Журнал "Композитный мир" №2(95)2021/Composite World magazine #2(95)2021 by Композитный Мир

(95) 2021

Колонка редактора

Дорогие друзья! Сегодня производство и применение полимерных композитов является полноценной индустрией. Список областей, где используют такие материалы, обширен: это не только авиация и космос, но и архитектура, автомобиле-, судо- и машиностроение, энергетика, инфраструктура, производство товаров для спорта и отдыха. Но, несмотря на, казалось бы, столь разностороннее применение, приоритет в массовом использовании по-прежнему за традиционными материалами. И основные причины этому хорошо известны каждому производителю: это и недоверие потребителей, и зачастую изначально более высокая цена на композитные изделия, а также, как ни печально, желание многих компаний заработать «здесь и сейчас». Когда в стремлении сэкономить на производстве, они экономят на качестве выпускаемой продукции, не задумываясь, что дискредитируют композиты в глазах потребителей. Но всё же отрасль развивается и композиты, несмотря на свою уже, можно сказать, достаточную историю остаются «материалами будущего». И это не случайно, ведь процесс создания материалов с заданными свойствами неминуемо связан с развитием науки и технологий. На каждом этапе эволюции научной мысли появляются новые, более современные, более перспективные композиты. Сейчас, как утверждают многие историки науки, мы как раз и живем в постиндустриальном обществе, где научные разработки становятся главной движущей силой экономики. На первый план выходят цифровые и информационные технологии, которые могут помочь с развитием производства изделий из композитов и их более массовым внедрением. Системы проектирования, виртуальных испытаний помогут создать и спрогнозировать поведение изделий из композитов, а информационные технологии — собрать, структурировать, проанализировать, а также распространить информацию об их основных преимуществах. Последнее и является одной из основных целей работы редакции журнала «Композитный мир». Надеюсь, наше издание за более чем 15 лет работы заняло достойное место в информационном пространстве России. Не забывайте заглядывать на наш обновленный сайт, где уже собрано более 90 статей на различные темы.

Читайте с пользой! C уважением, Ольга Гладунова

compositeworld.ru

Содержание

Научно-популярный журнал

Композитный мир #2 (95) 2021

Дисперсно- и непрерывнонаполненные композиты: стеклокомпозиты, углекомпозиты, искусственный камень, конструкционные пластмассы, пресс-формы, матрицы, оснастка и т. д. — ТЕХНОЛОГИИ, РЕШЕНИЯ, ПРАКТИКА! Регистрационное свидетельство ПИ № ФС 77-35049 Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций от 20 января 2009 г. ISSN — 2222-5439 Учредитель: ООО «Издательский дом «Мир Композитов» +7 (812) 318-74-01 www.compositeworld.ru Директор: Сергей Гладунов gladunov@kompomir.ru Главный редактор: Ольга Гладунова o.gladunova@kompomir.ru Вёрстка и дизайн: design@compositeworld.ru По вопросам подписки: podpiska@kompomir.ru По вопросам размещения рекламы: o.gladunova@kompomir.ru Advertising: Maria Melanich maria.melanich@kompomir.ru marketing@kompomir.ru en.compositeworld.ru Номер подписан в печать 20.06.2021 Отпечатано в типографии «Премиум Пресс» Тираж 7500 экз. (печатная + электронная версия) Цена свободная Адрес редакции: 190000, Санкт-Петербург ул. Большая Морская, дом 49, литер А помещение 2Н, офис 2 Научные консультанты: Александр Александрович Лысенко — д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А. И. Меоса Санкт-Петербургского Государственного Университета Промышленных технологий и дизайна; Валерий Анатольевич Жуковский — д.т.н., профессор кафедры Наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А. И. Меоса Санкт-Петербургского Государственного Университета Промышленных технологий и дизайна; Ольга Владимировна Асташкина — к.т.н., доцент кафедры Наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А.И. Меоса Санкт-Петербургского Государственного Университета Промышленных технологий и дизайна. * За содержание рекламных объявлений редакция ответственности не несет. При перепечатке материалов ссылка на журнал «Композитный Мир» обязательна. Мнение редакции может не совпадать с мнением автора

www.instagram.com/kompomir www.vk.com/club10345019 www.facebook.com/groups/1707063799531253

Композитный мир | #2 (95) 2021

Новости Российские новости Мировые новости

8 16

Отрасль Отчет по итогам 13-й международной специализированной выставки «Композит-Экспо 2021»

Startup Village 2021. Ключевые тренды в области материалов

Материалы Пятислойная соэкструдированная полиолефиновая пленка для вакуумного формования

Уретанакрилатные смолы Crestapol в архитектуре и дизайне

Технологии Печь для плавления базальта

«Лаборатория карбона» Сергея Ефимова: новаторские идеи и социальные проекты

Композиты на основе углеродных лент с металлическими нанопокрытиями

3D ткачество. Как одна технология способна повысить эффективность самых разных отраслей промышленности

Применение Износостойкие композитные трубы для предприятий горной промышленности Жизнь как скоростная трасса: воздушные такси

44 48

Особенности и анализ промысловых судов из КМ постройки континентального Китая и Тайваня

Наука Влияние мезо- и микрочастиц кварцевого песка различного происхождения на физико-механические свойства эпоксидного композита для изделий строительного и декоративного назначения

Российские новости

«Ростех» начнет в 2021 году испытание узлов перспективного двигателя ПД-35

Объединенная двигателестроительная корпорация осенью 2021 года начнет испытания узлов газогенератора турбореактивного двигателя сверхбольшой тяги ПД-35. Одно из ключевых отличий узлов нового двигателя — увеличенные габариты, в их производстве используется уникальное оборудование для обработки крупногабаритных деталей. «Работа над двигателем ПД-35, который будет использоваться на широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетах, подходит к новому рубежу. Специалисты изготовили первые узлы «сердца»

Композитный мир | #2 (95) 2021

двигателя — газогенератора. Осенью планируется приступить к первым испытаниям, в ходе которых будут проверяться работоспособность узлов и соответствие техническим условиям», – рассказали в авиационном кластере «Ростеха». ПД-35 — двухконтурный турбореактивный двигатель сверхбольшой тяги (35 тонн), предназначенный для установки на перспективные широкофюзеляжные дальнемагистральные самолеты. Это один из самых масштабных проектов российской авиастроительной отрасли, двигатель с такими характеристиками строится в России впервые. Помимо предприятий ОДК и ОАК к работам по проекту ПД-35 подключены ряд ведущих российских научно-исследовательских центров. Для силовой установки разрабатываются перспективные технологии и материалы. В частности, в 2020 году ОДК представила композитную лопатку вентилятора ПД35 и провела успешные испытания модели рабочей лопатки вентилятора на двигателе ПД-14. Как сообщалось ранее, в 2020 году Ростех начал серийное производство двигателя ПД-14 для лайнера МС-21 – первого двигателя такого класса в России. Предполагается, что эксплуатационные расходы ПД14 будут ниже на 15%, чем у двигателей предыдущего поколения CFM-56, V-2500, ПС-90А. rostec.ru

Российские новости

Многоцелевой вертолет Ми-171А2 сможет перевозить больше пассажиров Улан-Удэ Холдинг «Вертолеты России» (входит в Госкорпорацию «Ростех») получил от Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиация) одобрение на установку 24 пассажирских кресел в салоне Ми171А2. Увеличение количества мест с 20 до 24 даст дополнительные преимущества эксплуатантам при выполнении пассажирских перевозок. «В соответствии с требованиями авиационных правил пассажирский салон оборудован энергопоглощающими креслами с четырехточечными ремнями безопасности, что обеспечивает высокий уровень безопасности при перевозке пассажиров», — отметил управляющий директор Улан-Удэнского авиационного завода Леонид Белых. Вертолет Ми-171А2 имеет возможность оперативной конвертации. Грузовая кабина может быть за короткое время переоборудована в грузовой, поисково-спасательный или пассажирский вариант. Транспортные возможности вертолета позволяют транспортировать до 4 тонн груза внутри грузовой кабины или до 5 тонн на внешней подвеске. Для повышения комфорта и безопасности полета вертолет Ми-171А2 также оснащается кислородным оборудованием, системой кондиционирования и обогрева воздуха, гардеробным и багажным отделением. Для экстренного покидания вертолета пассажирами могут быть использованы 8 точек эвакуации. Воздушное судно оснащено новыми двигателями с цифровой системой управления, эффективной

несущей системой с композитными лопастями и усовершенствованным аэродинамическим профилем. На вертолет Ми-171А2 установлен цифровой комплекс бортового оборудования КБО-17-1, сделанный по принципу «стеклянной кабины». В его состав входят пилотажно-навигационный комплекс и система общевертолетного оборудования с дисплейной индикацией данных. Использование видеокамер улучшило обзор при проведении работ с внешней подвеской. Безопасность полетов обеспечивается за счет применения современных систем предупреждения столкновения с землей, другими воздушными судами и препятствиями на пути следования вертолета. Пресс-служба холдинга «Вертолеты России»

Консоль крыла МС-21-300 доставлена на завод корпорации «Иркут» На Иркутский авиационный завод – филиал ПАО «Корпорация «Иркут» доставлена консоль крыла самолета МС-21-300, изготовленная из российских композиционных материалов. Консоль будет установлена на самолет МС-21-300, предназначенный для поставки первому заказчику. Ранее на этот самолет был установлен центроплан, также изготовленный из отечественных композитов. Консоль, имеющая длину 17,5 м, доставлена из Ульяновска в Иркутск автомобильным транспортом. Специалисты корпорации «Иркут» и компании «АэроКомпозит» разработали специальную оснастку с системой креплений и датчиков для исключения повреждений конструкции при транспортировке. В разработке и производстве отечественных композитов принимают участие ведущие химики и технологи России. В их числе — ученые и специалисты Московского государственного университета и предприятий «Росатома». Технология производства крупногабаритных изделий кессона крыла на базе инфузионных технологий разработана компанией «АэроКомпозит» и запатентована в России. Опыт проектирования и большой объем испытаний композитных агрегатов, проведенных в рамках программы МС-21, позволил корпорации «Иркут» приступить к постройке серийных самолетов.

Применение прочных и легких композиционных материалов дало возможность разработать крыло большого удлинения и улучшить аэродинамику самолета одновременно с увеличением диаметра фюзеляжа. Широкий пассажирский салон обеспечивает повышенный комфорт экипажу и пассажирам, сокращает время оборота самолета в аэропорту за счет ускоренной посадки и высадки. www.uacrussia.ru

Композитный мир | #2 (95) 2021

Российские новости

Пролетное строение из полимерных композиционных материалов для железнодорожных мостовых сооружений (ПСКМ)

2 июня 2021 НПП «АпАТэК» удостоен первой премии JEC Awards НПП «Прикладные перспективные технологии — АпАТэК» в четвертый раз получило премию JEC Awards. В этом году компании была вручена награда в номинации «Строительство, конструкции и инфраструктура» («Building, Construction & Infrastructure») за достижения в области изготовления крупногабаритных конструкций из композиционных материалов. Конкурсный проект «Пролетное строение из полимерных композиционных материалов для железнодорожных мостовых сооружений (ПСКМ)», изготовленный методом вакуумной инфузии» был реализован совместными усилиями НПП «АпАТэК», ОАО «РЖД» и «LS Engineering» (Нидерланды) в соответствии с Комплексным планом модернизации и расширения магистральной инфраструктуры на период до 2024 года. Группа компаний «АпАТэК» выступила инициатором разработки инновационной конструкции ПСКМ для железнодорожных мостов взамен использующихся из традиционных материалов — стали и железобетона — в целях сокращения затрат на инфраструктуру, снижения стоимости жизненного цикла и повышения конкурентоспособности железнодорожного транспорта. Разработанные компанией технологии позволяют достигнуть высокой прочности конструкции при ее низком удельном весе в сравнении с традиционными материалами, а также обеспечивают значительное сокращение издержек на доставку, монтаж и промежуточные ремонтные работы. Благодаря уникальным характеристикам композиционных материалов достигнута долговечность ПСКМ (не менее 100 лет) за счет отсутствия корродирующих и разрушающихся в сложных природно-климатических условиях материалов. Кроме того, разработка ООО НПП «АпАТэК» обладает высокими показателями экологичности: сокращение количества вредных выбросов и соответствующих платежей в 11 раз меньше в сравнении с железобетонными конструкциями. «Наш инновационный проект заслуженно получил высокую оценку международного научного сообщества. Мы продолжаем доказывать, что российские передовые разработки могут конкурировать с зарубежными аналогами, и JEC Awards, врученная группе компания «АпАТэК» — убедительное тому свидетельство. Хочу отметить, что практически никто из наших конкурентов

Композитный мир | #2 (95) 2021

во всем мире не был удостоен этой премии трижды — не говоря уже о четырех наградах», — заявил генеральный директор ООО НПП «АпАТэК» Андрей Ушаков. Впервые НПП «АпАТэК» было удостоено высшей награды JEC Awards в 2002 году. Тогда российская компания одержала победу в номинации «Транспорт» за внедрение композитных накладок на сети железных дорог России и стран Балтии. В 2007 году НПП «АпАТэК» заняло первое место в номинации «Наземный транспорт», присужденное ей за успешное внедрение композитных водоотводных лотков вдоль железных дорог. В 2014 году НПП «АпАТэК» был удостоен первой премии JEC Awards в номинации «Железнодорожный транспорт» за достижения в области изготовления крупногабаритных конструкций из композиционных материалов (конкурсный проект «Кузов из композиционных материалов вагона-хоппера, изготовленный методом вакуумной инфузии»). НПП «АпАТэК» представляет Российскую Федерацию на выставке «JEC-SHOW» с 1998 года. Выставка JEC проводится ежегодно, и за последнее время приобрела репутацию события мирового масштаба, главного международного форума композиционных материалов и технологий. Как правило, JEC представляет всю отрасль целиком: от высоких технологий до конечных продуктов потребления. Стратегическая цель выставки состоит в осуществлении максимально эффективного обмена знаниями и опытом, а также установлении необходимых связей между всеми участниками рынка композитов. В этом году в связи с мировой пандемией COVID-19 выставка JEC проводилась в онлайн-формате под названием JCC21 (электронный аналог выставки JEC World). Тематический ряд JCC21 включал в себя новейшие технологии, композитные материалы, сырье (в том числе смолы, армирующие материалы и добавки), а также оборудование для производства композитов. Более 1000 компаний из 46 стран мира продемонстрировали на электронных площадках современные и перспективные композиционные материалы и технологии для всех отраслей промышленности, а также представили новейшие разработки в области применения композитов. www.apatech.ru

