой практике эти материалы нашли широкое распространение и доля их в производстве продолжает расти. Так, в отчете аналитической компании Transparency Market Research говорится, что мировой спрос на судостроительные композиты в настоящее время оценивается в $954,6 млн, а к 2019 году он достигнет показателя в $1,55 млрд. Аналитики из Frost & Sullivan ожидают, что рынок судостроительных композитов к 2018 году вырастет до 200 000 т, а годовой прирост рынка составит 5,6%.

По оценкам специалистов Группы компаний «Композитные решения», объем мирового рынка композиционных материалов составляет 80–90 млрд евро, или 10–12 млн т в год. Ежегодный рост объемов производства композитов и изделий из них в мире составляет 5–8% в год.

«По всему миру идет глобальное металлозамещение композитами во всех отраслях промышленности, в особенности – в сфере судостроения, – считает исполнительный директор ГК «Композитные решения» Алексей Заостровский. – Ключевыми игроками на рынке композитов являются Китай, США, ЕС и страны Юго-Восточной Азии. На данный момент доля России составляет около 1%. При этом доля композитов в авиакосмическом секторе – около 15%. На судостроение приходится пока всего 2–3%».

Участники рынка отмечают, что внедрение полимерных композиционных материалов является основным приоритетом инновационного развития российского судостроения. По словам генерального директора УК «Композитный кластер» Вадима Зазимко, внедрение композиционных материалов перспективно как в военной, так и в гражданской сфере.

По мнению генерального директора КБ «Старлит» Ильи Маслихина, идет активное развитие входящих в состав композитов материалов, совершенствуются смолы, ткани с целью улучшения их эксплуатационных и технологических свойств.

Истоки и прорывы

Одним из лидеров в сфере композитного судостроения, бесспорно, является Средне-Невский судостроительный завод (СНСЗ), входящий в состав АО «Объединенная судостроительная корпорация». Здесь в 1967 году впервые в мире был изготовлен первый тральщик из стеклопластика. Сегодня, согласно новой технической политике, которая формируется в ОСК, предприятие может стать центром инновационного судостроения. В корпорации планируют наладить взаимодействие с наукой, производителями материалов и компонентов, а также с обладателями технологий производства изделий из ПКМ. В наши дни на предприятии уже освоена современная технология изготовления корпусов из композитных материалов методом вакуумной инфузии. В основном используются вакуумная инфузия и метод RTM Light, а также инфузия в жесткой матрице.

Использование композитных материалов - основной приоритет инновационного развития судостроения

Использование композитных материалов — основной приоритет инновационного развития судостроения

В 2011 году на СНСЗ был установлен мировой технологический рекорд – сформирован полностью монолитный корпус длиной 62 м. Недавно на заводе залили корпус второго серийного корабля противоминной обороны для ВМФ РФ с рекордной высотой борта, достигающей 10 м. В начале августа 2016 года Средне-Невский судостроительный завод спустил на воду многоярусную стеклопластиковую надстройку для корвета проекта 20380, строящегося на Северной верфи. Ранее СНСЗ уже поставил пять надстроек для корветов данного проекта и одну для корвета проекта 20385 на Северную верфь и Амурский судостроительный завод.

«Выбор композитных материалов для строительства стеклопластиковых надстроек обусловлен прежде всего повышенными требованиями к их массе, прочности и негорючести, – поясняет генеральный директор Средне-Невского судостроительного завода Владимир Середохо. – Стальная надстройка тяжелая, и это оказывает влияние на остойчивость корабля. Композитный материал не горит, он только тлеет и не выделяет газа. К тому же композитный материал еще и легче, что идеально для корабля, так как позволяет поставить больше оборудования и вооружения».

Процесс изготовления корпусной оболочки разбит на несколько этапов. Вначале готовится матрица, затем происходит укладка композитной ткани в сухом виде и, наконец, выполняется ламинирование или пропитка. Параллельно изготавливаются палуба, внутренние переборки, надстройка. К преимуществам инфузионного метода специалисты относят экологичность, поскольку ламинат формируется в закрытой оболочке. Также преимуществом является высокое качество готовой продукции, обеспечиваемое равномерной плотностью. Это, в частности, позволяет в десятки раз повысить сопротивляемость попаданию воды, увеличивается стойкость конструкции в зимний период. «Мы проводили испытания, и материал при температуре до -50 °С не теряет своих свойств», – комментирует Владимир Середохо.

По словам Вадима Зазимко, основными плюсами композитных материалов в судостроении являются их легкость, долговечность и отсутствие электрохимической коррозии. В композитном судостроении также есть возможность выполнять одновременно операции по сборке корпуса и монтажу внутренних судовых элементов. «Из композитных материалов можно выполнять элементы судна практически любой формы, – подчеркивает Вадим Зазимко. – Особо перспективным является изготовление из ПКМ таких элементов, как перегородки, трапы. Это гораздо выгоднее, чем применение металла».

