Преодоление вызовов облегчения судов с композитными материалами

Стекловолокнистые и углеродоволокнистые полимерные композиты (GFRP и CFRP) используются для постройки морских судов десятилетиями, включая многочисленные 40–60-метровые минные тральщики и даже более крупные суда, включая 72-метровый корвет класса Visby шведского ВМФ и 75-метровую парусну яхту Mirabella V. 141-метровый моторный яхта Swift 141 (переименована в Yas) — голландская фрегат, перестроенная с использованием GFRP/CFRP в нижепалубных настилах и трехпалубной надстройке (см. «От фрегата к люксовой гигаяхте»), включая композит-стальную палубную соединение.

И все же композиты редко используются в судостроении. Это главным образом из-за правил Безопасности жизни на море (SOLAS), выпущенных Международной морской организацией (IMO, Лондон, Великобритания), которые требовали, чтобы коммерческие корабли строились из стали до выпуска MSC/Circ. 1002 в 2002 году, разрешающей альтернативные дизайны.

«Регламент требует проведения анализа рисков, показывающего, что альтернативный дизайн и строительство эквивалентны стали», — объясняет Стефан Пабоэф, руководитель Секции композитных материалов классификационного общества Bureau Veritas (BV, Нант, Франция). «Этот процесс долог, дорог и окончательное решение все равно может быть отрицательным». Таким образом, хотя композиты предлагают много преимуществ для судостроения, вызовы пожарной безопасности и регулирования создавали барьеры для использования.

Между тем, судовладельцы, операторы и строители ищут решения для улучшенной устойчивости, включая легкий вес для снижения расхода топлива, парниковых газов и осадки судна — последнее для мелководных внутренних водных путей. Врожденная коррозионная стойкость композитов для сокращения обслуживания также привлекательна.

В 2017 году IMO выпустила MSC.1/Circ., новый набор руководящих принципов для использования ВПСТ композитов в коммерческих судах. По мере приближения оценки IMO этих руководств в 2021 году происходит невероятное количество активности. Два европейских консорциума, FIBRESHIP и RAMSSES, поддерживаемые 378-членной европейской сетью легких применений на море (E-LASS), ведут эту волну демонстрационных проектов, включающих композитные палубы, рули, корпуса, модульные каюты и надстройки, заплатные ремонты стали и композит-стальные сварные соединения. Вместе они стремятся преодолеть барьеры для легкого композитного судостроения не только демонстрируя пожарную и структурную производительность крупных структур и целых судов, но также разрабатывая новые пути сертификации и производственных методов, новые технологии соединения и инструменты проектирования. Они также делятся информацией через текущие мастер-классы, репозитории знаний и базы данных материалов/дизайна. Новый рынок может открыться для морских композитов, но какие решения потребуются?

FIBRESHIP и RAMSSES

FIBRESHIP и RAMSSES стартовали в июне 2017 года, финансируемые программой ЕС Horizon 2020. FIBRESHIP имеет 18 участников и будет работать до мая 2020 года, RAMSSES — 36 участников, заканчивается в мае 2021 года. Оба включают компании по всей цепочке поставок: НИОКР центры, университеты, поставщики материалов и технологий, фабрикаторы деталей, судостроительные архитектурные и инженеринговые фирмы, верфи, судовладельцы и классификационные общества. Последние отвечают за разработку конкретных правил для отдельных судостроений на основе общих руководств IMO. Они уполномочены флаговыми государствами (каждое судно несет флаг страны) для аудита судостроения и обеспечения соблюдения этих правил. «Важно, чтобы все стейкхолдеры и конечные пользователи были вовлечены», — говорит Альфонсо Хурадо, руководитель НИОКР Tecnicas y Servicios de Ingeniería (TSI, Мадрид, Испания) и координатор проекта FIBRESHIP.

