RS Sailing представляет устойчивый полностью электрический RIB из переработанного углеродного волокна

RS Sailing (Ромси, Великобритания) известна производством мировых классов парусных лодок и заявляет, что использует как можно больше перерабатываемых материалов в своем производстве. Три года назад компания создала сестринский бренд RS Electric Boats, специализирующийся на проектировании и производстве батарейных-электрических жестких надувных лодок (RIB) — легких моторных лодок с жестким корпусом и надувными высоконапорными воздушными баллонами по бокам для дополнительной плавучести. RIB используются рекреационно и часто применяются первыми реагирующими, военными операторами или тренерским штатом для гонок на лодках.

Алекс Ньютон-Саутон, CEO — дизайн и технологии в RS Sailing, объясняет, что пока автопроизводители стремятся к электрификации и думают об устойчивом производстве и материалах, RS Electric Boats хочет сделать то же на морском рынке. «Для нас очевидно, что электрические лодки — это путь, по которому пойдет рынок. В реальности обычный внешний двигатель примерно в 50 раз загрязняет больше, чем современные автомобили. Мы хотим сделать свой вклад в защиту планеты», — говорит он.

Движение рынка к более устойчивым системам движения, материалам и производственным решениям было целью на протяжении последних трех лет, пока RS Electric Boats работала над разработкой и коммерциализацией своего первого батарейно-электрического RIB. В 2019 году RS Electric Boats представила концепт RIB Pulse 58 на Международной выставке лодок в Дюссельдорфе, Германия. Этот демонстратор включал несколько компонентов из льняного волокна/био-эпоксиды, включая корпус, палубу и консоли.

С тех пор решения по материалам и общий дизайн итерировались минимум три раза — «плюс значительное количество доработок по всей лодке», — признается Ньютон-Саутон — в конечном итоге приводя к Pulse 63, готовому к выходу на рынок в начале 2022 года.

 

Первая итерация из льняного волокна: Pulse 58

Большинство RIB движутся стандартными топливными двигателями, с исключениями для маленьких (на 1-2 человека) батарейных конструкций. RS Electric Boats заявляет, что Pulse 63, спроектированный для перевозки до восьми человек, первый в отрасли использует полностью электрическое движение для лодки такого размера.

Корпус лодки и общая форма должны были быть спроектированы специально для электрического движения. «Одна вещь, которая становится очевидной, когда начинаешь проектировать батарейно-электрический RIB — вы не можете просто добавить электрическую приводную систему на обычную лодку. Вы должны начать с нуля, потому что дизайн должен позволять лодке быть сверхэффективной, и часть этого зависит от веса. Очень важно, чтобы лодка была построена максимально прочной и жесткой, чтобы сделать ее максимально легкой», — объясняет Ньютон-Саутон.

Батарейная консоль — «главная структура для всего», — добавляет он. Корпус лодки — цельная монолитная структура, с соединенной палубой, в которой также размещены батареи. Поперечные переборки или шпангоуты не нужны.

5,8-метровый Pulse 58 RIB, запущенный RS Electric Boats в 2019 году, имел корпус, палубу, консоль, батарейный бокс и сиденья, изготовленные методом инфузии локальным производителем Norco (Пуль, Великобритания) из био-эпоксиды, натурального льняного волокна и переработанного PET-ядра там, где требовалось.

В 2019 и 2020 годах RS Electric Boats планировала нарастить производство Pulse 58 и начать продажи клиентам. Однако задержки, вызванные пандемией COVID-19, а также проблемы с поставками био-материалов привели к кратковременной задержке и некоторым сдвигам в дизайне.

 

Итерации дизайна и переработанное углеродное волокно: Pulse 63

В мае 2021 года RS Electric Boats решила обновить бренд, согласовав с изменениями дизайна и решениями по материалам в подготовке к наращанию производства. Композитные компоненты для переименованного 6,3-метрового Pulse 63 производятся MTAG Composites Ltd. (Конингсби, Великобритания), производителем, который много лет работал с RS Sailing над разработкой оснастки и производством лодок. Как заявляется в маркетинге, Pulse 63 RIB может достигать максимальной скорости 23 узлов и имеет максимальный диапазон 100 морских миль. Также может быть кастомизирован с множеством опций: буксировочные посты, одн-точечные подъемники, навесы и различные конфигурации сидений.

Композитные компоненты лодки включают корпус, палубу, внутренний пол, консоли, моторный бокс и люки. Однако закупка льняного волокна и био-эпоксиды, использованных в оригинальном дизайне, оказалась сложнее ожидаемого на уровнях, нужных для серийного производства лодок.

«Решения по материалам будут меняться в ближайшие несколько лет наверняка, по мере того как натуральные волокна и био-смолы станут более доступными», — говорит Ньютон-Саутон. В настоящее время монолитный корпус лодки сочетает стекловолокно и углеродное волокно, инфузированные винилэфиром. Для снижения веса корпус не имеет ядра, а армируется слоями углеродного волокна. Все остальные композитные компоненты лодки — внутренняя палуба, пол, консоли, моторный бокс и люки — построены из переработанного углеродного волокна и винилэфира, с переработанным PET-ядром (поставляемым 3A Composites Core Materials, Синс, Швейцария) по необходимости. «Корпус не сделан из переработанных материалов на данный момент, просто чтобы дать нам больше времени для разработки и тестирования на этом», — отмечает он.

