Новости нашей компании

13 декабря 2019 года на конференции, посвященной памяти профессора О.М. Палия, генеральный директор Морского Инженерного Бюро, доктор технических наук, профессор Геннадий Егоров выступил с объединенным сообщением на следующие темы "Опыт и перспективы применения новых конструкционных материалов в отечественном судостроении" и "Проблемы использования СПГ в качестве основного топлива на отечественных судах".
 

Главным материалом судостроения все равно является сталь
 
Драйверами применения новых марок сталей является постройка корпусов арктических морских сооружений и судов. Условия эксплуатации их конструкций крайне тяжелые: температура эксплуатации до -60°С; цикличность нагрузки конструкции от ледовой нагрузки - до 107 циклов в год; от волновой нагрузки - 108 циклов в год; длительное коррозионное воздействие и коррозионно-эрозионный износ в условиях сезонного повышения солености льда. Для изготовления таких тяжелонагруженных сварных конструкций все более широкое применение получают высокопрочные стали с повышенной хладостойкостью. В связи с этим особую актуальность приобретает освоение и производство импортных аналогов высокопрочных закаленных и отпущенных сталей для изготовления механизмов, машин и конструкций, работающих при низких температурах (до -60°С): JFE-HITEN590U2L, JFE-HITEN590L, JFE-HITEN610U2L, JFE-HITEN610L, JFE-HITEN690L, JFE-HITEN710L, JFE-HITEN780L, JFE-HITEN780FL, JFE-HITEN780ML (JFE Steel Corporation, Япония); ABREX≥400LT, 450LT, 500LT (Nippon Steel Corporation, Япония); Strenx 700, 900, 960, 1100 (SSAB, Швеция); DILLIMAX 690 E, 890 E, 965 E, 1100, DI-RACK (DILLINGER, Германия).
 
Ведущей отечественной организацией является НИЦ "Курчатовский институт" - Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей". Для решения проблемы усиленного коррозионно-эрозионного износа в условиях льдов повышенной солености "Прометеем" были разработаны специальные двуслойные (плакированные) стали. Такие биметаллы, которые изготавливаются с основным слоем из стали различной категории прочности - стали марок 09Г2С, 10ХСНД, 10ГНБ, стали категорий D, Е, F, АБ (355, 500, 590 и 620 МПа) и плакирующим слоем из различных аустенитных марок стали (коррозионностойкие стали марок 08Х18Н10Т, 8Х19Н10Г2Б, 03Х17Н14М3 (316L, 317L по АSTМ), отличаются высоким сцеплением слоев, коррозионно-эрозионной стойкостью, и могут свариваться без снятия плакирующего слоя.
 
Помимо ледовых поясов ледоколов и арктических платформ, высокопрочные износостойкие стали востребованы при постройке рыбопромысловых судов нового поколения. Это траловые палубы и слип (сталь типа Strenx 700, Hardox 450). Показаны примеры использования этих сталей на проектах морозильных траулеров СТ-192, КМТ01, КМТ02.
 

Алюминиевые сплавы, безусловно, широко известны в отечественном судостроении многие годы
 
Применяются в первую очередь для корпусов скоростных судов (для увеличения полезной нагрузки за счет снижения массы корпуса), надстроек и рубок пассажирских судов, паромов и служебно-вспомогательных судов (для решения вопросов по остойчивости за счет снижения положения ЦТ по высоте). Примером могут служить надстройки круизных судов нового поколения проектов PV08, PV09, PV300, PV300VD.
 
Новшеством является применение новых Al-Mg сплавов с пониженным содержанием скандия, разработанных RUSAL. Основные преимущества деформируемых Sc-содержащих сплавов RUSAL (с 0,1% Sc): низкая стоимость (в 2-3 раза) по сравнению с традиционными Sc-содержащими сплавами; по уровню прочностных свойств превосходит традиционные сплавы минимум на 40%; высокий уровень свойств достигается без использования операции закалки в воду. Достигнуто снижение стоимости Sc сплавов (в виде слитков) до 5000 долларов США за тонну (при содержании до 0,1% Sc). За счет роста прочности масса конструкций может быть снижена по сравнению с обычными алюминиевыми сплавами примерно на 25%.
 