«Главная цель FIBRESHIP — разработать дизайн и производственные возможности для крупных морских судов (более 50 метров длиной) с меньшим весом», — продолжает Хурадо. «Это также главная мотивация для моей компании». TSI проектирует композитную структуру 85-метрового рыбоисследовательского судна (FRV), которое послужит демонстратором и пока достигает почти 70% снижения структурного веса против эталонного стального судна. «Это удивительно, предлагая реальную возможность помощи судоходному сектору», — говорит он. 20-тонный участок этого FRV, 11×11×8,6 м (см. начальное изображение), построен партнером верфью iXblue в Ла-Сьота, Франция, и выставлен на втором публичном мастер-классе FIBRESHIP в июне 2019 года (см. новостную публикацию с видео демонстратора в процессе фабурикации).

Хурадо объясняет, что FRV — первый из трех общих случаев композитных судов, которые разрабатывает FIBRESHIP. Следующие два — 260-метровые контейнеровозы и 204-метровые ROPAX, сочетающие грузоподъемность ro-ro судна с пассажирскими удобствами парома. «FRV выбран как демонстратор, потому что он меньше с более конвенциональной морской структурой, и таким образом наиболее осуществим для постройки в ближайшем будущем», — говорит он. «Судовладельцы также проявили реальный интерес в таком судне». Тем временем RAMSSES имеет 13 демонстраторов в процессе, 10 из которых включают композиты, и также преследует полностью композитное судно.

Хурадо отмечает, что компании, участвующие в этих проектах, видят потенциал таких новаторских дизайнов и легких продуктов для предоставления конкурентного преимущества их бизнесу и судоходной отрасли каждой страны. Но прогресс не будет обеспечен только крупными демонстраторами. «Нам также нужна поддержка регуляторных властей», — добавляет он. «Первый шаг — вовлечь IMO и адаптировать текущий регламент SOLAS к новым требованиям и запросам судоходной отрасли. Без этого мы не можем идти вперед, потому что страховые компании не будут подстраховывать судна из волокнисто-направленных композитов, если они не выполняют минимальные требования и сертификацию безопасности, например».

Предлагаемый подход Быстрого пути к одобрению (FTA) для сертификации композитов в коммерческих судах, разрабатываемый в проекте RAMSSES, представленный на семинаре E-LASS июня 2019 года (Виго, Испания). Источник: RAMSSES и Стефан Пабоэф, Bureau Veritas

«FIBRESHIP преследует долгосрочный подход разработкой новых правил, тогда как RAMSSES развивает краткосрочный подход использованием существующих правил и методов», — объясняет Пабоэф в BV, которое является единственным классификационным обществом-партнером в RAMSSES и одним из трех в FIBRESHIP вместе с Lloyd's Register (Лондон, Великобритания) и RINA (Генуя, Италия). «В RAMSSES мы разрабатываем процедуру Быстрого пути к одобрению (FTA) на основе повторного использования проектных данных для стандартизации испытаний и предоставления руководств по дизайну и одобрению». Эта процедура должна быть простой и легко читаемой верфями, судостроителями и поставщиками. Ускорение по сравнению с текущим процессом придет через поддержку, разрабатываемую в демонстрационных проектах RAMSSES, включая:

• базу данных предварительно одобренных решений и результатов материаловых испытаний для избежания повторного тестирования,
• пожарные сценарии риска, охватывающие ряд похожих применений для ограничения количества и объема оценок рисков, и
• инструменты анализа и моделирования, включая численные или статистические модели, которые могут заменить физическое тестирование в будущем.

«В FIBRESHIP мы работаем с Lloyd's Register и RINA для разработки набора предписывающих правил специально для крупных судов, построенных из композитов», — продолжает Пабоэф. «Для структурной производительности мы определяем новые коэффициенты безопасности для локальных и глобальных нагрузок». RAMSSES и FIBRESHIP также предлагают заменить текущие уровни пожарного рейтинга такие как A60, B30 и B15 на новую конвенцию REIxx, где R указывает пожарное сопротивление (несущая способность в огне), E обозначает целостность (препятствование распространению дыма и пламени) и I определяет пожарную изоляцию. «Цель — лучше согласовать структурные пожарные рейтинги с используемыми композитными материалами», — объясняет Пабоэф.