Российские новости

«Ламплекс Композит» открыл завод материалов для космической отрасли Компания «Ламплекс Композит» (г. Воронеж) 20 мая открыла на территории Особой экономической зоны промышленно-производственного типа «Центр» завод по разработке технологий и производству композитных материалов. Установлено высокотехнологичное европейское оборудование последнего поколения для выпуска технических ламинатов, фольгированных диэлектриков и препрегов, которые будут применяться в космической отрасли. Общий объем инвестиций составил более 5 млрд. руб. Завод «Ламплекс Композит» оснащен современными линиями германских компаний для выпуска композитных материалов отвечающих требованиям международных стандартов. Генеральный директор предприятия Вячеслав Курсаков рассказал, что в течение 2020 года был произведен монтаж и пусконаладка оборудования, а также выпущена первая опытно-промышленная партия продукции. После успешных испытаний образцы композитных материалов отправлены потенциальным потребителям. Среди них — предприятия оборонно-промышленного комплекса, космической промышленности, авиастроения, машиностроения, электроэнергетики, металлургической отрасли и др. Продукция, выпускаемая заводом, отвечает тре-

бованиям международных стандартов и имеет спрос на мировом рынке. С российскими и иностранными предприятиями уже подписаны договоры на поставку воронежских изделий. На предприятии созданы собственный научно-технический центр (НТЦ) и лаборатория для разработки новых технологий и процессов. Для лаборатории разработаны методики проведения испытаний образцов продукции, соответствующих требованиям отечественных ГОСТов и стандартам международной ассоциации производителей электроники (IPC), а в ее создание было инвестировано 15 млн. руб. lamplex.ru www.plastinfo.ru

Композитный мир | #2 (95) 2021

Российские новости

Проводящая добавка из графеновых нанотрубок для каучуков выходит на промышленный уровень

Новый продукт на основе графеновых нанотрубок, специально разработанный для этилен-пропиленового каучука, обеспечивает антистатические свойства и повышает прочность на раздир, что позволяет преодолеть стандартные недостатки технического углерода, полимерных добавок, многостенных углеродных нанотрубок и других проводящих добавок, представленных на рынке. Электропроводящие каучуки пользуются большим спросом в различных отраслях, где материал взаимодействует с движущимися объектами, в результате чего может возникнуть искра, или во взрывоопасных средах, в отношении которых применяются электростатические стандарты. Однако ухудшение механических свойств, эластичности и цвета, а также проблемы со смешиванием являются общими недостатками типичных проводящих добавок из-за их высоких рабочих концентраций. Графеновые нанотрубки, также известные как одностенные углеродные нанотрубки, отличаются тем, что обеспечивают антистатические, токорассеивающие или проводящие свойства при чрезвычайно низких рабочих концентрациях от 0,15% и при этом сохраняют или улучшают механические свойства резин. Новое решение на основе графеновых нанотрубок TUBALL производства компании OCSiAl позволяет достичь антистатических свойств в составах этилен-пропиленовых каучуков (EPDM) на основе минеральных наполнителей, а также улучшить прочность на раздир и растяжение до 70% без ухудшения упругости или повышения твердости. «Обычно для достижения эквивалентного уровня удельного сопротивления используется около 10% проводящего полимера, что приводит к значительному негативному влиянию на механические свойства и нестабильным антистатическим характеристикам из-за выхода этой добавки на поверхность материала. С другой стороны, использование технического углерода сопровождается образованием пыли,

Композитный мир | #2 (95) 2021

повышенной твердостью материала и миграцей углерода на поверхность формованных деталей, что приводит к появлению черных следов, — объясняет Екатерина Горбунова, вице-президент OCSiAl по эластомерам. — Для приготовления TUBALL MATRIX мы используем тройную систему: графеновые нанотрубки диспергируются в пластисайзере и полимере, где пластизайсер способствует правильному распределению частиц и сохраняет эластичность, а сшиваемый полимер взаимодействует со средой материала для улучшения механических свойств и создания трехмерной проводящей сети, построенной нанотрубками. Другими словами, это решение позволяет получать компануды низкой твердости с требуемыми проводящими характеристиками, что было невозможно при использовании обычных добавок». Одними из основных областей применения антистатического этилен-пропиленового каучука являются конвейерное производство, промышленные ролики, кабельные аксессуары и автомобильная промышленность, в широком спектре продуктов, где требуются стабильные электропроводящие свойства, длительный срок эксплуатации и возможность выбора цвета. Запуск новой серии продуктов для этилен-пропиленовых каучуков — это только первый шаг в индустриализации решений на основе графеновых нанотрубок для различных типов резин. Компания OCSiAl разработала и готовит к промышленному производству продукты на основе нанотрубок для электропроводящих и механически прочных фторкаучуков, натуральных, бутадиеновых, бутадиен-нитрильных, бутадиен-стирольных каучуков, а также силиконов. Новые продукты уже широко применяются в электронике, автомобилестроении, нефтегазовой промышленности и других отраслях, связанных с чувствительными к статическому электричеству или агрессивными средами. www.rusnano.com

Российские новости

На территории бывшего АЗЛК начали делать детали для Ferrari и Lamborghini

В технополисе «Москва», который занимает часть корпусов бывшего АЗЛК в Москве (р-н Печатники), запустили производство композитных деталей для автомобилей Ferrari, Lamborghini и Mercedes-Benz, об этом сообщил Департамент промышленности столицы. Выпуск компонентов наладило научно-производственное объединение «Композит», резидент особой экономической зоны. «Новая продукция представляет собой углепластиковые компоненты экстерьера и интерьера для моделей Ferrari, Lamborghini, Mercedes и пополнит портфель компании из более чем двух тысяч деталей из композитных материалов. Наличие передовых технологий позволяет резиденту производить изделия на одном уровне с крупными автомобильными концернами. Порядка 40% новых произведенных деталей для премиального автопрома будет отправлено на экспорт», — сообщил руководитель столичного департамента инвестиционной и промышленной политики Александр Прохоров. Заметим, речь идет о тюнинговых деталях, а не о тех, которые используются для первичной (OEM)

комплектации автомобилей. «Новая продукция адресована официальным дилерам мировых автоконцернов. В результате реализации проекта новые автомобили оснащаются российским продуктом, то есть осуществляются локализация производства и импортозамещение. Потребителям не требуется заказывать эти компоненты с зарубежных заводов. На площадке в Печатниках они выпускаются по той же технологии, с тем же уровнем качества», — прокомментировал генеральный директор НПО «Композит» Михаил Филимонов. Таким образом, речь не идет о поставке комплектующих на конвейеры Ferrari, Lamborghini и MercedesBenz. Какие конкретно детали экстерьера и интерьера уже выпускаются, пока не уточняется. «НПО Композит» — частная фирма, работает в кластере современных материалов и нанотехнологий и взаимодействует с другими участниками московской ОЭЗ: компанией Umatex (входит в «Росатом») и «Нанотехнологическим центром композитов» (входит в «Роснано»). news.drom.ru

Композитный мир | #2 (95) 2021

Российские новости

БГТУ им. В.Г. Шухова получил патент на изобретение Каждый год федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент) и Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС) осуществляют работу по ежегодному отбору 100 лучших изобретений года. Эксперты отраслевых экспертных отделов ФИПС выявляют потенциальные изобретения из рекомендуемых ими в базу данных «Перспективные изобретения» и отмечают их наивысшим баллом. Среди вошедших в топ-100 — коллектив авторов из Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова совместно с Научно-исследовательским испытательным центром подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина — получивший патент на уникальный в мировом масштабе «Многослойный полимер-углеродный композит для защиты от космического воздействия и способ его получения».

Изобретение относится к разработке материала, используемого в открытом космосе. Композит предназначен обеспечивать дополнительную защиту радиоэлектронной аппаратуры от негативного воздействия космического пространства, в том числе от радиации, микрометеоритных частиц и солнечного излучения. Разработанный композит обладает, в отличие от существующих аналогов, повышенными физико-механическими характеристиками, повышенной радиационной стойкостью более чем в три раза и повышенным коэффициентом отражения более чем в три раза. Использование разработанного полимерного композита позволит значительно увеличить срок активного существования космической техники. www.bstu.ru

Оренбургские предприятия налаживают сотрудничество с белорусскими коллегами Оренбургские предприятия налаживают сотрудничество с белорусскими коллегами. В июне 2021 года состоялась встреча между представителями оренбургских компаний ООО «Композит» и ООО «Мастодек» с компанией ООО «Системы ограждений» — одного из крупнейших в Беларуси производителей композитных полимерных материалов. Сейчас идут переговоры о поставках композитов в Беларусь, а также о совместном производстве различной продукции, в том числе шумозащитных экранов, сетчатых ограждений, пешеходных ограждений, каркасно-тентовых конструкций, дренажных систем и прочего. Новое направление взаимовыгодного сотрудни-

чества с предприятиями Беларуси — выращивание промышленной конопли и производство широкой линейки изделий на основе этого ценнейшего растительного волокна — оренбургские промышленники обсудили на встрече с председателем концерна «Беллегпром» Татьяной Лугиной. В Беларуси наработан большой опыт культивации и переработки культуры, которым они готовы поделиться. Предприниматели Оренбургской области нацелены на тесное и плодотворное межрегиональное сотрудничество, заинтересованы в создании успешных совместных производств. oreninform.ru

Новый завод обеспечит стеклопластиковыми трубами предприятия нефтедобычи в Казахстане Новый завод по производству стеклопластиковых труб открыли близ Алма-Аты в Казахстане. Совместное российско-казахстанское предприятие будет производить продукцию для нефтегазового сектора Казахстана. Объект должны были запустить в эксплуатацию ещё в прошлом году, но пандемия не позволила это сделать. Завод является российско-казахстанским проектом ООО НПП «Завод стеклопластиковых труб». Локальное производство имеет важное значение для нефтегазовой отрасли. Это специальные трубы из стеклопластика. Кадырбек Шакенов, директор предприятия, заметил: «Наши трубы предназначены для предприятий нефтедобычи, нефтеперегонки, то есть насосно-компрессорные трубы, трубы высокого давления — 276 атмосфер, коэффициент прочности — 2,3. Если сравнивать с традиционными металлическими, стеклопластиковые трубы более стойкие к коррозии, практически ей не

Композитный мир | #2 (95) 2021

подвержены. Стойки к агрессивным срезам, проще говоря, они долговечнее. Общий объём инвестиций в предприятие составил более 700 миллионов тенге. Трудоустроили 63 человека. Большинство из них — жители поселков Илийского района». Юрий Мельник, старший советник Посольства Российской Федерации в Республике Казахстан: «С учётом того, что Казахстан имеет бурно развивающуюся нефтяную сферу, здесь устойчивый спрос на соответствующую продукцию, наша компания приняла решение выйти на казахстанский рынок не только как иностранный поставщик, но и как национальный производитель». Завод способен производить 350 километров стеклопластиковых труб в год общей стоимостью свыше двух миллиардов тенге. На полную мощность его планируют вывести через полгода. www.24.kz

Российские новости

Катамаран «Грифон» вышел на маршрут в Краснодарском крае Построенный на Средне-Невском судостроительном заводе (входит в Объединенную судостроительную корпорацию), катамаран «Грифон» начал работу на новой линии между Новороссийском и Сочи. Скоростной пассажирский катамаран «Грифон» вышел на регулярное обслуживание кругового маршрута компании «Водоход Экспресс» Новороссийск — Геленджик — Сочи. Первые рейсы прошли в штатном режиме, а судно продемонстрировало свои высокие технические характеристики. Время в пути от Новороссийска до Геленджика составило один час, а путешествие из Геленджика до Сочи продлилось четыре часа, что примерно в два раза быстрее, чем поездка на автомобиле. Пассажирский катамаран проекта 23290 «Грифон» — не имеющее аналогов в России судно. Его корпус изготовлен с применением композитных материалов. Это позволило увеличить прочность и снизить вес, в результате чего расход топлива значительно уменьшился. Кроме того, композитный корпус не подвержен коррозии, что существенно продлевает срок его эксплуатации. Катамаран проекта 23290 предназначен для комфортабельной транспортировки 150 пассажиров. Длина судна — 25,7 м, ширина — 9,03 м, осадка — 1,5 м. Дальность плавания судна составляет 1000 км. Максимальная скорость — 29,5 узлов. Катамаран может эксплуатироваться при высоте волны 2 м

(мореходность 4 балла). «Грифон» не нуждается в специально оборудованных причалах и может быть ошвартован практически у любой пристани. Посадка и высадка пассажиров может производиться как с носа судна, так и с кормы. Экипаж нового катамарана состоит всего из двух человек. snsz.ru

В Ульяновской области запустили новый комплекс научно-технологического центра ВИАМ 12 мая в Ульяновском научно-технологическом центре Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (УНТЦ ВИАМ) состоялась церемония открытия лабораторно-производственного комплекса по выпуску полимерных композиционных материалов и покрытий. В мероприятии приняли участие врио губернатора Ульяновской области Алексей Юрьевич Русских, заместитель Генерального директора ВИАМ Ольга Геннадиевна Оспенникова, представители Правительства региона и Корпорации развития Ульяновской области. «Наша площадка в Ульяновске — одно из самых современных автоматизированных производств страны, обеспечивающее высокую точность изготовления препрегов. Проект реализован при поддержке Министерства промышленности и торговли Российской Федерации и Правительства Ульяновской области», — рассказала Ольга Оспенникова. Новый комплекс предназначен для производства высокотехнологичной и наукоемкой продукции нового поколения (клеевых препрегов, пленок связующих и клеев) прежде всего для авиационной промышленности. Комплекс оснащен современным высокотехнологичным автоматизированным оборудованием, позволяющим выпускать продукцию высокого ка-

чества. На производстве будет организовано до 40 рабочих мест. Напомним, что Ульяновский научно-технологический центр ВИАМ — одно из ведущих предприятий региона, занимающееся разработкой инновационных технологий и производством продукции для авиационной и других отраслей промышленности. untc.viam.ru

Композитный мир | #2 (95) 2021

Мировые новости

Первый экспортный двухэтажный высокоскоростной поезд в Европу сошел с конвейера в Китае

31 мая первый двухэтажный высокоскоростной поезд, который идёт на экспорт в Европу, сошел с конвейера производственного цеха компании CRRC Zhuzhou Locomotive в городе Чжучжоу китай-

Композитный мир | #2 (95) 2021

ской провинции Хунань. Этот поезд разработан в соответствии с «Технической спецификацией для обеспечения совместимости» (Technical Specification for Interoperability,TSI) Европейского Союза. Максимальная скорость движения — 200 км/час. Поезд обладает такими особенностями, как большая пассажировместимость, подвижное формирование, высокая безопасность, цифровизация и комфорт. Поезда этого типа будут введены в эксплуатацию в пяти странах, в том числе в Австрии, Германии и Венгрии. В разработке поезда были примерены легковесная конструкция, угле-, стекло-, а также стекло-углепластики и другие новые композиционные материалы. Благодаря использованию таких материалов и оптимизации конструкции, вес этого поезда лишь на 10% больше массы обычного состава CRRC Group (сокращённо от China Railway Rolling Stock Corporation — «Китайская корпорация железнодорожного подвижного состава») — китайская государственная холдинговая компания, объединяющая 46 дочерних предприятий. Основана в 2015 году, штаб-квартира расположена в Пекине, число сотрудников — свыше 180 тыс. человек. russian.people.com.cn