НИЦ "Курчатовский институт - ЦНИИ КМ "Прометей" разработал технологию производства сварных крупногабаритных облегченных панелей (СКО-панелей) с использованием катаных и прессованных полуфабрикатов из коррозионно-стойких алюминиево-магниевых сплавов 1561, 1565ч толщиной от 2,5 мм методом сварки трением с перемешиванием.
 
Применение фиксель-панелей - многослойных структур, разработанных специально для использования в модульных конструкциях, особенно там, где требуется как горизонтальная, так и вертикальная жесткость в сочетании с низким номинальным весом. Для судна проекта PV300VD были выполненные проработки по замене элементов конструкции из алюминиевого сплава на фиксель-панели в жилой части надстройки.
 

Композиты и пластмассы
 
Инновационный катамаран "Грифон" проекта 23290 с корпусом из углепластика (АО "Средне-Невский судостроительный завод") - яркий пример применения композитов в судостроении.
 
Его корпус изготовлен из композитных материалов с применением отечественных углеродных тканей. Применение композитных материалов в данном проекте позволило улучшить прочность корпуса. При этом вес такого судна гораздо легче судов с металлическим корпусом, в результате чего расход топлива и ГСМ гораздо ниже. Кроме того, композитный корпус не подвержен коррозии, что существенно увеличивает срок его эксплуатации.
 
Для грузовых судов смешанного река-море плавания и речного плавания актуальными является применение композитов для изготовления люковых закрытий (был приведен пример водного транспорта США, где такое решение применяется повсеместно), перемещаемых поперечных переборок, дельных вещей, элементов надстройки.
 
Впервые в России в промышленном масштабе ростовский судостроительно-судоремонтных завод ЗАО "РИФ", который входит в состав Группы компаний "Ростовский порт", освоил строительство катеров и плавобъектов из полиэтилена высокой плотности (HDPE).
 
Это вид полиэтиленовой пластмассы, который активно используется в судостроении благодаря высокой плотности и легкости. Использование УФ-добавки повышает стойкость к воздействию ультрафиолетового излучения, и материал не выгорает под воздействием солнца.
 
Катера серии RIF длиной от 5 до 17 метров имеют твердую HDPE-конструкцию, состоящую из труб и пластин с использованием инновационных методов сварки. Строительство осуществляется под наблюдением Российского Речного Регистра.
 

Уже практически десять лет ведущие судовладельцы грузовых судов смешанного плавания прорабатывают запуск в постройку их в версии газоходов
 
Технически подготовка к применению газомоторного топлива началась в 2010-2011 году еще при проектировании танкеров проекта RST27, к установке на палубе которых предполагалось по две газовые емкости по 120-140 куб.м, обеспечивающих автономность до 10-12 суток.
 
При этом замена главных двухтопливных (мазут - дизельное топливо) двигателей предполагалась на такие же машины трехтопливные (газ - мазут - дизельное топливо) с такими же габаритами и практически такими же параметрами по мощности.
 
Понятно, что главная трудность при использовании СПГ на судах - сравнительно большое пространство, требуемое для криогенных емкостей. В сравнении с нефтяным топливом равное по энергетическому содержанию количество СПГ требует примерно в 1,9 раза большего объема. С учетом теплоизоляции емкости требуемый объем возрастает примерно в 2,3 раза. В случае установки емкостей для хранения СПГ внутри корпуса судна, требуемый объем может увеличиться в 4 раза.
 
На танкерах (а также железнодорожных паромах, где есть свободная от груза верхняя палуба, или, напротив, есть трюмные помещения без размещения груза) проблему объема емкостей для газового топлива удается решить размещением криогенных емкостей на грузовой палубе (в трюме парома), а вот на сухогрузных судах и судах вспомогательного флота это возможно только за счет уменьшения размеров грузовых трюмов (или полезных подпалубных объемов).
 