Кроме того, оба проекта также занимаются оценками рисков из-за распространения пламени, выделения дыма и пожарного риска в пространстве возникновения, но также на уровне глобальной безопасности судна. «Для пожарной производительности мы разрабатываем подход локальной эквивалентности, который занимается пожарной безопасностью на локальном уровне на основе пожарных рейтингов переборок и других структурных отделений в каждом пространстве судна», — говорит Пабоэф. «Второй подход, глобальная эквивалентность, занимается пожаром на уровне судна, учитывая все системы (активный и пассивный пожарный защита, детектирование, эвакуация и т.д.), влияющие на пожарную безопасность судна в целом, а не только каждое разделенное пространство».

«Более широкое принятие композитов в судостроении будет шаг за шагом», — говорит он. «Начнется с мелких деталей таких как палубы и надстройки, или оборудование вроде валовых линий и пропеллеров, перед прогрессированием к строительству целых судов, которые сначала будут в основном специальными суднами: исследовательскими, сейсмическими и высокоскоростными патрульными».

Рис. 1 80-метровое композитное судно RAMSSES
Damen Shipyard (DSNS) разрабатывает полностью композитное патрульное судно типа offshore в проекте RAMSSES. Его полноразмерный корпусный демонстратор 6×6×3 м будет построен в 2020 году смолоинфузией в сотрудничестве с InfraCore Company (ICC) и Airborne International (AIR). Источник: Damen Shipyard и RAMSSES

Демонстраторы полностью композитных судов

Помимо 85-метрового FRV, демонстрируемого FIBRESHIP, 80-метровое патрульное судно типа offshore разрабатывается в RAMSSES как первое полностью композитное судно SOLAS. Ведет Damen Shipyard Group (Горинхем, Нидерланды), это работает продолжает результаты проекта Bluenose, начатого в 2014 году. В рабочем пакете 17 RAMSSES, Damen ведет демонстрацию полноразмерного композитного корпуса этого судна 6×6×3 м, сделанного вакуумной инфузией, объясняет Матиас Краузе, НИОКР инженер Центра морских технологий (CMT, Гамбург, Германия) и со-координатор проекта RAMSSES вместе с CETENA (Генуя, Италия). «Evonik разработала новую смолу для этого демонстрационного корпуса и 6-метровое оснащение изготовлено. Damen также работает с Airborne International (Гаага, Нидерланды), поставщиком авиапромышленности, также построившим крупные инфьюзионные структуры». Evonik (Эссен, Германия) объяснила свою роль в улучшении ударной стойкости и усталостного поведения стекловолокнистого/винилэфирного инфьюзионного корпуса.

Другой партнер в этом демонстраторе — InfraCore Co. (Роттердам, Нидерланды), разрабатывающая новые применения технологии InfraCore, используемой сестринской компанией FiberCore Europe (Роттердам) в более чем 1000 композитных мостах и шлюзах по всему миру. «Мы изначально присоединились к Damen в этом проекте для постройки 12-14-тонного гелипада», — объясняет операционный менеджер InfraCore Лоран Морель. «Теперь работаем с ними над постройкой палуб, переборок и корпуса. Будем использовать как горизонтальную, так и вертикальную инфузию для производства корпуса в один заход. До сих пор инфьюзировали до высоты 9,8 м». После завершения демонстратор будет протестирован на структурную и пожарную производительность, результаты и уроки пойдут в новые модули FTA RAMSSES.

Легкие палубы

Композиты уже демонстрировались в первом ro-ro автовозе с композитной грузовой палубой, спроектированной и построенной Uljanik Group (Пула, Хорватия) как часть рабочего пакета 14 RAMSSES (см. «Низкий вес на высоких морях»), а также легкий сандек для 110-метрового речного круизного лайнера (см. «Композитная палуба снижает осадку речного судна») и композитная твин-дек для 200-метрового генерального грузового судна. «Твин-дек — это съемная палуба, которую можно установить для разделения грузового отсека для облегчения разных типов груза», — объясняет Арнт Фроде Бревик, менеджер Compocean (Сандвика, Норвегия), поставщика композитных решений, возникшего из нефтегазовой отрасли.