Мировые новости

Водный электровелосипед от компании Manta 5 В мире живет много любителей ездить на велосипедах. Есть и немало любителей активного отдыха на воде. Новозеландская компания Manta5 решила объединить таких людей, создав велосипед Hydrofoiler XE-1 для поездок на воде. Для того, чтобы двигаться, нужно крутить педали. Это довольно необычно, ведь сидеть надо на обычном велосипедном сиденье. Двигается велосипед благодаря гребному винту и технологии подводных крыльев. Стоит новинка 7 990 евро. Прототип гидровелосипеда был презентован в 2017 году. Начало выпуска было запланировано на конец 2018 года и в 2019 году началось производство прототипов. В 2020 году Hydrofoiler XE-1 был презентован на выставке CES 2020, но из-за пандемии коронавируса выпуск новинки пришлось отложить до сегодняшнего момента. Вес велосипеда около 20 килограммов. Максимальная скорость — 22 км/ч. Плавучесть и легкость конструкции обеспечивает материал, из которого Hydrofoiler XE-1 сделан, — углепластик.

tech.24tv.ua www.aquaride.it

Ученые-исследователи Университета штата Вашингтон создают перерабатываемые композиты Исследовательская группа из Университета штата Вашингтон (WSU) создала перерабатываемый композит, армированный углеродным волокном, который в будущем может заменить неперерабатываемый аналог, используемый повсеместно, от крыльев современных самолётов и ветротурбин до спортивного инвентаря. Группа исследователей под руководством профессора кафедры машиностроения и материаловедения Цзиньвэня Чжана (Jinwen Zhang) создала перерабатываемый материал, который является таким же прочным, как обычные композиты на основе углеродного волокна, но при этом разлагается в очень горячей воде в камере высокого давления. Новый материал может быть с лёгкостью внедрён в уже существующие производственные процессы. Исследовательская группа, в которую входят учёные Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства Энергетики США, представила доклад о своей работе в журнале «Macromolecular Rapid Communications». Благодаря лёгкости и прочности популярность композитов, армированных углеродным волокном, неуклонно растёт во многих отраслях промышленности. Они являются энергосберегающей и более легковесной альтернативой металлам, особенно в авиа- и автомобилестроении. Однако их разложение или переработка затруднительны, поэтому утилизация таких материалов вызывает всё большую обеспокоенность. К примеру, на сегодняшний день подходит к концу срок эксплуатации первых моделей современных ветротурбин, изготовленных из композитов в 90-е годы, и это создаёт существенную сложность

в плане их утилизации. В то время как термопласты можно расплавить и с лёгкостью использовать повторно, армированные углеродным волокном композиты изготавливаются из реактопластов. Это отверждаемый вид пластмасс, который трудно расплавить и вернуть к состоянию исходного материала. Группа Чжана разработала композитный материал, в котором в качестве альтернативы традиционной эпоксидной смоле используется эпоксидный витример. Материал обладает твёрдостью и прочностью, подобно эпоксидному реактопласту, однако при высоких температурах, подобно термопласту, демонстрирует свойства самовосстановления и пластичность. В случае использования в композитном материале эпоксидного витримера учёным удалось разложить этот материал в дистиллированной воде под давлением при температуре выше 160 °С и получить в процессе растворения ценное углеродное волокно и прочие составляющие, которые можно использовать повторно. Углеродное волокно вторичной переработки по прочности сопоставимо с новым волокном. При повышении температуры до 180 °С материал растворяется полностью. Разработанный учёными эпоксидный витример с лёгкостью может быть внедрён в производство. Для внедрения не потребуется изменения химического процесса. Необходима лишь небольшая подстройка, чтобы заменить традиционный эпоксидный материал на эпоксидный витример. Внедрить такую технологию можно быстро и легко. www.compositestoday.com

Композитный мир | #2 (95) 2021

Мировые новости

Смола Airtech для 3D печати высокотемпературной пресс-формы

20 мая компания BAE Systems сообщила об использовании технологии 3D-печати для производства высокотемпературной пресс-формы с использованием смолы Airtech Dahltram® I-350CF в рамках демонстрации технологии производства для эксплуатации в боевой авиации. Система Dahltram® I-350CF — это способная выдер-

живать высокие температуры смола для 3D-печати, армированная углеродными волокнами, на основе ПЭИ (полиэфиримид), которая была принята в аэрокосмической промышленности. Компания BAE Systems работала над разработкой производственного процесса совместно с Airtech Advanced Materials Group и Ingersoll Machine Tools, Inc., которые напечатали пресс-форму на своей широкоформатной платформе 3D-печати MasterPrint. Особенностью серии смол Dahltram® является их пригодность для различных платформ печати, что обеспечивает гибкость производства и одобрение материалов конечного использования. Компания Airtech смогла продемонстрировать готовность технологии и готовность производства с помощью линейки смол Dahltram® и собственной службы 3D-печати. По имеющимся данным, непрерывные термические испытания, испытания на герметичность, лазерное сканирование поверхности и контактные испытания материалов позволили получить данные, подтверждающие более 250 циклов в автоклаве без ухудшения качества производимой оснастки. www.airtech.lu

Лодки с сэндвич-композитами Diab

Diab Core Materials Pvt. Ltd. (Ченнаи, Индия) недавно объявила о том, что компания Fine Hulls (Индия) создала полноценную конструкцию формы корпуса для прогулочной яхты, используя вакуумную инфузию и сэндвич-сердцевину из пенопласта Divinycell. Задача состояла в том, чтобы построить прогулочную яхту, на которой можно было бы наслаждаться живописными заводями Кералы и использовать ее в туристических целях. Лодка, названная «Oru Prema Gaanam» («Песня о любви»), была спроектирована владельцем Fine Hull профессором В. Анантой Субраманианом и построена в Ченнаи с аккредитацией для верфи Индийским регистром судоходства. Прогулочная яхта полностью сделана из композит-

Композитный мир | #2 (95) 2021

ных материалов типа «сэндвич». Общая концепция включает четырехосные волокна с сердечником Divinycell (HM80) для корпуса, надстройки и внутренней палубы. Для внешней палубы и переборок использовался Divinycell (PN). Модуль кормовой части палубы с палубой и сиденьями сформован как единое целое с помощью процесса вакуумной инфузии. Согласно Diab, многослойный композит обеспечивает непревзойденную жесткость, прочность и вес благодаря превосходному соотношению стекловолокна и смолы. «Нашим опытом было доказано, что сэндвич-композит полностью использует не только преимущества прочной, легкой конструкции с более высокой жесткостью, но и обеспечивает лучшую однородность продукта по сравнению с однослойным ручным формованием», — говорит профессор В. Ананта Субраманиан. «Определенно, есть более высокие начальные инвестиции в вакуумные насосы и расходные материалы. Однако есть долгосрочные выгоды, которые окупятся в долгосрочной перспективе». Проектирование началось с гидродинамической оценки формы корпуса с испытаниями буксирного бака, оптимизацией корпуса с точки зрения пространства, мощности и комфорта. «Благодаря Diab у нас появилась легкая яхта. Хотя как конструктор и строитель, я скрупулезно знал о контроле веса, в конечном счете, вес и контроль центра тяжести были превосходными », — заключает профессор В. Ананта Субраманиан. www.diabgroup.com

Отрасль

composite-expo.ru

Отчет по итогам 13-й международной специализированной выставки «КомпозитЭкспо 2021» Тринадцатая международная специализированная выставка «Композит-Экспо», организованная «Выставочной Компанией «Мир-Экспо»», прошла с 30 марта по 1 апреля 2021 года в ЦВК «Экспоцентр». Пандемия и связанные с ней карантинные мероприятия сделали невозможным проведение выставки в 2020 году. Поэтому сейчас компании-участники с удовольствием воспользовались возможностью личного общения с потенциальными клиентами и представили многочисленным посетителям выставки целый ряд новых разработок и образцов оборудования. За время работы выставки специалисты провели множество переговоров с возможными заказчиками, установили новые деловые контакты и обсудили новые проекты с представителями различных отраслей. Стоит отметить, что с каждым годом результативность специализированных выставок растёт. Композиционные материалы по-прежнему обладают важнейшими положительными характеристиками: механической прочностью, легкостью и изоляционными функциями. Исходя из этого, они открывают путь к более устойчивому промышленному использованию во всех видах транспорта, строительстве, энергетике и так далее.

Композитный мир | #2 (95) 2021

В 2021 году выставку посетили около 5 400 специалистов различных отраслей промышленности. В выставке приняли участие 100 компаний из 15 стран (Великобритания, Германия, Италия, КНР, Люксембург, Нидерланды, Польша, Республика Беларусь, Россия, США, Турция, Узбекистан, Финляндия, Франция, Япония). Среди постоянных экспонентов выставки: Автопласт, АЛЬВИС НТО, Курчатовский институт НИЦ, ФГУП ЦНИИ конструкционных материалов Прометей, ЕТС группа компаний, ДУГАЛАК, Вист Композит, Норион, Банг и Бонсомер, БИК-Хеми ГбмХ, Ларчфилд Лтд., Карбон Студио, Еврохим-1 Функциональные добавки, Эйртех Юроп Сарл, БауТекс, ОАО П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно, КОРСИЛ ТРЕЙД, АО Электроизолит, Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов, ИНТРЕЙ Полимерные Системы, Лойко Рус, Полимерпром, СКМ Полимер, Завод герметизирующих материалов, Лавесан Срл, БМП Технолоджи, Мелитэк, МегаПласт, Композит, Нева Технолоджи, ХимСнаб Композит, Гласстекс, Торэй, Гидромания и другие. Впервые приняли участие в выставке: 3D CONTROL, БИГПРИНТЕР, SIAMS, Акмос Химия, Аллнекс, ГМК, Дуб-

Отрасль

ненский кабельный завод, ИТА ТУЛС, ИТЕКМА, Композит Строй, ЛАВАинтел, Ламплекс Композит, Лега, Мега инвест индастриал СП, Метаполимер, ПАНИНИ Спа, Первая Композитная Мануфактура, Полёт-сервис, Роллтекс, Сибим плюс, ТЕХНОВОТУМ НПК, Шелангерский химзавод Сайвер и другие. Полный список участников выставки можно найти на сайте выставки. Ряд участников представил новые технологии и образцы продукции. Компания Airtech Europe Sarl, являющаяся подразделением Airtech Advanced Materials Group, крупнейшего производителя вакуумных вспомогательных и композиционных материалов для препрега/автоклава, инфузии и контактного формования, представила на выставке Flowlease 160-PP200 — комбинированный продукт, состоящий из тканой сетки для распределения смолы со слоем нашей жертвенную ткань PP200 и предназначен для использования при процессах инфузии. Благодаря высокой открытой структуре трикотажной сетки, высокий поток инфузии может быть достигнут с большинством типов смол. Значительная экономия рабочего времени достигается за счет применения продукта за одну операцию, а не наложением слоя за слоем. Flowlease 160-PP200 может укладываться на углеродную ткань/ стекловолокно. Flowrunner PP2 это гибкий полимерный канал для подачи смолы по детали в процессе инфузии. Состоящий из спиральной трубки 1,3 см (½”) и РР200 ткани 5 см (2») шириной, Flowrunner PP2 может легко размещаться в складках вакуумной пленки. Flowrunner PP2 оставляет минимальный след на панелях и легко снимается после процесса отверждения. Группа компаний АВТОПЛАСТ представила на вы-

ставке «Композит-Экспо 2021» линию непрерывного формования стеклопластикового листа шириной до 3000 мм с декоративно-защитным (гелькоутным) покрытием. Производственная мощность линии позволяет выпускать до 3 млн. квадратных метров стеклопластикового листа в год. Российско-немецкая производственная компания БауТекс — один из крупнейших производителей продукции на основе стекловолокна и ведущий дистрибьютер сырья для производства стеклопластиков представила на своем стенде комплексные многослойные ткани, имеющие до 4-х слоев, шириной до 4 м и весом до 2000 г/м2; мультиаксиальные ткани до 6 слоев стеклоровинга в основных направлениях 0°,90°,+45°,-45° (возможно изменение угла ориентации), шириной до 2,54 м и весом до 2000 гр/м2; материалы для пултрузии: стич маты (прошивной мат с меньшим расходом смолы) шириной до 2,54 м. Разработчик и производитель изделий из УУКМ (Углерод Углеродных Композитных Материалов) — Предприятие ООО ГМК показало на стенде инновационные разработки и образцы готовой продукции в процессах резистивного и индукционного нагрева и высокоэффективную углеродную теплоизоляцию. Компания SIAMS — разработчик средств автоматизации и программного обеспечения для оптических микроскопов представила на выставке анализатор фрагментов микроструктуры твердых тел SIAMS на базе моторизованного оптического микроскопа, предназначенного для автоматизированного количественного анализа микроструктуры композитных материалов. В состав комплекса входят методики анализа частиц в композитной смеси, углеродного

Композитный мир | #2 (95) 2021

Отрасль

волокна, объемного наполнения углепластиков, структуры поперечного сечения сверхпроводника. Компания Композит Строй, специализирующаяся на производстве полиэфирных и эпоксидных смол, полиуретанов, силиконов, защитных покрытий, армирующих материалов и других компонентов и оборудования для индустрии композитных материалов, представила на стенде уникальные материалы: полиэфирные системы с пониженной усадкой (менее 1%); полиэфирные системы с повышенным HDT (более 150°C); полиэфирные гелькоуты и смолы для создания теплопроводных формообразующих матриц; эпоксидные системы с минимальным коэффициентом влагопоглощения для производства лодок, яхт, досок для серфинга; инфузионные низковязкие эпоксидные компаунды для производства изделий из углеволокна; эпоксидные литьевые компаунды для создания максимально габаритных заливок (до 150 мм). Научно-производственный центр ЛАВАинтел — основатель завода по производству непрерывных базальтовых волокон представил на выставке эффективные технологии выработки непрерывных базальтовых волокон с применением 800-, 1200- , 1600- и 2400-фильерных платиново-родиевых питателей щелевого типа, не имеющих аналогов в мире. Что позволяет вырабатывать непрерывное базальтовое волокно, не уступающее по своим технико-экономическим параметрам непрерывному стеклянному волокну. На выставке «Композит-Экспо» ООО Лега предложило специалистам новые композиционные материалы собственного производства — материалы

