Использование карбона в судостроении: от прогулочных яхт до скромных каяков

Прежде чем карбон стал использоваться в других отраслях после аэрокосмической, прошло несколько десятилетий. В конце концов проник он и в морскую сферу. Ведь в судостроении, как и во многих отраслях машиностроения, цель увеличения надежности материалов и конструкций всегда актуальна. К тому же для всего, что летает, ездит и плавает с использованием энергоносителей, постоянно стараются минимизировать расход этой самой энергии. Поэтому приход к композитным материалам в судостроительной отрасли был неизбежен после весьма успешного применения его в автопроме — в частности, для знаменитых гонок «Формула-1». А вот затянулся он из-за того, что морская сфера довольно сильно отличается от всех остальных.

Так, главная боль судостроителей — это коррозия и прочие агрессивные влияния воды, в частности соленой. Однако ныне она уже практически утратила свое воздействие на углепластик, так как появилось несколько технологий, которые уже успешно используют в сфере строительства судов разного водоизмещения и применения, особенно высокоскоростных. Причем речь идет как о полностью карбоновых, так и частично — в сочетании с другими материалами.

Преимущества применения карбона в судостроении

Зачем же всё это было проделано? На самом деле причин так много, что нынче в судостроении только главных целей применения углепластика можно выделить несколько:

• возможность создания бесшовных сверхпрочных корпусов судов и/или их элементов;

• создание двигателей и элементов управления;

• использование композитов в рамках противопожарных и термических требований;

• снижение материалоемкости при высокой надежности;

• отделочные работы углепластиками судовых помещений с заданными характеристиками звуко- и теплоизоляции, а также экологической чистоты и безопасности для здоровья.

При этом для специалистов уже давно не секрет, что последние требования очень часто ужесточают (особенно в последнее время), стабильно завышая стандарты. И та же картина наблюдается с запросами к пожарной безопасности, особенно когда речь идет о материалах отделки внутренних судовых помещений. Композитные материалы тут демонстрируют высочайшие характеристики. Так что доля композитов, в частности карбона, со временем будет только возрастать.

Использование углепластика в малом судостроении

Небольшой прогулочный катер, выполненный из карбона, всегда вызовет восхищение, даже если на борту не будет каюты с баром, кожаной мебелью и спальным местом. Что уж говорить о дорогих прогулочных яхтах, стоимость которых часто не поддается осмыслению — и не только потому что цена на композиты остается очень высокой: частные суда, корпус которых сделан из стандартных материалов, и без углепластика имеют не дешевые опции и не низкие стоимости. Карбон же может легко увеличить эту цену и уровень солидности в несколько раз даже в базовой комплектации. С таким судном всем окружающим сразу будет понятно: вряд ли владелец выбрал яхту с целью сэкономить пару сотен долларов на топливе… Созерцатели смогут только восхищаться ее дизайном и возможностями.

Новая эра карбона

Тем не менее, несмотря на стоимость, в наши дни производство катамаранов и яхт с корпусами из углепластика расширяется по всему миру: Королевства Дания и Норвегия, Итальянская и Французская Республики, Новая Зеландия, Российская Федерация, да и другие государства уже принялись за выпуск карбоновых плавучих объектов, хотя подобное плавсредство пока еще считается экзотикой.

Да, к сожалению, сколько бы ни говорили о том, что современные материалы и технологии уже помогли преодолеть главные недостатки карбона, которыми его упрекали на первых порах, даже при желании и достаточном количестве средств от задумки до реализации карбонового судна проходит не так мало времени.

Поэтому основные значимые моменты «биографии» карбонового судостроения пока такие:

• Одной из первых верфей, подаривших жизнь углепластиковой лодке, стала Yachting Developments в Новой Зеландии.

• А самая большая в мире карбоновая яхта с парусами Pink Gin VI была создана в 2017 г. на верфи Baltic Yachts (Финляндская Республика). При водоизмещении 235 тонн масса ее корпуса составил всего 18 тонн. О том, что находится на ее борту, писали многие СМИ, детально углубляясь в дорогостоящие подробности вроде обитых бархатом столиков, лавандового рояля и дизайнерских люстр Murano. Настоящих же яхтсменом больше заинтересовало то, что яхта получилась легкоуправляемой, быстроходной и способной ходить при любой скорости ветра.

Тесная дружба углепластика и высоких скоростей

Именно о таком союзе любят говорить производители быстроходных карбоновых лодок класса люкс SAY GmbH (Германия). Гордость компании — самая быстрая лодка SAY29E Runabout, которая способна развивать скорость до 94 км/час. Несмотря на то, что плавсредства тут строят не только из углепластика, он всё же является фаворитом по известным причинам.

По словам Карла Вагнера — директора компании — карбон стал идеальным материалом для многих видов не только транспортных средств, но и вообще «движущихся предметов». Его уникальное сочетание мизерного веса с большой прочностью в итоге дает возможность получить высокую скорость и экономичность. Так, по расходу топлива композитные лодки оставляют далеко позади металлических и стеклопластиковых собратьев. А если учесть, что карбон уже не подвержен коррозии, то металлические лодки значительно проигрывают еще и в долговечности.

Однако красивые, уютные, дорогие яхты, хотя и радуют глаз обывателя, а доступны не всем. И хотя небольшие карбоновые лодки с футуристическим дизайном стоят меньше, но и они еще не для массового пользователя. Так что главным потребителем композитов сегодня является спорт: от небольших каяков и компактных лодок на подводных крыльях до огромных гоночных яхт и катамаранов. Тем более что спорт обычно нацелен на скорость и рекорды, поэтому углепластик тут стал просто находкой.

Так, в последние годы набрал большую популярность класс яхт на особых подводных крыльях, который претендует на революцию в парусном спорте. Со стороны кажется, что они парят над водой и по праву называются парусными болидами. Такой карбоновый болид длиной 2,5 м весит всего 24 кг — и это еще одно обстоятельство, которое повышает его популярность. Ведь его проще даже перевозить.

Правда, если с морскими судами всё более-менее ясно, то карбоновые каяки как любители, так и спортсмены пока не спешат покупать. Причина тут — в мнимой чувствительности углепластика к ударам о камни, хотя сопротивление композитов к деформации позволяет быть весьма жесткими на воде, обеспечивая истинное ощущение серфинга. Кстати, использование карбоновых ребер жесткости нашло более широкое одобрение.

Перспективы развития карбонового судостроения

С каждым годом стоимость строительства углепластиковых яхт снижается. Это естественный процесс, поскольку растет и спрос, и уровень технологии производства. Увеличение же спроса тоже весьма логично обосновывается характеристиками, которые углепластик придает плавучим объектам:

прочность при попытке растяжения, модуль упругости, удлинение при попытке разрыва;

• более высокая скорость;

• больший запас хода;

• более привлекательный расход топлива;

• высокие усталостные характеристики;

• небольшое количество узлов соединения в крупногабаритных корпусах;

• сокращение расходов на техобслуживание (ибо карбон в принципе в нем не нуждается в отличие от других стандартных материалов).