«Мы работали с Oshima Shipbuilding (Нагасаки, Япония) и DNV GL несколько лет для разработки легкой твин-дек с целью снижения веса на 50% против стали», — говорит Бревик. Это привело к 9×2 м GRP прототипу, протестированному на удар и максимальные нагрузки и выставленному на NOR-Shipping 2017.

Compocean теперь расширила это развитие в новый проект с Oshima, DNV GL и судовладельцем Masterbulk Pte Ltd. (Сингапур) для постройки полноразмерного 27×12 м прототипа композитной твин-дек, который будет установлен в следующем году и протестирован до конца 2021 года.

«Oshima искала оптимизацию элементов для снижения затрат на топливо и обработку», — говорит Бревик. «Хотя твин-деков не много на судне, это легкая деталь для начала внедрения новых материалов, потому что она не часть первичной структуры судна». Дизайн основан на полиэстерной смолоинфьюзионной стекловолокнистой пластине с шляповыми стиллерами снизу. «Используем смесь укладок ±45°, 0° и 0°/90° для всех деталей, но в разных пропорциях. Структура палубы также должна интегрировать много точек крепления для фиксации груза». Пластина будет склеена с шляповыми стиллерами структурным клеем, болтование будет использоваться в комбинации с системой крепления. Болтованный стальной конечный кронштейн соединит композит со стальной судовой структурой. «Также будем преследовать дизайн с чисто клеевыми соединениями в будущем», — добавляет Бревик.

Рис. 2 Композитная твин-дек
Новый дизайн 65k open-hatch генерального грузового судна Oshima Shipbuilding будет использовать прототип композитной твин-дек Compocean, экономящий 50% веса против стали и состоящий из множества инфьюзионных FRP шляповых стиллеров (вставка), склеенных с FRP верхней пластиной с болтовыми соединениями от композита к стальной судовой структуре. Источник: Compocean и DNV GL

Получив финальное одобрение DNV GL для дизайна полноразмерной твин-дек, Compocean изготовила формы и начала фабурикационное тестирование. «Полноразмерная композитная палуба будет построена партнером в Малайзии, который доставит её на барже к судну», — говорит Бревик. Следующий шаг — нацелиться на гораздо большее снижение веса, например, композитные люки поверх грузовых отверстий (плоские пластины поверх зеленых «коробок» в рендеринге судна выше). «На этом типе судна семь больших люков», — отмечает он. «Получение их одобрения DNV GL создаст новые вызовы, но успех с твин-дек поможет».

Легкие надстройки, модульные каюты

RAMSSES имеет шесть рабочих пакетов, фокусирующихся на композитных надстройках и компонентах выше главной палубы, большинство с демонстраторами и результатами тестов для представления в 2020 году. Рабочий пакет 16, возглавляемый Naval Group (Париж, Франция), демонстрирует легкий композитный модуль надстройки, соединенный со стальной палубой. Наземный демонстратор представляет стандартный блок для патрульного судна типа offshore. «Судостроение в металлических материалах основано на строительстве блоками для сокращения времени и затрат», — объясняет Хурадо. «Строительство таких блоков из композитов представляет проблемы с необходимостью крупных форм, а также техниками соединения и требованиями безопасности соединений. FIBRESHIP изучила это и разработала рекомендации по соединению композитных блоков, включая последовательность сборки». В RAMSSES Naval Group изучает три типа сэндвич-структур: GF/полиэстер/бальза-сердечник, FR эпокси/PET пена, GF/полиэстер/3D волокнисто-направленный пенообразователь. Также разрабатывает систему структурного мониторинга здоровья (SHM) внутри соединения и композитных панелей.