Композитный мир | #2 (95) 2021

для 3D принтеров и других сложных инженерных задач; компаунд на основе полиэтилена и наполнителя растительного происхождения; изоляционные материалы множественного назначения компаний; инновационные решения для создания дорог с «зеленым» асфальтом. Научно-исследовательский институт космических и авиационных материалов (ООО НИИКАМ), специализирующийся на научных разработках и изготовлении ЭВТИ комплектов для спутников, представил на выставке цианатэфирные связующие, углепластики, стеклопластики и изделия из них с уникальными свойствами; радиопрозрачные материалы, сферопластики и изделия из них; композиционные материалы с памятью формы; экранно-вакуумную теплоизоляцию — сверхлегкий, сверхэффективный теплоизолирующий материал; клеевые материалы (термостойкие, влагостойкие, высокопрочные конструкционные клеи, в том числе пленочные; клеи постоянной липкости, в том числе клеи для крепления датчиков и другие). Инженерно-техническая компания ЭЛМАТЕК представила на стенде несколько уникальных решений в сфере материалов: изделия из чистых и наполненных конструкционных пластиков с термостойкостью до 310°С и высокой химической стойкостью; модифицированные компаунды для производства литых шинопроводов; огнезащитные материалы для нефтегазовой отрасли; современные индустриальные клеевые системы и герметики (анаэробы, силиконы, акриловые, метакриловые и эпоксидные клеи); промышленные спреи, лаки и аэрозоли для очистки, изоляции и защиты элементов оборудования и устройств в электротехнике и электронике; мно-

Отрасль

гоцелевые инновационные смазочные материалы. Важным событием деловой программы выставки «Композит-Экспо 2021» стала вторая научно-практическая конференция «Практические аспекты применения композитных материалов в различных отраслях промышленности», которая прошла 31 марта 2021 года в Конференц-зале на территории экспозиции павильона №1. Конференцию посетили более 60 специалистов. Приветствовал делегатов Конференции Генеральный директор ООО «ВК «Мир-Экспо» Банников Владимир Алексеевич. Модератором Конференции выступила Главный редактор журнала «Композитный мир» Ольга Игоревна Гладунова. В рамках мероприятия были рассмотрены практические аспекты применения композитных материалов и изделий из композитов в приоритетных секторах экономики. Об эффективности использования синтактов композитов на основе полых стеклянных микросфер в различных отраслях промышленности рассказал заведующий лабораторией АО НПО «Стеклопластик» Лев Плешков. Научный сотрудник Института физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Сергей Галышев посвятил свое выступление композиту с алюминиевой матрицей и углеродным волокном. Опытом массового внедрения композиционных материалов в базовые отрасли промышленности на примере МИЦ Композиты России МГТУ им. Н.Э. Баумана и Московского Композитного Кластера поделился Руководитель проектов дивизиона Композиты Межотраслевого инжинирингового центра Фёдор Улиткин.

Отзывы участников выставки «Композит-Экспо 2021» «Конечно, мы планировали участие в выставке еще в 2020 году, но этим планам не суждено было сбыться. Естественно без негативных последствий этот год не прошел, но мы все-таки надеемся, что благодаря выставке, будем возвращаться на прежние высоты и дальше увеличивать объемы реализации. В плане организации вопросов нет, много специалистов пришло на выставку, может в как следствие пандемии, более конкретные люди приходят, то есть непосредственно ищут продукцию под конкретные задачи. Эффект есть, контакты есть, мы полны энтузиазма, что эффект будет развиваться». (Шаронов Андрей, коммерческий Директор ЛАВАинтел НПЦ, ЗАО, Россия, Московская область, п. Андреевка). «Мы первый раз участвуем в выставке. Организация небольшая, бюджет было сложно выделить, но результаты превосходят наши ожидания, поскольку мы встретили много новых клиентов. Считаем мероприятие очень полезным. С удовольствием поучаствуем в следующем году». (Кузнецов Максим Сергеевич, генеральный директор ООО Метаполимер, г. Москва) «Мы очень рады принять участие в выставке «Композит-Экспо», рады, что она состоялась, несмотря на все проблемы с пандемией. Отрасль очень заждалась данной встречи. Со всеми хочется пообщаться очно. Благодарим участников за то, что они все же отважились и организовали выставку. На удивление качество посетителей сравнимо с тем, что было до пандемии, и это радует. Есть новые контакты и, конечно, за два года все заждались этого мероприятия». (Кепман Алексей Валерьевич, генеральный директор ООО ИТЕКМА, Россия, г. Подольск) Остальные отзывы участников выставки «Композит-Экспо» можно увидеть в соответствующем разделе сайта мероприятия

Композитный мир | #2 (95) 2021

Отрасль

Ведущий технический специалист компании Нео Кемикал Анна Резцова рассказала об эпоксидных системах Litestone компании OLIN. Генеральный директор АО ЭНПЦ Эпитал Татьяна Лапицкая выступила с презентацией «Высокопрочные термостойкие эпоксидные матрицы для изготовления изделий, оснастки и нанесения покрытий». Леонид Райхлин, ведущий менеджер по продажам гелькоутов, смол, стекломатериалов Группы компаний ЕТС рассказал о трудногорючем стеклопластике в рельсовом транспорте и инфузионных решениях компании BUFA. Композитам на основе термопластичных связующих ПA6, ПФС, ПЭЭК посвятил свое выступление Генеральный директор ООО ТКТ Дмитрий Губанов. Новыми технологиями компании SIAMS для автоматизированного лабораторного контроля микроструктуры композитных материалов поделился Евгений Нурканов, представитель компании СИАМС. Директор по качеству и развитию Владимирского химического завода Владимир Кучеренко рассказал о мелкодисперсных органоминеральных антипиренах для создания негорючих пластиковых композитов. Ведущий инженер Леонид Ромашков и начальник отдела НК «НПК «ТЕХНОВОТУМ», Дмитрий Амплеев выступили с презентацией «Неразрушающий Контроль.

Обзор современных методов и средств диагностики материалов и объектов из ПКМ». Одновременно с «Композит-Экспо» прошла 12-я международная специализированная выставка «Полиуретанэкс». Что обеспечило ознакомление широкого круга посетителей-специалистов с инновационными технологиями и образцами готовой продукции полиуретановых материалов и изделий из них для различных отраслей, а также отрасли производителей и потребителей клеевых и герметизирующих материалов. В 2021 году в выставке «Полиуретанэкс» приняли участие 55 экспонентов из 15 стран (Великобритания, Германия, Италия, КНР, Люксембург, Нидерланды, Польша, Республика Беларусь, Россия, США, Турция, Узбекистан, Финляндия, Франция, Япония). Среди постоянных экспонентов выставки: АСД-техника, Хантсман, БАСФ, Дау Изолан, Алькор ТФ, ТЕНТОНН, Каннон Евразия, Эластокам, Диафор, Владипур НВП, Хеннеке ГмбХ, Моментив Перфоманс Материалс Рус, НИИ полимеров, С.П.Б. НПФ, Вальтер Хеми, Полимер-Комплекс ПК, НОРКЕМ-Полиэфиры и другие. В 2021 году, согласно данным независимой международной аудиторской проверки статистических показателей, на выставках «Композит-Экспо» и «Полиуретанэкс» на площади около 5000 кв. м разместились 136 экспонентов, в том числе 101 отечественных и 35 зарубежных из 15 стран мира. Выставки посетило более 5 400 посетителей, в их числе 90% специалистов различных отраслей промышленности. Это свидетельствует о возросших потребностях российского рынка в использовании современных инновационных материалов и технологий в различных отраслях промышленности. Четырнадцатая международная специализированная выставка «Композит-Экспо» пройдет с 29 по 31 марта 2022 года в павильоне №1, ЦВК «Экспоцентр». Также в 2022 году в ЦВК «Экспоцентр» одновременно с «Композит-Экспо» традиционно пройдет Международная специализированная выставка «Полиуретанэкс». Дополнительную информацию о выставке вы можете получить на сайте www.composite-expo.ru или в дирекции выставки по телефону +7 (495) 988 16 20 info@composite-expo.ru

Композитный мир | #2 (95) 2021

Отрасль

Startup Village 2021 Ключевые тренды в области материалов и продвинутые методы повышения www.cadfem-cis.ru эффективности производства Современные инструменты для решения задач материаловедения и способы повышения эффективности производства обсудили на международной конференции Startup Village 2021. В течении двух дней основатели стартапов, крупные технологические корпорации, представители власти и эксперты говорили о ключевых технологические трендах, среди которых – инновации в области НИОКР, в том числе современные методы анализа, расширяющие возможности R&D-подразделений промышленных предприятий России.

Основные тенденции работы с материалами В последнее десятилетие стала особенно заметна потребность в новых материалах для исследования космоса, развития электроники и атомной энергетики. В связи с этим сегодня в российской промышленности особое внимание уделяется материаловедению. Денис Хитрых, директор центра разработок и исследований «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», выделяет 10 основных трендов в области материаловедения, влияющих на современное производство:

• •

Разработка экологичных материалов; Облегчение веса конструкции, в первую очередь за счет использования композиционных материалов; • Применение материалов с эффектом памяти формы; • Продвинутые композиты, для которых характерно использование высокоэффективных смол и армирования из высокопрочного волокна; • Информатика материалов, позволяющая прогнозировать материалы будущего; • Инженерия поверхности, объединяющая методы направленного изменения свойств поверхностных слоев материалов — например, материалов, неподверженных обледенению; • Графен, который в сочетании с атомами других материалов позволяет получить материал с новыми свойствами; • Аддитивное производство; • Интеллектуальное управление материалами. Сегодня существует ряд успешных стартапов, которые уже работают с этими технологиями. Например, индийская компания Spectalite производит биоразлагаемые и перерабатываемые соединения на основе сельскохозяй ственных отходов и возобновляемых ресурсов.

Композитный мир | #2 (95) 2021

Отрасль

Прямое моделирование технологических процессов для композитов в Ansys

Голландский стартап ARCEON создает инновационные высокотемпературные композиты (HTRC) для спутников, деталей ракетных двигателей , выдерживающих температуру до 1500 K. А испанская компания Graphenano тестирует графен не только в аккумуляторах, но и для создания корпуса и салона автомобиля.

Роль композиционных материалов в современном производстве В своем докладе эксперт «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» отдельно выделил работу с композиционными материалами. Их можно разделить на 3 большие группы по назначению: потребительские, промышленные и продвинутые. Продвинутые композиты используются в основном в аэрокосмической отрасли, включая военную и коммерческую авиацию — доля использования этих материалов в ней уже превышает 50%. Самолеты-невидимки и беспилотные летательные аппараты используют преимущества радиолокационной̆ прозрачности композитов, кроме того, усовершенствованные композиты применяются для защиты от взрыва и баллистической̆ защиты. Впрочем, использование композитов не ограничивается только авиастроением или военно-промышленным комплексом. Среди других отраслей применения — нефтегазовая и нефтехимическая промышленность, где они применяются, например, при изготовлении сосудов высокого давления. Так, ПАО «Транснефть» недавно запустила проект, в рамках которого планирует изменить свои бизнес-процессы и перевести большой парк оборудования различного типа на композиционные материалы.

Технологии моделирования композиционных материалов Сегодня существует множество инструментов, позволяющих значительно упростить процесс получения композиционных материалов — в том числе экосистема моделирования композитов Ansys, вклю-

Композитный мир | #2 (95) 2021

Моделирование изделий из композитов требует получения точных глобальных свойств на основе данных о микроструктуре

чающая выбор композиционного материала, анализ микроструктуры, получение общих глобальных характеристик, моделирование процессов укладки и пр. Такой подход позволяет не только ускорить создание материалов нового поколения, но и решать важные задачи, стоящие перед промышленными предприятиями — обеспечить безболезненный переход с традиционных материалов на композиционные, снизить затраты на материалы и увеличить эффективности их использования. Одним из ключевых аспектов является выбор подходящего материала из сотен тысяч, существующих на рынке, и его сопровождение на всем жизненном цикле. Эксперт продемонстрировал методологию, разработанную профессором Эшби из Кембриджского университета и позволяющую полностью систематизировать этот процесс. Сегодня она представлена в системе управления информацией о материалах Ansys Granta. Ее применение позволяет выбрать подходящий материал, повысить эффективность изделия и производства, а также снизить затраты на материалы. Ряд других решений Ansys — Composite PrepPost, Mechanical и LS-DYNA — позволяют моделировать технологические процессы производства деталей из композитов, тем самым дополняя и упрощая процесс работы.

Повышение эффективности производства с помощью цифровых двойников Другим аспектом снижения издержек современного производства является повышение эффективности обслуживания оборудования и оптимизация технологических процессов. Андрей Крылов, директор центра цифровых технологий «КАДФЕМ Си-Ай-ЭС», подчеркнул ряд ключевых инициатив, которые этому способствуют. Среди них — мониторинг производственных параметров и технического состояния оборудования в реальном времени, удаленная экспертная поддержка техников в AR, интерактивные цифровые производственные инструкции. Кроме того, все большую роль играет наличие цифровых

Отрасль

Концепция «цифрового двойника

двойников производственного оборудования, позволяющая повысить его эффективность и надежность. Для эксплуатационной и сервисной служб предприятия это дает: • Сокращение операционных затрат, которые, например, в себестоимости нефти и газа составляют 25–30%; • Уменьшение времени простоев. Стоимость одного дня незапланированного простоя электрической станции составляет 50 млн. руб. • Снижение издержек. Доля затрат на обслуживание предприятия в операционных издержках горнодобывающих компаний составляет 30–50%. Внедрение технологий цифрового двойника и AR позволит не только решить эти задачи, но и оптимизировать стратегию обслуживания оборудования, а также повысить надежность и безопасность. Цифровой двойник на основе системной модели позволяет определять действительные характеристики оборудования в реальном времени и автоматически определять причины отклонений. Эта информация дает возможность планировать обслуживание оборудования по фактическому состоянию, формируя его прогноз по данным системной математической модели. Системная модель верифицируется по состоянию оборудования работает в непрерывном режиме на основе данных от полевых датчиков и поэтому отражает текущий технологический процесс с требуемой точностью. Среди других задач цифрового двойника эксперт «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» выделяет: • Расширенное представление о технологическом процессе; • Резервирование и виртуализация полевых датчиков; • Выбор оптимального режима эксплуатации с учетом фактического состояния оборудования установки; • Оценка результатов выполнения технического обслуживания и ремонта на основе сравнения эталонных и фактических характеристик оборудования;

•

Анализ «что если…» на основе откалиброванной математической модели, описывающей фактическое состояние как оборудования, так и установки в целом.

В результате промышленное производство, внедряющее технологии цифрового двойника и AR, может оперативно оценивать новые технические решения и их влияние на свои процессы, безопасно выявлять риски и «узкие места», ограничивающие производительность, оценивать состояние и загрузку оборудования, подбирать оптимальные режимы работы и технические параметры нового оборудования для модернизации производства.