В настоящее время на СНСЗ организовано два новых производства по изготовлению панелей среднего слоя, используемых для изготовления надстройки для корветов пр. 20380/20385. Особое значение на предприятии придают реализации проекта создания принципиально нового массового пассажирского судна. В 2013 году заводом впервые в России освоена технология изготовления корпусов из углепластика и создан углепластиковый корпус 150-местного пассажирского катамарана проекта 23290. За счет собственных средств предприятие строит опытный образец катамарана.

«Основное преимущество ПКМ – возможность быстрого и относительно недорогого создания крупной серии продукции, – подчеркивает Илья Маслихин. – Правда, требуется длительная подготовка специальной оснастки. Зато конечная продукция обладает долгим сроком службы, ремонтопригодностью, не подвержена коррозии и гниению».

Экономика и практика

Как отмечают специалисты ГК «Композитные решения», композиты в РФ пока широко применяются в основном в малом и спортивном судостроении. «Ведутся перспективные проработки в различных секторах судостроения. Создаются различные малые суда – лодки, катера, яхты, появляются новые проекты подводных лодок и такое эффективное транспортное средство, как судно на подводных крыльях», – говорит Вадим Зазимко.

Укладка композитной ткани

Укладка композитной ткани в матрицу в процессе изготовления корпусной оболочки

«Экономический показатель – один из самых существенных преимуществ применения ПКМ в судостроении, так как стоимость 25-летнего жизненного цикла судна из ПКМ на 47,8 млн евро ниже, чем судна из алюминия, и на 149 млн ниже, чем судна из стали», – подчеркивает Алексей Заостровский. Кроме этого специалисты выделяют такие важные технические преимущества использования композитов, как возможность снижения веса судна на 30–40% по сравнению с весом корабля, изготовленного с применением металла. Применение ПКМ дает возможность создавать безнаборные или редко подкрепленные набором корпусные конструкции высокоскоростных судов, не требуется применение сварки, повышается надежность эксплуатации. Высокая демпфирующая способность ПКМ уменьшает перегрузки сверхглубоководных судов. Важным свойством судов из композитных материалов является уменьшение их радиолокационной заметности.

Несмотря на очевидные перспективы, на практике существуют препятствия, тормозящие развитие судостроения с применением различных композитов. В частности, по информации специалистов ГК «Композитные решения», в судостроении доля импортных ПКМ достигает по отдельным позициям 90%. Не имеют российских аналогов наполнители и отвердители, материалы для сэндвич-структур, препреги. При этом цены на импортные материалы растут пропорционально снижению курса рубля.

«Процесс использования ПКМ тормозится в первую очередь из-за отсутствия российских технологий и дефицита отечественных материалов и оборудования, – подтверждает Алексей Заостровский. – В 2011 году начаты работы по импортозамещению в сфере ПКМ. Разработаны опытные партии оте­чественных материалов: полиэфирные и винилэфирные смолы, углеткани, мультиаксиальные стеклоткани. Однако эти разработки не могут быть применены до проведения сертификационных испытаний, на что уйдет 2–3 года. Кроме того, остается открытым вопрос по импортозамещению технологического, измерительного и испытательного оборудования, а также целого ряда современных материалов, комплектующих и сырья».

Еще одной проблемой специалисты считают отсутствие ГОСТов и системы сертификации и контроля качества. «Объем сертификационных испытаний определяется на основании ОСТ 5.9310-78 «Стеклопластики конструкционные для корпусов кораблей и судов. Правила приемки», РД 5.0401-85 «Система разработки и постановки продукции на производство. Порядок разработки, испытаний, приемки и постановки на производство неметаллических материалов», Положения о постоянной межведомственной комиссии по приемке новых и модифицированных неметаллических материалов для конструкций, изделий и покрытий для военного и гражданского судостроения, а также Правила РМРС, – комментирует Алексей Заостровский. – Также есть и другие ГОСТ РВ, не имеющие прямого отношения к ПКМ, однако обязательные для выполнения. Указанные документы не отвечают современному уровню разработок ПКМ и находятся в противоречии с современной методологией проектирования конструкций и изделий из них».

Также композитной отрасли остро не хватает квалифицированных инженерных кадров. Эта проблема остается одной из острейших, несмотря на меры государственной поддержки. Необходимо также наладить и подготовку конструкторских кадров, владеющих навыками проектирования судов из ПКМ.

Любовь Ежелева

В печатной версии название статьи — «Легкие и неуловимые» (журнал «Морской бизнес», №44, август 2016 г.)

Метки

Оставить комментарий |

0 Комментарии

A- A A+
Google+
X