Рабочий пакет 18, возглавляемый Chantiers de l'Atlantique (Сен-Назэр, Франция), разрабатывает модулированное решение для пассажирских кают. «Они обычно идут без пола, потому что сварены на стальные палубы судна», — говорит Краузе. «Идея — сделать их из композитов, предукомплектованных со всеми вспомогательными системами: отоплением и воздухом, электрикой и т.д. Включая композитный пол, их можно вставлять в стальную раму (как ящик) против сварки на сплошную стальную палубу, тем самым экономя много веса». Хотя проект оценивает композиты для сокращения производственного и сборочного времени стен, потолков и санузлов, потому что замена стальной палубы сэкономит оцениваемые 125 кг на кв.м, композитные полы — главный фокус. Hutchinson (Париж, Франция) предложила использовать свой минерально-волокнистый композитный пенообразователь ZALTEX, устойчивый к температурам от -190 °C до 1000 °C.

Рабочий пакет 13, возглавляемый строителем круизных лайнеров Meyer Werft (Папенбург, Германия), также нацелен на эффективные процессы сборки, но для переборок. Цель — построить два демонстратора — один на берегу, один в море (морские испытания) — где композитные стены будут соединены со стальными рамами и затем подвергнуты 80 механическим тестам. Партнер проекта InfraCore выполнил анализ для определения требований к тепло- и шумоизоляции, собственной частоте (вибрация), деформации и максимальной ширине и высоте для композитных стен. «Нас просили разработать многофункциональные внутренние и внешние стены», — объясняет Морель в InfraCore. «Чтобы сэкономить время, стоимость и вес, мы должны интегрировать изоляцию и хорошую внутреннюю отделку с легкой структурной панелью. На каждом круизном лайнере до 6800 кв.м таких стен. У нас есть возможность поставить их на борт круизного лайнера к середине 2020 года, что может стать первыми SOLAS-одобренными композитными стенами на круизном лайнере во всем мире».

В рабочем пакете 10, Podcomp (Эйебин, Швеция) разрабатывает альтернативную внутреннюю/внешнюю панель с использованием био-базированных композитов, которые должны быть огнеупорными и конкурентоспособными по цене. Три сэндвич-концепции на основе GF/полифурфуриловый спирт (PFA) препрега от Composites Evolution (Честерфилд, Великобритания) и разных сердечников были изучены. Только одна концепция прошла конусный калориметр и другие пожарные тесты, выполненные RISE Research Institutes of Sweden (Бёрос). Сейчас оптимизируется по весу и стоимости.

После попыток алюминия и трения-сварки, Baltic Workboats (Насва, Эстония) теперь движется вперед с композитами для разработки предукомплектованных, стеллеризированных панелей для рубки/надстройки алюминиевых рабочих лодок (рабочий пакет 15). Дизайн панели, соединение с другими панелями и остальной структурой рубки, процедуры структурного анализа и решение изоляции будут продемонстрированы, а также техники установки на борту.

Другое решение для легкой надстройки разрабатывается BaltiCo (Хоэн-Люкков, Германия), производителем судового оборудования, имеющим новый стартап для постройки целых лодок с роботной укладкой углеродного волокна вокруг фермы. «Строишь скелет структуры, которую хочешь произвести, укладываешь GFRP перекрестные структуры или ребра каждые полметра, а потом робот навивает углеродное волокно вокруг», — объясняет Краузе. Цель — ультралегкая модульная система с высокоавтоматизированным процессом. Демонстрация включает производство и сборку двух самонесущих корпусно-палубных модулей в не-SOLAS легком солнечном катамаране.

Сварные FRP-стальные соединения

«Мы верим, что будущее судостроения в комбинировании ВПСТ композитов, стали и других материалов в гибридные структуры», — говорит д-р Ларс Мольтер, 10-летний ветеран CMT. «Рассматривали клеивание, но нет стандартизированного дизайна соединения, который можно использовать во всех судах, и нет общих правил как применять клеевое соединение в судах SOLAS. Также нужно контролировать среду и процесс клеивания». Он отмечает, что это сложно среди сварки и резки, которые обычно доминируют на верфи. «Мы спросили DNV GL, что они одобрят для разнородных материалов», — говорит Мольтер. «Они сказали, первичная структура обычно требует механического крепления; чистое клеивание не будет легко сертифицировано без избыточных крепежей».