О «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» — крупнейший на российском рынке дистрибьютор систем инженерного анализа, а также центр компетенции и элитный партнер компании ANSYS, Inc. Компания обеспечивает лицензирование, внедрение и техническое сопровождение всех линеек продуктов Ansys, а также сопутствующих программных продуктов сторонних разработчиков для создания специализированных вертикальных решений. «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» также оказывает клиентам комплексные услуги инженерного консалтинга, в том числе выполнение многодисциплинарных инженерных расчетов на заказ, разработку методик решаемых задач, развертывание и настройку высокопроизводительных вычислительных комплексов, проводит очное классное и дистанционное обучение, осуществляет интеграцию и адаптацию инженерного программного обеспечения. В эпоху цифровой трансформации компания помогает клиентам внедрять новые технологии Индустрии 4.0 на промышленном уровне и предлагает комплексные услуги по созданию цифровых двойников. Более подробную информацию вы можете получить на нашем сайте www.cadfem-cis.ru

Композитный мир | #2 (95) 2021

Материалы

ООО «Композит-Изделия» cp-vm.ru

Пятислойная соэкструдированная полиолефиновая пленка для вакуумного формования

Оставаясь верными традиционным подходам к разработкам, совмещающим улучшение функциональных свойств и оптимизацию себестоимости и цены, технические специалисты компании ООО «Композит-Изделия» ввели в линейку недорогих расходных материалов для вакуумного формования новый продукт — вакуумную пленку «Вакплен-120». Вакуумная пленка «Вакплен-120» обладает оптимальными свойствами для использования в технологиях автоклавного вакуумного формования, контактного формования и вакуумной инфузии. Идеально подобранный состав полиолефиновых полимеров и пятислойная конструкция придают вакуумной пленке требуемую мягкость, повышенную прочность на разрыв и оптимальное удлинение в температурном диапазоне от комнатной температуры до 120°С. Более подробная информация по физико-механическим показателям вакуумной пленки «Вакплен-120» представлена в таблице. Вакуумная пленка окрашена в голубой цвет, что не только приятно эстетически, но и информирует о низкотемпературном применении

Композитный мир | #2 (95) 2021

Материалы Физико-механические свойства вакуумной пленки «Вакплен-120» Характеристика Материал Толщина, мкм

Значение Полиолефин, пятислойная 75 ±5

Относительное удлинение при разрыве, % в продольном направлении

600

в поперечном направлении

650

Прочность при растяжении, МПа в продольном направлении

в поперечном направлении

Максимальная рабочая температура, °С

120

Избегать материалов Срок хранения

данной пленки, в результате чего снижается риск ошибочного использования материала на производственных площадках. Вакуумная пленка «Вакплен-120» производится посредством раздувного экструдера на отечественном предприятии, согласно требованиям ТУ 2245-00130189225-2015 с изм. 1-2 ООО «Композит-Изделия». Максимальная ширина вакуумной пленки 4000 мм в

Фенольные связующие, сильные окислители 36 месяцев

сложении типа рукав или полурукав шириной 2000 мм. Поставляется в виде рулона в сложении типа полурукав шириной 1500 мм длиной 190 м и весом около 40 кг. Дополнительную информацию о расходных материалах для формования изделий, можно получить на сайте cp-vm.ru или у технических специалистов компании ООО «Композит-Изделия».

Композитный мир | #2 (95) 2021

Материалы

igc-market.ru

Уретанакрилатные смолы Crestapol в архитектуре и дизайне

Уретанакрилатные смолы Crestapol 1213A были использованы в реставрации монумента голландского скульптора Альфреда Эйкеленбума. Оригинальная скульптура «De Muur» была изготовлена из металла и имела размеры 15 м в ширину и 5 м в высоту, общей площадью 180 м2. Идея исходила из протеста против серой советской блочной архитектуры Восточной Европы. Ярко-красные силуэты оконных рам и дверных проёмов выполнены подобно воронкам без углов. И вам может показаться, что тратить деньги на реставрацию нецелесообразно. Автор полагал, что новая композиция приобретёт статус Эйфелевой башни, но получила лишь множество кличек и прозвищ, таких как стена плача, красный матрац и розовый лежак. Под палящим

Композитный мир | #2 (95) 2021

солнцем цвета выгорели, ярко-красный цвет сменился розовым, из-за проливных дождей и влажного воздуха металлическая конструкция подверглась коррозии. Однако для целого поколения жителей Амстердама скульптура стала родной, и являлась великолепным ориентиром для уличных свиданий, а потому и ассоциировалась с теплыми воспоминаниями о юности и первой влюбленности. Поэтому памятник архитектуры было решено восстановить! Перед дизайнерским агентство Jules Dock Development стояла непростая задача. Новая конструкция должна была прослужить не меньше Эйфелевой башни, а это больше 100 лет! Должна была обладать бескомпромиссной устойчивостью к коррозии и выгоранию цветов на солнце, и соответствовать требованиям

Материалы пожарной безопасности для городской среды. Это стало ключевыми доводами в пользу изготовления реплики из смолы Crestapol 1213PA. Crestapol — серия предускоренных уретанакрилатных смол от компании Scott Bader, обладающих великолепной огнестойкостью, водостойкостью и используемых преимущественно в сфере железнодорожного транспорта из-за легковесности получаемых композитных изделий. Над проектированием, изготовлением пресс-форм и производством самой скульптуры трудились на протяжении года. Монумент был построен из 8 сегментов 2×5 м, каждый из которых был произведен с помощью технологии вакуумной инфузии, обеспечившей изделию необходимую прочность, жесткость, высококачественную поверхность, близкую к известному оригинальному дизайну, а также облегчила финишную отделку. Аналогичная технология была использована в изготовлении накладных пластин уличных автоматов по розливу. Компания Scott Bader реализовала проект на базе собственной лаборатории, изготовив матрицы и детали корпуса методом вакуумной инфузии. Компанией-заказчиком были разработаны дизайн лицевых пластин и последующее моделирование. После утверждения концепт-дизайна, модель была доработана для твердотельного моделирования в специальной программе. Готовые модели были отфрезерованы на ЧПУ станке, залакированы и отправлены в лабораторию Scott Bader на полировку и съем матрицы. Формы были изготовлены с использованием матричных смол Crystic технологами компаниями. Был изготовлен тестовый образец.

Сейчас продукция проходит сертификацию и готовится к показу на выставке в Германии. Все перечисленные в статье материалы для формования изделий из композитов доступны и российским производителям, посмотреть более подробную информацию о них, а также заказать необходимые вы можете на сайте igc-market.ru

Композитный мир | #2 (95) 2021

Технологии

Строгонов Константин Владимирович к.т.н., доцент кафедры Энергетики высокотемпературной технологии, Национальный исследовательский университет «МЭИ» strogonovkv@yandex.ru

Печь для плавления базальта Введение

1. Существующие технологии

учитываются энергетические ресурсы, необходимые только для процесса нагрева и плавления; • принято, что стоимость природного газа составляет 4,859 руб./м3, стоимость электроэнергии — 4,43 руб./кВт•ч,стоимость кокса — 11,533 руб./т. Стоимость электроэнергии существенно отличается от 1,11 руб./кВт•ч в Иркутской области до 8,42 руб./кВт•ч в Чукотском автономном округе, что рассчитывается для Хабаровского края как среднее значение и перспективный регион для строительства предприятий по производству композиционных материалов.

Сравнение затрат на производство одной тонны базальтового расплава, представленное в интернет-источнике [2], может быть актуализировано с учетом текущих цен на энергоресурсы. Для расчётов приняты следующие условия: • состав шихты одинаковый;

Результаты расчетов, приведенные в таблице 1, наглядно показывают существенные затраты на плавление базальта. Теоретический минимум энергозатрат на процесс плавления базальта значительно ниже. При расчете теоретического минимума энергозатрат принимались

Ежегодный рост производства и потребления базальтового непрерывного волокна, по данным источника [1], составляет 10–14%. Одним из наиболее энергозатратных этапов производства базальтового волокна является высокотемпературное плавление горной породы. Это обосновывает необходимость создания энергоэффективных плавильных реакторов по плавлению базальта.

Композитный мир | #2 (95) 2021

•

Технологии Таблица 1. Затраты энергии на плавление 1 тонны базальта Топливо

Удельное энергопотребление, кВт•ч/кг

Стоимость

Затраты на расплавление 1 тонны, руб

Электродуговые печи

Электричество

7.08

4.43 руб/кВт•ч

31364.4

Индукционная печь

Электричество

2.2 кВт•ч/кг

4.43 руб/кВт•ч

9746.0

Ванная печь с излучающим факелом

Природный газ

500 м3/т

4.859 руб/м3

2429.5

Кокс

180 кг/т

11533 руб/т

2075.9

Природный газ

130 м3/т

4.859 руб/м3

631.7

Тип установки

Печь, вагранка печи ОАО «Тизол» Подразделение ООО «Уралтермокомплекс»

2. Предлагаемый вариант энергоэффективной печи

жидкость, усилению конвективной составляющей тепломассообмена. Таким образом интенсифицируется теплообмен. Высокотемпературное барботажное горение внутри расплава создает сложную структуру, включающую твёрдые частицы, жидкость и газ. В ванне расплава образуется большая поверхность теплообмена между продуктами сгорания и расплавом материала. Интенсивное перемешивание расплава приведет к увеличению скорости плавления, а также к однородности технологического продукта. Кроме этого, барботаж расплава снижает общую температуру в пространстве печи над расплавом. Следующим и ключевым является процесс осветления расплава. Способы осветления или дегазации расплавов известны [5]. Можно выделить основные: • при атмосферном давлении с повышением температуры расплава; • за счёт уменьшения высоты расплава; • вакуумирование расплава.

Наибольший вклад в повышение энергетической эффективности теплотехнического процесса плавления базальта вносит теплотехнический принцип погруженного факела, который является одним из способов осуществления тепломассообмена между двумя средами, одна из которых — жидкость (расплав), другая газ. Принцип погруженного факела предполагает взаимодействие газа и жидкости. Основным отличием этого принципа является мощное механическое взаимодействие двух сред. Это достигается пропусканием горящего газа через весь объем жидкости, что приводит к существенному развитию поверхности газ —

Представленные выше теплотехнические принципы и технические решения позволили предложить конструкцию реактора (рисунок 1), на способ работы которого получен патент [6]. В соответствии с рисунком 1 перспективная печь должна состоять из устройства 1 для предварительного подогрева базальтовой шихты, выполненного в виде шахты. Конструкция защищена патентом [7]. Задача данного устройства в противоточной схеме подогревать поступающий базальт отходящими из плавильной зоны реактора газами до температуры близкой к температуре плавления (1000–1150°С), которые проходят через перфорированные конуса.

теплоёмкости в соответствии со справочником [3]. Представлены в таблице 2. По результатам расчётов теоретический минимум затрат, необходимый для нагрева, плавления и перегрева базальта до температуры 1450°С (наиболее распространённая в действующих печах), составляет 1244 кДж/кг. Общими принципами конструкций нового поколения должны быть: подогрев поступающих в агрегат материальных потоков отходящими тепловыми потоками; организация непрерывности процесса; применение эффективной футеровки; использование погруженного горения рассредоточенной продувки расплавов [4]; применение кислорода в качестве окислителя; удаление газовых включений из расплавов за счёт снижения давления над расплавом.

Таблица 2. Удельная теплоемкость базальта в зависимости от температуры №

Температурный промежуток,°С

Удельная теплоемкость, кДж/(кг•°С)

20–470

0,199

470–750

0,243

750–880

0,626

880–1190

0,323

1250–1500

1,675

Композитный мир | #2 (95) 2021

Технологии

Рисунок 1. Принципиальная схема энергоэффективной печи по плавлению базальта. 1 — устройство для предварительного подогрева базальтовой шихты; 2 — барботажный слой расплава; 3 — устройство для подогрева расплава; 4 — камера осветления расплава; 5 — перегородка, отделяющая осветлённый расплав от неосветлённого; 6 — осветлённый расплав

3. Модель разрабатываемой печи Реальная картина барботажа расплава осложняется множеством факторов, в том числе пузыри взаимодействуют друг с другом, что может приводить как к изменению их формы и траектории движения, так и к слиянию и дроблению. В связи с этим принципиально важным становится демонстрационная физическая модель. Задача демонстрационных моделей — наглядно показать происходящие процессы. Поэтому при создании физической модели и для обеспечения наглядности конструкции было выбрано органическое стекло, а в качестве жидкости, моделирующей расплав базальта, был выбран глицерин. Поскольку при температуре 5–10°С он имеет вязкость близкую к вязкости базальта при температуре 1400°С. В соответствии с источником [8] вязкость глицерина при 10°С составляет 3,95 Па•с, вязкость расплавов базальта, по данным источника [9], может быть 3 Па•с при температуре 1450°С. В модели, разработанной в НИУ «МЭИ» на кафедре Энергетики высокотемпературных технологий, предусмотрен перфорированный под (рисунок 2), с помощью которого на промышленных печах будет обеспечиваться интенсификация процесса плавления базальта и гомогенизация расплава. Кроме этого, за перегородкой предусмотрена часть реактора, предназначенная для осветления глицерина, которая позволит значительно сократить размеры агрегата за счёт высокоскоростного осветления расплава.

4. Оценка производительности Известны [10] данные, полученные опытным путём, в соответствии с которыми применение барботажного

Композитный мир | #2 (95) 2021

режима увеличивает производительность плавильных печей фактически в два раза. С 1000÷1500 кг/(м2•сут) в обычных пламенных печах до 2500÷2 600 кг/(м2•сут) в печах, где осуществляется продувка сжатым воздухом с расходом 17 нм3/(м2•сут). В соответствии с результатами проведённых опытов и опубликованных в источнике [10], использование в качестве энергоносителя при барботаже горючей газовоздушной смеси заметно увеличивало температуру расплава, что позволило снизить температуру пламенного пространства от 1 450°С до 1400°С, увеличив срок службы печи. В печах с излучающим факелом коэффициент теплоотдачи 700–1200 Вт/(м2•K), а при организации погруженного в расплав факела при теплообмене твердой частицы с минеральным расплавом достигает 3000–4000 Вт/(м2•K) [11]. Что позволяет предположить двукратное увеличение скорости теплообмена, а значит и скорость плавления. Ещё одним фактором, позволяющим увеличить скорость плавления, является применение базальта меньшей фракции. На сегодняшний день в печи базальт подают размером 20–25 мм, применение фракции в 10 ±5 мм позволит сократить время плавления ещё в два раза. Следующим ключевым отличием новой печи является подогрев шихты до температуры 1000–1150°С, то есть до температуры предельно близкой к началу плавления. Принимая, что на килограмм непрерывного базальтового волокна требуется 1,18 кг исходного базальта, то нагрев до 1150°С позволит подавать материал, содержащий 390 кДж, а это 27% от необходимого количества теплоты (1 438 кДж на 1,18 кг базальта). Таким образом, период нагрева до температуры начала плавления фактически вынесен за периметр ванны расплава, а значит производи-

Технологии

Рисунок 2. Экспериментальная установка

тельность увеличится ещё ориентировочно на 27%. Всё выше обозначенное позволит сократить время плавления в 5–6 раз. Возможность столь существенного увеличения производительности доказана на практике в чёрной металлургии, в частности в мартеновских печах стандартное время плавки составляет 5÷6 часов. В конвертерном процессе общая продолжительность плавки в 100–350 тонных конвертерах составляет от 40 до 50 минут [12]. Выше представленные аргументы позволяют оценить ожидаемую производительность перспективного реактора по плавлению базальта в 6250–7500 кг/(м2•сут).