Что касается смолы, RS Electric Boats выбрала более традиционный винилэфир вместо био-эпоксиды по нескольким причинам. Одна — доступность. По словам Ньютон-Саутона, стремление к производству действительно устойчивых смол — в коммерческих объемах — было медленнее, чем он хотел. «Это не только цены», — говорит он, — «это о том, чтобы верить в продукты на долгосрочной перспективе. Что будет с этими продуктами через 10 лет? Материал прослужит? Они такие новые, что мы не знаем. Есть спрос, и мы готовы потратить немного больше на более устойчивые материалы, но нам нужно доверять сроку службы продукта».

Био-эпоксида также оказалась сложной в использовании с инфузионной смолой. «Когда вы используете любую эпоксидную смолу в процессе инфузии, вы не можете использовать многоразовые силиконовые вакуумные мешки», — объясняет Ньютон-Саутон. Эпоксида реагирует с силиконом, и силиконовые мешки, рассчитанные на 100-150 циклов, могут прослужить только пять. «В итоге получаете огромное количество свалки от производственного процесса», — говорит он. Винилэфир выбран как лучший вариант для использования с силиконовыми мешками.

Он добавляет: «На данный момент, если вы делаете анализ жизненного цикла материалов, мы чувствуем, что сокращение отходов инфузии на свалку — гораздо больший шаг в правильном направлении, чем попытка использовать немного более устойчивую смолу. Процесс настолько устойчив, с малым количеством отходов, насколько мы можем».

Тим Кинг, менеджер по техническим продажам и маркетингу и менеджер проекта в MTAG Composites, отмечает: «Био-базированные винилэфиры идут по конвейеру, но они еще не коммерчески жизнеспособны для продуктов такого размера. Они производятся только в относительно небольших объемах».

Что касается волокна, переработанное углеродное волокно для лодок — это повторно используемые отходы от работы MTAG Composites над углеродно-волокнистыми авиасиденьями. «Это прямое возвращение в использование, обработанное сторонним производителем Gen 2 Carbon [ранее ELG Carbon Fibre, Коусли, Великобритания]», — говорит Кинг.

Вместо того чтобы рубить волокна или обрабатывать их в препрег, MTAG инфузирует сухое переработанное углеродное волокно нонвовен напрямую. «Это особенно сложно сделать, учитывая плотность переработанных волокон. Оно не любит наполняться смолой, но мы нашли процесс, чтобы сделать это успешно», — говорит Кинг.

Процесс впервые был продемонстрирован в 2019 году на RS Neo фордеке, где MTAG Composites и RS Sailing заменили традиционное стекловолокнистое армирование переработанным углеродным волокном. «Это шло несколько лет, но я знаю, что мы в MTAG и Gen 2 рады видеть этот продукт и процесс идущие вперед», — говорит Кинг.

Касаясь эстетической внешности переработанного волокна, он добавляет: «Можно покрыть гелькоутом, конечно, но лично мне нравится визуал переработанного продукта. Приятно видеть, как идентифицируемый исходный материал повторно используется».

В итоге, «около 60% композитных компонентов лодки сделаны из переработанных материалов, либо PET-ядра, либо углеродного волоконного лома», — говорит Кинг. Все композитные детали инфузируются под вакуумом, за исключением нескольких мелких втулок, которые будут уложены вручную сухими материалами.

Старт в 2022 году. Около 60% компонентов на Pulse 63 сделаны из переработанных материалов, согласно производителю MTAG. Фото: RS Sailing

Оснастка для Pulse 58 послужила основой для новых инструментов Pulse 63, которые MTAG Composites изменила по спецификациям RS Electric. Все инструменты — 22 всего, состоящие из четырех твердых инфузионных инструментов, шести инструментов для ручной укладки и 12 силиконовых мешковых инструментов — композитные, изготовленные инхаус Norco или MTAG. Чтобы учесть изменения дизайна корпуса, некоторые инструменты пришлось переработать, а для некоторых сделаны специальные вставки для возврата формы в прессу.

«У нас очень активная мастерская по формам инхаус, и очень квалифицированные ребята, которые смогли взять оригинальный прототипный инструмент и в некоторых случаях применить довольно драматические изменения к нему», — объясняет Кинг. Команда начала работу над инструментами в феврале 2021 года, и финальные инструменты были доставлены в августе.

Первые четыре лодки Pulse 63 запланированы к производству к концу года, готовые к демонстрации на Международной выставке лодок в Дюссельдорфе в январе 2022 года. В будущем, добавляет Ньютон-Саутон, композитные материалы, используемые для Pulse 63 и будущих моделей RS Electric Boats, вероятно, будут меняться по мере появления новых материалов и рыночного спроса. «Мы делаем это шаг за шагом, но я думаю, одной вещи мы стали довольно хорошими — помогать цепочке поставок понимать, какие продукты рынок нуждается».