Мольтер и CMT ответили немецко-финансируемым проектом FAUSST (Fiber and Steel Standard joint), разработав гибридную вязаную ткань, переходящую от 100% стекловолокон к 100% стальным волокнам. Последняя сварена к стальному соединителю (плоская пластина, прямоугольный профиль и т.д.), который затем легко сваренивается в стальную структуру судна (Рис. 3). Стекловолокнистый конец соединяется с композитной структурой смолоинфузией. «Этот дизайн соединения предлагает 100% НК контроля, потому что можно использовать УЗ (ультразвук) или рентген на сварке», — говорит Мольтер. FAUSST выполнила механические, экологические и усталостные испытания на этом типе соединения и получила одобрение в принципе от классификационных обществ, но все еще много работы для превращения технологии в коммерческий продукт. Таким образом, Мольтер ушел из CMT и основал HYCONNECT GmbH (Гамбург, Германия) в 2018 году.

Рис. 3 Сварное сталь-FRP соединение HYCONNECT
Гибридная сталь-стекловолокнистая ткань FAUSST (верх слева) пресс-сварена к стальной пластине или другому соединителю (верх справа) и может быть интегрирована в композитную структуру через смолоинфузию (низ слева). Такие гибридные композитные структуры затем легко сварениваются в стальную судовую раму (низ справа).
Источник: HYCONNECT

«Мы встречались с верфями, DNV GL и BV и разрабатываем продукт, который может быть сертифицирован», — говорит Мольтер. «Вы просто заказываете свои композитные детали с этой системой соединений и затем сварениваете их в свой корабль. Это наше видение. Мы проектируем композит-стальное соединение и затем доставляем продукт, у которого ткань сварена к стальному соединителю (пластина, профиль и т.д.)».

Он объясняет, что дизайн соединения и ткань будут сертифицированы поэтапной системой: «Наложением большего количества слоев ткани FAUSST линейно увеличивается несущая способность». Например, базовый продукт мог быть четырехслойной тканью FAUSST с 1-метровым плоским стержнем, сваренным к ней, с рейтингом на определенные натяжение и изгиб. Затем были бы продукты слева (например, два-три слоя для низкого рейтинга) и справа (например, шесть слоев для высокого рейтинга). «Мы все еще дорабатываем детали, но цель — стандартизированная и легкая в использовании система», — отмечает Мольтер.

HYCONNECT адаптировала тканевую технологию для управления разницей в жесткости и КТР между сталью и композитами; использование вязаных волокон для механического зацепления с однонаправленными волокнами для переноса нагрузки через соединение; и технику качественного пресс-сварки стальных волокон к стальному соединителю (см. «Соединение композитов со сталью»). «Это решение основано на непрерывном тестировании», — говорит Мольтер. «Потому что FAUSST состоит из стандартизированных готовых суб-продуктов, он может поставляться быстро, в течение дней». Прототипы сейчас производятся для избранных клиентов, и HYCONNECT начнет полное производство в 2020 году.

Композитные рули

Судовые рули также развиваются как гибриды FRP-сталь. Как часть рабочего пакета 12 RAMSSES, Becker Marine Systems (BMS, Гамбург, Германия) демонстрирует легкий композитный клапан для стального руля, спроектированного для крупных контейнеровозов. Такие рули обычно весят более 200 тонн, говорит Йерг Мehldau, руководитель НИОКР BMS. «Добавляя шарнирный ахтерный клапан, можно значительно уменьшить площадь руля». BMS пионерила этот клапан-руль, который драматически снижает радиус поворота судна и улучшает курсовое удержание и маневренность, позволяя причаливать без помощи буксира. Композитный клапан не только снижает вес, но и позволяет более функциональные формы, а также более гидродинамически- и нагрузочно-оптимизированные дизайны.