5. Выводы Растущие потребности в непрерывном базальтовом волокне и конкуренция на рынке требуют создания энергоэффективных печей по плавлению базальта. Создание таких печей возможно при комплексном подходе, обеспечивающем снижение тепловых потерь, в том числе за счёт подогрева до 1000–1150°С поступающего в печь базальта дымовыми газами, а также подачи в печь подогретых до 1000°С газообразного топлива и окислителя, организации барботажа расплава и осветления расплава за счёт создания разряжения. В НИУ «МЭИ» на кафедре Энергетики высокотемпературных технологий продолжается разработка перспективной плавильной печи для базальта. Сотрудники кафедры заинтересованы в дальнейшей работе с индустриальным партнёром или инвестором. Следующим этапом развития работы может быть создание экспериментальной полупромышленной установки, в которой будет плавиться базальт при организации погруженного в расплав факела. Результаты высокотемпературных испытаний будут использованы для создания энергоэффективных промышленных печей нового поколения.

Благодарность Работа выполнена в рамках проекта «Прорывные технологии энергоэффективных конструкций плавильных печей барботажного типа» при поддержке гранта НИУ «МЭИ» на реализацию программ научных исследований «Энергетика», «Электроника, радиотехника и IT» и «Технологии индустрии 4.0 для промышленности и робототехника» в 2020-2022 гг.».

Ссылки на литературу 1. Оснос М. С., Оснос С. П. Базальтовые непрерывные волокна – основа для создания новых промышленных производств и широкого применения армирующих и композитных материалов / Журнал Композитный мир № 1. 2019 – С. 58-65. 2. URL: http://www.termokomplex.ru/commerce/ 21.06.2020. 3. Техническая энциклопедия: справочник физических, химических и технологических величин / главн. ред. Л. К. Мартенс. Том второй: Аэродинамика. Бумажное производство, 1928 – 882 с. 4. Ключников А. Д., Кузьмин В. Н., Попов С. К. Теплообмен и тепловые режимы в промышленных печах, М.: Энергоатомиздат, 1990. – 176 с.: ил. 5. Панкова Н. А. Исследование механизма процесса осветления стекломассы в промышленных условиях: Дисс. доктора тех. наук. М.: Государственный научно-исследовательский институт стекла. 1978. – 464 с 6. Строгонов К. В., Назаров М. Н. 2019 Устройство для изготовления непрерывных базальтовых волокон (Москва: Патент № 2695188 RU) 7. Строгонов К. В., Коркоц К. А. Патент 2019 Устройство для предварительного подогрева базальтовой шихты (Москва: Патент № 194480 РФ) 8. Лещенко Н. Ф. Технология производства глицерина из жиров и масел и его применение М.: Пищепромиздат, 1998. – 189 с. 9. Воронкович Е. Л., Папко Л. Ф. Технологические свойства базальтовых расплавов // IX Всероссийская научно-практическая конференция молодых учёных «Россия молодая» 18-21 апреля 2017 г. URL: http://science.kuzstu.ru/wp-content/ Events/Conference/RM/2017/RM17/pages/Articles/ 0605008-.pdf 10. Джигирис Д. Д., Махова М.Ф. 2002 Основы производства базальтовых волокон и изделий (М.: Теплоэнергетик) с. 412 11. Ключников А. Д., Кузьмин В. Н., Попов С. К. Теплообмен и тепловые режимы в промышленных печах: Учебное пособие для вузов /. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 176 с. 12. Воскобойников В. Г., Кудрин В. А., Якушев А. М. Общая металлургия. Учебник для вузов – 5-е изд., – М.: Металлургия, 1998.

Композитный мир | #2 (95) 2021

Технологии Ефимов Сергей Александрович Лаборатория карбона, Санкт-Петербург

«Лаборатория карбона» Сергея Ефимова: новаторские идеи и социальные проекты Уже в этом году компания из Санкт-Петербурга планирует запустить в массовое производство инвалидную коляску из карбона. Сегодня — история о том, как на небольшом предприятии создали уникальное кресло для инвалидов, которое поможет людям с ограниченными возможностями здоровья передвигаться комфортнее и быстрее благодаря технологии изготовления и использования углепластика. Создатель научно-производственного объединения «Лаборатория карбона» рассказал, как совместно с будущими потребителями была придумана и сконструирована суперлегкая и прочная инвалидная коляска.

О компании «Лаборатория карбона» «Лаборатория карбона — производство деталей из композита» — инновационная компания из Санкт-Петербурга. История этой фирмы началась с экспериментов: основатель «Лаборатории» Сергей Ефимов всегда увлекался спортом и автомобилями, а однажды решил создать собственный электровелосипед. В то время как раз начинался бум на элементы

Композитный мир | #2 (95) 2021

и детали из композита: как известно, уже в 2014 году мировой рынок композитных материалов оценивался в 25 млрд долларов. В общем, как опытный предприниматель, Сергей тогда «пошел на опережение», проанализировал новую для России сферу и в 2012 году запустил собственное производство. Сначала организация специализировалась исключительно на автотюнинге. Увлечение машинами помогло Сергею Ефимову и его партнеру Даниилу Чернявскому заполнить свободную в Петербурге нишу — они занялись модернизацией и дизайном автомобилей с помощью карбона. Этот материал очень легкий (на 40% легче стали и на 20% — алюминия), поэтому его часто применяют для тюнинга. Кстати, популярность накладок из карбона началась с автоспорта: их использование в спорткарах позволяло обеспечить наибольшую прочность машины без увеличения веса. При этом рядовые водители полюбили такие детали не только за физические свойства, но и за оригинальный внешний вид. Первые макеты дизайнеры «Лаборатории карбона» лепили из пластилина и лишь потом изготавливали матрицу. Чтобы получить деталь из карбона, нужно изго-

Технологии товить матрицу — форму для литья, уложить туда переплетенные нити углеродного волокна (углеткань), залить их специальной смолой и провести термообработку. За счет уникальных свойств углеткани и эпоксидных смол получается особый материал — прочнее стали и вдвое легче самого легкого металлического сплава. При производстве углепластиков необходимо строго выдерживать технологические параметры, ведь при малейшем нарушении прочностные свойства изделий резко снижаются. Для того чтобы сделать этот процесс четким и предсказуемым, инженеры «Лаборатории карбона» работали почти год. И вскоре фирма стала заниматься электровелосипедами и кастомными байками из карбона.

Карбоновый велосипед: будущее уже наступило! После выпуска первых электровелосипедов Сергей Ефимов наконец осуществил свою мечту и занялся их масштабным производством. В «Лаборатории» был налажен полный цикл — от проектирования до изготовления конечных изделий, организованы соответствующие отделы и цеха, штат укомплектован профильными специалистами. Многие считают электровелосипед чем-то вроде мопеда. Но это все тот же привычный велосипед, на котором нужно крутить педали, разница лишь в том, что крутить их в несколько раз легче за счет мотора. Байки от «Лаборатории карбона» отличаются идеальной управляемостью. Это легкий и эргономичный транспорт, который может с легкостью развивать скорость до 60 км/ч. В современных электровелосипедах от «Лаборатории» есть даже встроенный телефон. Но серийно такие модели не выпускаются — делаются только под заказ. Сегодня «Лаборатория» Ефимова Сергея занимается не только тюнингом машин и эксклюзивных велосипедов, но также делает различные детали кузова, спортивный инвентарь, чехлы для телефонов, подарочные изделия и даже средства индивидуальной защиты. Уникальность данной технологии в том, что она позволяет реализовать абсолютно любую идею, так что здесь есть простор для творчества и фантазии.

Инвалидное кресло из углепластика — социальный проект «Лаборатории карбона» В нашей стране несколько десятков компаний работают с карбоном. Основное отличие «Лаборатории» от остальных заключается в том, что это в первую очередь инжиниринговый и дизайн-центр, где решают нестандартные задачи. «У нас наработан большой опыт: изготовление деталей для автомобилей, снегоходов и квадроциклов, полный цикл производства электробайков, — рассказывает Сергей Ефимов. — За эти годы мы реализовали не одну уникальную идею, но мне всегда хотелось создать что-то большее — не просто вещь, которая

выглядит круто и удивляет прохожих, а то, что станет действительно полезным и важным для многих». В России официальное количество инвалидов, как утверждает статистика, в последние годы снижается и составляет примерно 8,7% от общей численности населения. Но до сих пор неизвестно общее число колясочников, и какой процент они составляют среди людей с ограниченными возможностями здоровья. Хотя федеральная программа по доступности среды, на которую из бюджета ежегодно выделяются внушительные суммы, предполагает обеспечение удобства передвижения и нахождения в социуме в первую очередь именно для этой категории инвалидов. Однако ни в городах, ни даже в социальных учреждениях нет организованной системы передвижения для маломобильных граждан. Плохие тротуары, отсутствие лифтов и пандусов у магазинов, подъездов и больниц — вот лишь малая часть проблем, с которыми колясочники сталкиваются ежедневно. С этой проблемой в «Лабораторию карбона» обратились сами инвалиды. Так возникла идея придумать особое кресло — легкое, удобное, прочное и эргономичное. И инженеры справились с этой непростой задачей. Сегодня для «Лаборатории карбона» это важный социальный проект, вся деятельность в рамках которого осуществляется исключительно собственными силами – без поддержки со стороны государства. Эксперты разрабатывают карбоновое инвалидное кресло с уникальными свойствами, причем участие в процессе принимают и колясочники. Они помогают улучшить модель, сделать ее максимально удобной и адаптированной под людей с ограниченными возможностями здоровья. «В первую очередь кресло нужно было сделать суперлегким и одновременно прочным. Сейчас образцы, которыми пользуются инвалиды, весят около 20 кг, облегченные варианты с алюминиевым основанием — порядка 15 кг. А если вспомнить, что иногда человека требуется поднять вместе с коляской, общая масса груза может превышать 100 кг. При использовании карбона мы можем в разы уменьшить вес кресла, но при этом обеспечить высокую жесткость и прочность всей конструкции, — рассказывает Сергей Ефимов. — Особенно это актуально для семей, где есть ребенок-инвалид, которого родители зачастую вынуждены выносить на улицу вместе с креслом… К сожалению, далеко не в каждом подъезде есть даже элементарные пандусы». Первые тестовые образцы уже проходят испытания. Также отмечается, что компания занимается только проектированием и техническими консультациями, а непосредственный запуск изделия в массовое производство будет осуществлять надежный партнер фирмы. Появление в России карбонового инвалидного кресла (которое, кстати, будет продаваться по максимально доступной цене) поможет многим людям с ограниченными возможностями здоровья легче перемещаться по городу и вести активный образ жизни.

Композитный мир | #2 (95) 2021

Технологии

emtc.ru

Композиты на основе углеродных лент с металлическими нанопокрытиями В индустрии материаловедения существует межотраслевая проблема, заключающаяся в разработке новых суперконструкционных материалов с комплексом ранее недостижимых свойств, которые существенно расширяют области их применения. В Межотраслевом инжиниринговом центре «Композиты России» МГТУ им. Н.Э. Баумана уже несколько лет уделяют особое внимание этой области научных исследований. Основываясь на собственных результатах работы, специалисты Центра сделали вывод, что одним из эффективных и экономически целесообразных методов создания новых материалов является нанесение на армирующие волокнистые тканые и нетканые материалы металлических покрытий из металлов разной природы. Такая модификация позволяет изменять топологию

Композитный мир | #2 (95) 2021

и комплекс технологических и эксплуатационных характеристик материалов. «Нанесение тонких металлических нанослоев на углеродную подложку является новым малоизученным технологическим процессом, на который оказывает существенное влияние строение волокнистых материалов, состав и температура плазмы, технология напыления, состав мишени и другие факторы», — говорит директор МИЦ «Композиты России», д.т.н. Владимир Нелюб. В лабораториях Центра был оптимизирован способ металлизации армирующих материалов. Были использованы несколько видов металлизации: медь, нержавеющая сталь, титан и другие. В зависимости от вида металла изменялись свойства полученного композита, обретая уникальное сочетание характеристик.

Технологии Разработанный способ позволяет сократить время изготовления детали, так как не требуется производить металлизацию в отдельном оборудовании, материал покрывается металлом непосредственно в оснастке.

Для справки Межотраслевой инжиниринговый центр «Композиты России» — структурное подразделение МГТУ им. Н.Э. Баумана, созданное 15 июня 2011 года для содействия в разработке, производстве и коммерциализации высокотехнологичных решений университета в области новых материалов и информационных технологий, формирования научного задела и современных образовательных технологий и программ. Деятельность Центра осуществляется при поддержке Минобрнауки и Минпромторга России в рамках исполнения поручения Правительства Российской Федерации. Центр реализует «замкнутый цикл» инжиниринговых и научно-образовательных услуг, от разработки до внедрения технологий и промышленной продукции в ключевые сектора экономики РФ, такие как: транспортный, строительный, ЖКХ, энергетический, нефтегазовый, медицинский и IT. МГТУ имени Н.Э. Баумана — национальный исследовательский университет, один из крупнейших в России и Европе. Бауманский университет является лидером среди российских вузов по общему объему НИОКР (ежегодно до 6 млрд. рублей). В МГТУ им. Баумана создана инновационная структура, включающая в себя 22 научно-образовательных центра мирового уровня. Особенностью научно-образова-

тельных центров является их междисциплинарность, что позволят создавать технологический прорыв на стыке наук. Общая численность консолидированного коллектива университета (студенты, сотрудники и преподаватели) 35 тысяч человек.