Это действительно реальная проблема, так как в силу дефицита доступного объема автономность судов-газоходов (не газовозов, которые сами работают на том грузе, которые и перевозят), как правило, не превышает 10 суток.
 

Перспективные сухогрузы на газу
 
Такие проекты были выполнены для сухогрузных судов проектов RSD44 и RSD59, где были найдены оптимальные положения топливных газовых емкостей по длине судна.
 
В докладе показаны варианты решений, причем как те, которые раньше рассматривались - две емкости вдоль судна, так и новые - с заменой двух емкостей на одну (экономия веса примерно на 5-7% и сокращение потерь длины и объема трюма за счет, например, изменения положения - в высоту или поперек судна). Рассматривались и контейнер-криогенные емкости в размерах стандартного 40-футового контейнера.
 
При рассмотрении проектов газоходов смешанного река-море плавания считалось, что заправка судовых емкостей будет осуществлять либо с автопоездов-газовозов, либо с судна-бункеровщика, либо с портовой бункер-станции. Например, для железнодорожного парома проекта CNF19M (в исходном варианте) общий объем газовых цистерн примерно 1500 куб. метров, бункеровка предполагается либо с применением автомобилей (одновременно четыре грузовика с подачей примерно 200 куб. метров в час) или судна-бункеровщика (до 1000 куб. метров в час).
 
Использование контейнер-криогенных емкостей позволит производить доставку СПГ на судно с помощью железнодорожного или автомобильного транспорта без выполнения бункеровочных операций классического типа. Потребуется лишь замена емкостей.
 
При принятии решения об использовании контейнер-криогенных емкостей необходимо ясно понимать, что относительно небольшой полезный объем контейнер-криогенных емкостей потребует значительного их количества, например, для обеспечения автономности танкера проекта RST27 10 суток необходимо 8 контейнеров.
 
Потребуется дополнительно предусмотреть на борту судна стационарные блоки испарителей и подогревателей газа с арматурой и трубопроводами, для контроля давления подачи газа к блокам газовых клапанов; для замены контейнеров в порту, должны быть предусмотрены соответствующие грузоподъемные средства.
 

Отсутствие инфраструктуры бункеровки не позволило реализовать функцию работы на газомоторном топливе
 
Примеры всех решений по заправке газомоторным топливом в мировой практике уже есть, однако в применении к рассмотренным темам именно отсутствие инфраструктуры бункеровки не позволило реализовать функцию работы на газомоторном топливе.
 
Таким образом, требуется "расшитие" проблем инфраструктуры бункеровки газомоторным топливом, например, на внутренних водных путях - или речные/ река-море суда будут и в будущем работать на мазуте и дизельном топливе. Такие точки для бункеровки вполне понятны - Санкт-Петербург, Ростов - на - Дону, Астрахань, Стамбул и Самара (или Саратов). В свою очередь, отсутствие инфраструктуры на реке не позволяет определить стоимость СПГ как топлива. Для примера, соотношения цен СПГ / дизельное топливо составляет (даже с учетом выигрыша в теплотворной способности) 0,7...0,9 от стоимости ДТ (нижняя граница при бункеровке с автопоездов, а верхняя - с помощью танк-контейнеров). Понятно, что при удельной (по отношению к ДТ) цене на мазут с 3,5% серы примерно 0,57 (предположим для мазута с уменьшенным до 0,5% содержанием серы в будущем 0,80) и при увеличении строительной стоимости судна - газохода по сравнению с аналогом, работающим на тяжелом топливе, на 10-15% - фактически плюс 2-2,5 млн. долларов к сегодняшней цене, с уменьшением дедвейта примерно на 200-220 тонн, уменьшением длины и объема грузовых трюмов экономического смысла в строительстве, например, грузовых судов смешанного река-море плавания - газоходов - не будет.
 
Необходимы субсидии и льготы судовладельцам для стимулирования использования СПГ в качестве судового топлива.