Рис. 4 Композитный рулевой клапан
Becker Marine Systems работает с InfraCore над разработкой легкого смолоинфьюзионного рулевого клапана для крупнейших контейнеровозов. Длиной 11,8 м и шириной 0,9 м с хордой 2,9 м, полноразмерный клапан должен выдерживать 100 т/м² нагрузки. 2-метровый демо будет протестирован 2 квартал 2020. Источник: Becker Marine Systems

«Композитный клапан, который мы разрабатываем, вдохновлен авиапромышленностью», — отмечает Мехлау. Для RAMSSES полноразмерный тестовый кейс нацелен на один из крупнейших контейнеровозов (~400 м длиной), клапан 11,8 м длиной и 0,9 м шириной с хордой 2,9 м (см. Рис. 4). «Рассчитали силы на этом руле и клапане, используя формулы на основе правил DNV GL для этого типа судна, веса и максимальной скорости», — говорит Мехлау. BMS провела предварительный дизайн и инженерный анализ, а также trade studies по производству и стоимости. «Сначала предпочитали виточный намот, но он был слишком дорогим», — отмечает он. «Для каждого нового корпуса судна руль — единственный дизайн». Поэтому выбрали смолоинфузию и альтернативный дизайн от InfraCore. «Это было лучшим для производственной гибкости, стоимости и структурной производительности в совокупности», — объясняет Мехлау.

«Для меня это было естественным подходом для InfraCore, потому что композитные шлюзы, которые мы строили, очень похожи», — говорит Морель. Он отмечает, что контейнеровозные рули должны выдерживать нагрузки примерно 100 т на кв.м с площадью 150 кв.м. Это хорошо соответствует инфузионной технологии InfraCore, используемой в мостовых пролетах до 142 м. Вместо клеивания высокоплотного структурного сердечника к обшивкам, InfraCore использует низкоплотный пенообразователь только как постоянную опалубку для множественных Z-образных, двухфланцевых коробчатых структур. Они перекрываются, облицовываются мультиаксиальными тканями и ко-инфьюзируются для формирования надежной конструкции. InfraCore построит 1:6 масштабный демонстратор, используя стекловолокно и полиэстерную смолу, уже сертифицированные DNV GL для снижения затрат.

Мораль отмечает, что сниженный вес композитного клапана InfraCore конкурентоспособен по стоимости, «потому что стальные судовские рули довольно сложны в производстве». Мехлау соглашается, «вместе с меньшим обслуживанием и операционными преимуществами мы видим успешный бизнес-кейс». 2-метровый демонстратор будет готов к 2 кварталу 2020 года, за которым последует тестирование.

«Мы протестируем это лабораторным стендом и воздушными подушками, которые могут приложить до 8 бар давления, равного минимум 80 Мпа нагрузки», — говорит Мехлау. «Измерим деформации и дефлекции для верификации симуляций и выполним испытание на разрыв». Лабораторный демонстратор также будет протестирован морскими испытаниями на исследовательском судне в реке Эльба CETENA (Генуя, Италия), которая служит координатором проекта RAMSSES вместе с CMT.

Движение вперед

«Перспективы композитов в судах хороши, потому что многие стейкхолдеры морского сектора проявили интерес к FIBRESHIP, RAMSSES и другим проектам», — говорит Хурадо. «Крупнейшие вызовы — необходимость новых регламентов, аспекты пожарной безопасности, техники клеивания и снижение стоимости судостроения». Для последнего он цитирует автоматизированное производство на верфях как ключевой вопрос, а также строительство форм и закупку/хранение композитных материалов. «Композиты уже растут в судах», — говорит Краузе в CMT, «но мы начали эту работу 20 лет назад, так что это медленный процесс. Однако теперь у нас эта критическая масса и отрасль более связана через E-LASS».

Йерг Бюнкер, руководитель НИОКР, прикладной сервис для SAERTEX LEO FR продуктов в SAERTEX (Заербек, Германия), соглашается: «Драйверы снижения веса усиливаются. В ближайшие пять-семь лет больше композитных материалов будет продано в судостроение. Это правильное время для большего количества проектов, потому что IMO должна увидеть этот интерес и усилие от индустрии. Поставщики должны показывать новые решения и верфи — где композиты могут быть использованы, но никто не может сделать это в одиночку».