Композитный мир | #2 (95) 2021

Технологии carbontex.ru

3D ткачество Как одна технология способна повысить эффективность самых разных отраслей промышленности Возможно ли создать материал с нужными характеристиками? Как уменьшить вес силовой несущей конструкции, не потеряв при этом в прочности? На эти и многие другие вопросы отвечает 3D ткачество. К сожалению, о появившейся недавно инновационной технологии известно далеко не всем российским производителям. Отчасти потому, что в России пока мало кто ей владеет. Хотя, именно 3D ткачество открывает заманчивые перспективы в развитии самых разных отраслей промышленности: от судопроизводства до ракетостроения. Облегчить конструкцию, сделать ее более прочной и долговечной - это лишь малая часть эффектов, которых позволяет добиться 3D ткачество.

Композитный мир | #2 (95) 2021

Технологии

В чем же заключается технология 3D ткачества? Посмотрите на свою одежду. Мы привыкли видеть ткани плоскими. Потому что при изготовлении текстиля нити переплетаются лишь в одной горизонтальной плоскости. А теперь представьте, что нити можно переплести не только в ширину и длину, но и в высоту, соединяя две плоскости не только перпендикулярно, но и нитями под любым наклоном. Такое переплетение позволяет создать очень плотный, объемный, монолитный и прочный тканый материал, который принято называть цельнотканой объемно-армирующей преформой. При этом, используя разные комбинации переплетений, можно создавать перформы не только разной формы, но и с определенными заданными свойствами. То есть сделать его в нужном месте тоньше и легче или наоборот плотнее, где-то изделие может быть жестче, а где-то гибче. Так можно запрограммировать материал, исходя из производственных задач. Здесь можно провести аналогию с вязанием. Вспомните, как ваша бабушка с помощью двух спиц превращала клубок пряжи в предметы разной формы, с разными свойствами и практически любого назначения: от теплых шерстяных носков и варежек до игрушек, сумочек и ажурных салфеток для кофейного столика. Также и 3D ткачество позволяет создавать материалы с любыми свойствами для решения самых разных задач. Для изготовления таких тканей используют синтетические нити, например, стекловолокно или углеволокно, которые отличаются высокой прочностью и при этом легкостью. Объемные ткани пропитывают связующим материалом, после чего готовый композит проходит механическую обработку, и полученное изделие готово к применению.

Где использовать? Первоначально область использования композиционных материалов с пространственным расположением армирующих волокон ограничивалась тепловой защитой космических и летательных аппаратов. Так как именно в условиях высокоскоростного нестационарного температурного нагружения наиболее велика опасность расслоения слоистых конструкций, возникающая вследствие различных технологических макродефектов. Сегодня технологию 3D ткачества используют в самых разных отраслях промышленности: строительство, судопроизводство, автомобилестроение, производство летательных аппаратов и многих других. Такие материалы идеально подходят для снижения веса конструкций, например, летательных аппаратов или автомобилей.

Преимущества перед традиционными композитами Расслоение — это, пожалуй, самый главный недостаток традиционных композитов. Но технология 3D ткачества позволяет его полностью устранить. Наличие

армирующих волокон в третьем направлении препятствует распространению микротрещин, появляющихся в местах дефектов. Поэтому в отличие от композитов, произведенных традиционным способом, трехмерные ткани не подвержены расслоению. При этом они изготавливаются автоматизировано в ходе всего одной технологической операции, что также исключает возможность расслоения. Процент соотношения ниток и их направленность в системе задают заранее. При изготовлении 3D тканей ручной труд не используется. Весь процесс автоматизирован, что позволяет не только избежать ошибок и повысить качество, но и снизить себестоимость конечного изделия. Стоит отметить, что 3D ткачество позволяет создавать новые уникальные виды материалов. С помощью распределения нитей можно регулировать толщину и свойства материала, задавая ему именно те качества, которые необходимы для решения конкретной производственной задачи. Технология позволяет изготавливать не только 3D ткани, но и объемные преформы. Их производят на ЧПУ станках, программируя элементы внутри конструкции. Создание изделий сложной формы также осуществляется роботом, а не человеком. Исключая ручной труд из этого процесса, удается добиться стабильно высокого качества изделий. Это значит, что тысячное изделие будет таким же качественным, как и первое. Детали, изготовленные по технологии 3D ткачества, используются передовыми высокотехнологичными предприятиями мира. За рубежом трехмерные ткани активно используют в машиностроении, производстве спутников и космических аппаратов, самолетов, гоночных автомобилей, судостроительстве. В пример можно привести одну французскую авиастроительную компанию — «Сафран». Предприятие использует технологию 3D ткачества, чтобы создавать более экологичные летательные аппараты. По данным компании, облегчая конструкцию за счет тканых элементов, удается на 15% снизить расход топлива и, соответственно, углеродные выбросы. Однако аналогичные российские предприятия с инновационной технологией пока почти не знакомы. Почему же прорывные инженерные разработки не применяются в отечественной промышленности? Импортировать такие материалы из-за рубежа дорого, а в России предприятий, способных работать с технологией 3D ткачества, сегодня крайне мало. В целом российский рынок композитных материалов на сегодня составляет менее 1% от мирового. Стоит ли говорить, что предприятий, знакомых с инновационной технологией 3D ткачества, можно пересчитать по пальцам одной руки. Более того, производство трехмерных тканых материалов и изделий требует тщательного предварительного анализа и расчетов высококвалифицированными кадрами. Прежде чем деталь отправят в производство, проводится целое научное исследование, которое позволяет с высокой точностью запрограммировать свойства будущей детали так, чтобы они полностью отвечали производственной задаче и самым высоким требованиям по качеству.

Композитный мир | #2 (95) 2021

Технологии

Рисунок 1

3D ткачество в России Нам все же удалось найти в России специалистов, которые работают с инновационной технологией 3D ткачества. Это компания Carbontex — научно-производственное предприятие, которое изготавливает армированные преформы на основе тканых каркасов. Их детали используют крупнейшие российские производители авиационной и космической техники, судостроительные, машиностроительные, нефтегазовые компании и другие предприятия. Нам удалось

заглянуть на производство Carbontex и своими глазами увидеть, как изготавливают инновационные материалы по технологии 3D ткачества. На заготовительном участке осуществляется крутка, трощение и перемотка нитей с необходимым соотношением и комбинацией (рисунок 1). Затем производится установка бобин с нитями на специализированную оснастку — шпулярник (рисунок 2). Непосредственно изготовление тканых каркасов выполняется на автоматизированном ткацком ком-

Рисунок 2

Композитный мир | #2 (95) 2021

Технологии

Рисунок 3

Рисунок 4

плексе собственной разработки компании Carbontex (рисунок 3). Оборудование позволяет менять геометрические параметры тканого каркаса по ширине, высоте, а также получить сложную геометрическую форму (рисунок 4). На участке пропитки и формования готовый тканый каркас укладывается в оснастку и заполняется связующим с последующим отверждением и нагревом в печи (рисунок 5). Композит подвергается механической обработке на высокоточных обрабатывающих комплексах. Готовые изделия обладают высокой прочностью и сохраняют механические характеристики на протяжении всего срока службы, даже при химическом воздействии (рисунок 6). Таким образом «Carbontex» производит готовые композитные изделия либо преформы, из которых клиенты уже сами изготавливают конечные детали. Компания «Carbontex» — сравнительно молодое предприятие на российском рынке, однако уже довольно востребованное. Это говорит о том, что спрос на композитные материалы и технологию 3D ткачества в России есть, и он должен только расти. Ведь сегодня, когда появляются производства композитов высочайшего уровня в России, инновационные материалы становятся доступнее для отечественных предпри-

ятий, а главное — выгоднее. Ведь они позволяют не только повысить качество продукции, но и снизить производственные затраты и оптимизировать производство.

Рисунок 5

Рисунок 6

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение

Износостойкие композитные трубы для предприятий горной промышленности

www.s-kompozit.ru

Одной из серьезных проблем в горнодобывающей промышленности и горноперерабатывающей отрасли является быстрый износ трубопроводных систем, в частности, пульпопроводов и шламоотводов в связи с высокой абразивностью транспортируемых материалов. Используемые трубы из металла, полиэтилена и даже резины подлежат замене уже через 6–12 месяцев использования, что отражается на себестоимости конечного продукта. Причем в агрессивной среде процесс износа значительно ускоряется, и менять трубы приходится еще чаще. Промышленной компанией «Стеклокомпозит» в 2018 году разработана технология производства композитных труб FLOWTECH™ ARS высокой абразивной стойкости для применения в горной и химической промышленности, которые прошли успешные испытания на ряде предприятий, в частности, на объектах “Белкалия” и ЦОФ ОАО «Обуховская».

Композитный мир | #2 (95) 2021

FLOWTECH™ ARS — система композитных труб и фитингов, в состав которых входят кварцевые и стекловолоконные наполнители, синтетическое полимерное связующее и полиуретановый эластомер (футеровка труб). Производство стеклопластиковых труб осуществляется методом непрерывной намотки. Варьирование соотношения и природы компонентов, входящих в состав композитного материала, позволяет получать продукцию с различными техническими характеристиками, такими как кольцевая жёсткость, давление и сопротивление эрозии. В результате футеровки внутренней поверхности труб особым образом получается равномерное бесшовное и износостойкое полиуретановое покрытие с глянцевой поверхностью. Для получения качественного полиуретанового покрытия требуется высокоточное соблюдение дозировки, смешения и

Применение Идеальный баланс толщины внутреннего износостойкого слоя и несущего конструкционного слоя позволяет добиться положительного экономического эффекта как при закупке труб, так и в долгосрочной перспективе в процессе эксплуатации. Высокая устойчивость к истиранию значительно продлевает срок эксплуатации трубопровода и уменьшает количество профилактических остановок, что даёт возможность для долговременной бесперебойной работы. В результате сравнения труб FLOWTECH™ ARS с трубами из других материалов становится очевидным, что данное решение является наиболее оптимальным.

Коррозионная устойчивость и сопротивление истиранию Износостойкие композитные трубы FLOWTECH™ ARS сочетают в себе два важнейших свойства – устойчивость к коррозии и сопротивление к истиранию под воздействием абразивной среды. Композитные трубы обладают устойчивостью к следующим видам коррозии: • Химическая коррозия. • Электрохимическая коррозия. Так как стеклопластик не проводит электрический ток, вероятность развития электрохимической коррозии исключена. • Биологическая коррозия. Компоненты, составляющие стеклопластиковую трубу, не являются питательной средой для микроорганизмов, бактерий и грибков.

FLOWTECH™ ARS — сочетание великолепной износостойкости и преимуществ композитов поддержание оптимального температурного режима всех используемых сырьевых компонентов. Чтобы полностью исключить малейшие отклонения при нанесении высококачественного полиуретанового покрытия внутренней поверхности трубы, ПК «Стеклокомпозит» использует новейшую дозирующую станцию, оборудованную контрольными датчиками и современным программным обеспечением.

Преимущества FLOWTECH™ ARS Применение износостойкой композитной трубы FLOWTECH™ ARS позволяет существенно увеличить срок службы трубопровода при перекачке сред с высоким содержанием абразивных частиц за счёт отличной износостойкости внутреннего слоя, превосходных физико-механических свойств несущего слоя трубы, также не подверженного коррозии.

Полиуретановое покрытие, применяемое для футеровки труб и фасонных изделий, имеет высокую абразивную устойчивость к истиранию при динамических нагрузках и разрушающему действию сред с различной плотностью твёрдых частиц. Истирание элементов трубопроводов происходит под действием соударений, эрозии, трения и скольжения, усугубляемых абразионной скоростью массы потока, давлением и температурой. Футеровка полиурета-

Несущая стенка трубы

Футеровка из полиуретана

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение Устойчивость на истирание, %

полиуретан арамид/нержавеющая сталь натуральная резина пористая резина углеродистая сталь поливинилхлорид полиэтилен низкого давления 0

ном позволяет значительно снизить износ труб при их эксплуатации в указанных условиях. Кроме того, полиуретан обладает совокупностью уникальных физико-механических свойств, что выгодно отличает его от конкурирующих с ним материалов: • имеет высокие прочностные показатели и сопротивляемость к разрыву; • не впитывает влагу; • сохраняет технические характеристики в диапазоне температур от -7 до +120°С; • не подвержен гниению и биологически инертен — на его поверхности не поддерживается рост плесени или грибка; • имеет высокий предел сопротивления ползучести; • обладает высокими диэлектрическими свойствами. Износостойкие трубы FLOWTECH™ ARS помимо транспортировки высоко абразивных материалов находят применение в областях, где одновременно требуется высокая химическая устойчивость – полиуретановое покрытие устойчиво к маслам, нефтепродуктам, кислотам и щелочам. Технология нанесения полиуретанового покрытия, разработанная Промышленной компанией «Стеклокомпозит», позволяет получить максимально прочное сцепление между полиуретановым эластомером и стеклопластиком, что исключает даже незначительное отслаивание износостойкого покрытия от стенки трубы на весь период и при предельных режимах эксплуатации трубопровода.

Контроль качества Для производства своей продукции ПК «Стеклокомпозит» использует сырье только ведущих мировых производителей. Полиуретановая композиция, применяемая для футеровки труб и фасонных изделий FLOWTECH™ ARS, имеет наиболее высокую стойкость к истиранию, что подтверждается тестами на абразивную износостойкость, проводимых по ГОСТ 23509 (DIN ISO 4649). Испытания на определение сопротивления истиранию при скольжении по возобновляемой поверхности показали относительную потерю объема менее 30 мм3.

Композитный мир | #2 (95) 2021

100

Промышленная компания «Стеклокомпозит» уделяет особое внимание качеству выпускаемой продукции. Собственный отдел контроля качества имеет оснащённую всем необходимым оборудованием лабораторию для проведения испытаний как готовой продукции, так и поступающего на производство сырья. Вся выпускаемая продукция проходит тщательный контроль, который включает в себя следующие аспекты: • визуальный осмотр; • определение твердости: стеклопластик — по Барколу, полиуретан — по Шору А; • измерение размеров и толщин; • измерение физико-механических показателей; • испытания на сопротивление истиранию износостойкого слоя; • испытания на адгезию полиуретана к стеклопластику; • проведение гидроиспытаний.

Эластомерное покрытие ARS Стандартная толщина внутреннего износостойкого покрытия составляет 5 мм. По согласованию с заказчиком, а также в зависимости от характеристик транспортируемой среды, условий эксплуатации, скорости потока, размера и характеристик абразивных частиц, толщина покрытия может быть изменена.

Типы соединений Стеклопластиковые трубы и фасонные изделия FLOWTECH™ традиционно соединяются с помощью муфт REKA. Соединительные элементы данного типа используются уже на протяжении нескольких десятилетий, что говорит об их надёжности и востребованности. Кроме стандартных муфт в особых случаях применяются следующие типы соединений: • биаксиальные муфты, • фланцевое соединение, • ламинирование стыков труб и фитингов, • соединительные муфты STRAUB и подобные. Тип соединения подбирается индивидуально в зависимости от условий эксплуатации трубопровода.

Применение

Д-р Урсула Кайль (Ursula Keil) Руководитель отдела маркетинговых коммуникаций ursula.keil@evonik.com Аналли Карвалью (Analli Carvalho) Менеджер по развитию бизнеса авиатакси и коммерческой авиации Высокоэффективные полимеры analli.carvalho@evonik.com Evonik Industries AG www.evonik.com www.rohacell.com

Жизнь как скоростная трасса: воздушные такси Производители в разных частях света работают над оригинальными моделями транспортного средства, которое вскоре станет последним словом в сфере общественного транспорта. Речь об авиатакси. Каждое из них отличается своими технологиями, функционалом и дизайном, однако у всех есть кое-что общее: небольшой вес, энергоэффективность и надежность — и все это одновременно. Благодаря доказанным положительным качествам пенопласта ROHACELL®, этому перспективному развивающемуся рынку может быть предложена целая коллекция решений в части материалов, обладающих необходимыми преимуществами. Революционные инновации никогда не возникают полностью из ниоткуда. Инженеры развивают идеи, витающие в атмосфере креативности, воплощая их в реальной жизни. Лишь в общественном сознании такие новые разработки порой появляются с опозданием. За примером далеко ходить не надо: говоря о воздушных такси, средства массовой информации все еще очень часто упоминают, что этот вид транспорта «больше не принадлежит к разряду научной фантастики», как будто журналистам до сих пор приходится убеждать себя в этом. С другой стороны, разговоры об автономных автомобилях по большей части сосредоточены вокруг вопроса «когда?» Однако вполне возможно, что авиатакси станут обычным явлением в нашей повседневной жизни даже раньше, чем самоуправляемые автомобили. По

Аналли Карвалью: Если автомобиль будет у каждого, двигаться будет просто некуда. А в воздухе пока еще полно места.

Композитный мир | #2 (95) 2021

всему миру разрабатываются различные модели и экспериментальные образцы, совершаются дебютные полеты, а производители из разных стран сообщают о преодолении новых рубежей. Стартапы привлекают инвестиции или уже заключают долгосрочные соглашения о сотрудничестве с потенциальными пользователями. Будущее не просто не за горами, а уже осваивается в ангарах и аэропортах под тяжеловатым официальным названием: «электрическое воздушное судно вертикального взлета и посадки» или сокращенно «eVOTL».

В воздушном пространстве достаточно места Для энтузиазма инженеров и повышенного интереса инвесторов имеются основания, связанные с урбанизацией, проблемами мобильности и увеличением объемов грузоперевозок. «Если автомобиль будет у каждого, двигаться будет просто некуда», — отмечает Аналли Карвалью, менеджер по развитию бизнеса авиатакси и коммерческой авиации подразделения высокоэффективных пеноматериалов компании «Эвоник». В Лондоне, Париже, Нью-Йорке и Санкт-Петербурге люди уже вынуждены простаивать в пробках в среднем по 150 часов в год, а в Боготе и Рио-де-Жанейро этот показатель составляет чуть менее 200 часов в год. «Поэтому вполне логично переместить пассажирский транспорт в небо: там пока еще полно места», — заключает Карвалью. Ожидается, что уровни скопления транспорта на дорогах будут повышаться. Во многих странах в последние несколько лет объемы доставки грузов уже увеличились вдвое (отчасти вследствие развития торговли через Интернет) и продолжают расти примерно на 17% в год. Тенденция сохраняется. Доктор Александр Рот (Alexander Roth), возглавляющий сектор авиационного транспорта

Применение подразделения высокоэффективных пеноматериалов ROHACELL® в компании «Эвоник», внимательно отслеживает все вышеуказанные факторы, а также наблюдает за развитием авиатакси и всеми прочими новыми рыночными тенденциями и процессами в аэрокосмической отрасли. Пенопласт ROHACELL® относится к числу случайных открытий в истории инноваций. Конструкционный пеноматериал из полиметакрилимида, который был неожиданно создан в ходе эксперимента, проводившегося в конце 1960-х годов, обладает рядом замечательных свойств: он чрезвычайно жесткий, но в то же время очень легкий и термостойкий. Одним словом, это идеальный заполнитель для композитных деталей. Его можно легко приклеить к обшивке из углеродного волокна, получив исключительно прочный композитный многослойный компонент, масса которого значительно меньше, чем у аналогичных конструктивных деталей из металла. «Такие композитные материалы можно без проблем обрабатывать при температуре 180°C (356°F) и крайне высоком давлении, поэтому их можно производить очень быстро и эффективно — в этом отношении ROHACELL® имеет огромные преимущества перед другими заполнителями», — подчеркивает Рот. Именно поэтому полиметакрилимидный пеноматериал на протяжении почти 50 лет используется по всему миру для изготовления легких конструкций, которые сегодня можно встретить в самолетах, лопастях несущего винта вертолета и беспилотниках. Иными словами, материал будто бы специально был создан для воздушных такси задолго до их появления на свет.

Нужные характеристики благодаря подходящим композитным материалам Каждая модель авиатакси в первую очередь должна гарантированно удовлетворять двум требованиям: обеспечивать безопасность полетов и развивать приемлемую скорость и дальность. По оценкам экспертов, eVOTL должен развивать скорость не менее 100–150 км/ч — в противном случае вряд ли удастся экономить время по сравнению с другими видами транспорта. В настоящее время большинство разработчиков проектируют кабины, способные вместить от двух до пяти пассажиров. Кроме того, авиатакси, конечно же, должны летать на достаточно большие расстояния при полной нагрузке, прежде чем потре-

буется дозаправка или подзарядка. Меньшая масса подразумевает меньшее потребление энергии или большую мощность, позволяющую развивать более высокую скорость и покрывать более дальние расстояния. Решающее значение здесь будет иметь использование подходящей комбинированной конструкции и материалов. Решением станет легковесная многослойная конструкция, внешняя часть которой изготовлена из пластика, армированного углеродным волокном, а в качестве заполнителя используется структурный пенопласт ROHACELL®. Кроме того, важно решить вопрос экологической устойчивости: чем легче будет воздушное такси, тем проще доказать, что это энергоэффективная и экологичная альтернатива в комплексе средств сообщения будущего. Оптимальная комбинация материалов и затрат на производство приобретает еще большее значение, когда дело касается сложных компонентов, замысловатых форм или самых разнообразных силовых воздействий. Именно по этим параметрам ROHACELL® выгодно отличается от других материалов, поскольку его жаростойкость позволяет производителям существенно сократить время и стоимость производства. Кроме того, он хорошо подходит для применения в условиях эффективного и точного автоматизированного производства. В результате получается недорогой композитный компонент из высококачественных материалов. «Это, в частности, касается пассажирской кабины многих моделей авиатакси, которые специально проектируются так, чтобы сочетать современную эстетику с аэродинамическим профилем, — рассказывает Карвалью. — Или в случае дверей или кожухов двигателей — везде, где мы сталкиваемся с округлыми или более сложными геометрическими формами».

Многогранные возможности применения авиатакси Производители используют самые разные технические подходы и весьма разнообразные конструкции. У аппарата VoloCity от немецкой компании Volocopter 16 лопастей несущего винта расположены по кругу над пассажирской кабиной, а у китайского Ehang 216 они находятся под кабиной. Летающее такси от компании Airbus отличается футуристическим дизайном с четырьмя большими кольцами, равномерно расположенными над кабиной, тогда как аппарат Lilium Jet снабжен крыльями. Разнообразие конструкций этих и других проектов вдохновляет и впечатляет в равной мере. Но с точки зрения материалов это, определенно, вызов. «Динамическое напряжение материала при использовании в каждой из этих конструкций будет коренным образом отличаться от того, что происходит в самолетах или современных вертолетах, потому что авиатакси будут гораздо чаще взлетать и приземляться», — убежден Карвалью. В конечном итоге, бизнес-модель, особенно в случае пассажирского транспорта, направлена на обеспечение совершения как можно большего количества ежедневных рейсов и быстрой загрузки между полетами.

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение

Предполагаемые области применения воздушных такси уже впечатляют разнообразием. О том, каким будет авиатакси для пассажиров в крупных городах, действительно речь заходит чаще всего, но также обсуждаются конкретные способы использования этого вида транспорта в совершенно других ситуациях. Они смогут позволить быстрее доставлять врачей скорой помощи в отдаленные районы, перевозить тяжелые грузы, снабжать морские буровые платформы материалами и персоналом. Другие производители авиатакси ориентируются на региональные междугородные перевозки. Все эти идеи объединяет то, что в конечном итоге воздушные такси будут летать без пилотов. Это будут автономные аппараты, управляемые из компьютерного центра. У клиентов не будет возможности вмешиваться в процесс выполнения полета, поскольку это может привести к непредсказуемым последствиям ошибок, связанных с человеческим фактором.

Преодоление ментальных барьеров Это, в свою очередь, означает, что отрасли необходимо преодолеть «ментальные барьеры», а именно потенциальное беспокойство пассажиров по поводу утраты контроля. Сколько времени на это уйдет, пока неясно — все зависит от целого ряда факторов, включая признание потребителями, техническое развитие и, конечно же, прозрачность регулирования. Говорят, что в Японии и Сингапуре есть желающие запустить коммерческие полеты через «два-три года», при этом некоторые поставщики делают более осторожные прогнозы по срокам. Очевидно одно: вся отрасль ощущает, что вот-вот взлетит. Вертикальный взлет и посадка обещают экономию места, кроме того у летательных аппаратов eVOTL есть еще одно неявное, но очень актуальное преимущество: работая на электричестве, они гораздо тише других летательных аппаратов. На этот аспект влияет материал, из которого он изготовлен: правильно спроектированные композитные компоненты способны уменьшить шум от роторов и двигателей. В то же время, как и любое другое воздушное судно, авиатакси должно быть крепким и способным выдер-

Композитный мир | #2 (95) 2021

живать столкновения с птицами и градом. Именно в этом кроется преимущество с точки зрения непрерывной разработки конструкционных материалов для композитных деталей: «Мы проводили работу в своих лабораториях и с клиентами, чтобы установить, как должен выглядеть и какими свойствами должен обладать идеальный заполнитель ROHACELL® для композитных материалов», — рассказывает Карвалью. Ответ — ROHACELL® HERO. Материал, обладающий такой же прочностью, что и любые другие пенопласты ROHACELL®, но отличающийся особым качеством, благодаря которому можно легко обнаружить ударные повреждения путем осмотра, когда пенопласт ROHACELL® HERO находится внутри готовой детали, — безусловно полезная функция с точки зрения обеспечения безопасности в самолетостроении. Например, «если идет град, гибкая углеродная внешняя оболочка обычно отскакивает, и удар не оставляет никаких следов», — отмечает Карвалью. — Визуальная доступность повреждений — очень важный фактор для производителей и эксплуатантов летательных аппаратов. Нужно иметь возможность без труда увидеть любую поврежденную зону. При использовании в качестве заполнителя пенопласта ROHACELL® HERO повреждение при ударе прекрасно видно невооруженным глазом». Такое же критическое отношение к предполетному осмотру касается всего авиационного оборудования, включая воздушные такси.

Решение о подходящих Материалах Несколько прототипов воздушного такси уже совершили первый полет, однако их доработка непрерывно продолжается. Каждая модель еще должна подтвердить свою пригодность для использования в реальных условиях, тем более что до сих пор не вполне ясно, какими будут эти условия. Разумеется, сначала эксперты и общество должны договориться о правилах. Затем станет понятно, какие авиатакси предлагают оптимальную комбинацию цены, мощности и безопасности. И самым важным тайным ингредиентом здесь могут оказаться подходящие материалы.

Применение Францев М. Э., к.т.н. 8 (903) 717-31-25 gepard629@yandex.ru

Xinyi District, Taiwan, unsplash.com

Проектные особенности и проектный анализ промысловых судов из композиционных материалов постройки континентального Китая и Тайваня 52

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение

Введение Рыбная отрасль России может совершить качественный скачок в своем развитии, только широко изучая и применяя опыт современного рыболовства развитых в этой области стран. Создание конкурентоспособных современных отечественных промысловых судов невозможно без исследования особенностей экономически эффективных судов-прототипов. Эта работа должна вестись в комплексе с исследованиями существующих в рыболовной отрасли этих стран тенденциями к изменению способов и методов лова с учетом бассейновой и региональной специфики рыболовства. Основные условия повышения вылова при наличии достаточных сырьевых ресурсов — это снижение себестоимости производства рыбной продукции, в том числе ее добычи и переработки при одновременном повышении производительности труда. Существует объективная потребность в проектировании и постройке специализированных судов, ориентированных на определенные виды рыб в конкретных районах промысла. Поэтому строительство современного флота является первоочередной задачей по всем бассейнам. Частично эта задача в России решается, но только не в области проектирования и постройки промысловых судов из композиционных материалов. Эффективную эксплуатацию рыболовных судов и связанные с ней экономические преимущества обеспечивают такие их промысловые характеристики, как мореходность, достаточная вместимость грузовых трюмов, универсальность видов лова, высокая экономичность судовой энергетической установки, небольшая численность экипажа. Повышению производительности труда способствует автоматизация в управлении судном и всеми его механизмами, а также механизация и автоматизация работ как с орудиями лова, так и при переработке улова. [1–2] При создании новых типов судов для ускорения освоения природных биологических ресурсов морей восточных регионов России предлагается использовать новые передовые технологии и технические средства, в том числе для технического перевооружения и развития производственных мощностей, выпускающих добывающие суда. Одним из видов таких технологий являются технологии изготовления судовых корпусных конструкций из композиционных материалов. Использование этих технологий позволит обеспечить снижение веса корпусных конструкций промысловых судов из композитов на 25–30 процентов при одновременном снижении стоимости элементов композитных конструкций на 30–40 процентов по отношению к стальным корпусам. [1–2] При разработке основных типоразмеров промысловых судов из композиционных материалов, необходимых для отечественного рыболовства, нужно учитывать критерии, закрепленные в отечественной нормативной правовой базе, регулирующей данную сферу деятельности, а также ресурсное обеспечение. И как можно шире использовать опыт тех соседних зарубежных стран, где эта область традиционно

хорошо развита. При этом необходимо учитывать схожесть природных и климатических условий. Поэтому при разработке новых проектов судов для Дальнего Востока следует использовать передовой опыт судостроителей, например, континентального Китая, Тайваня, а также Японии. [1–2] Настоящий обзор содержит исследование проектных особенностей, а также анализ проектных характеристик промысловых судов из композиционных материалов постройки континентального Китая и Тайваня. В нем рассматриваются главные размерения и другие проектные характеристики, а также архитектурно-компоновочные особенности основных типов промысловых судов из композитов, построенных в этих странах. В обзоре не рассматриваются орудия лова, применяемые на этих судах, а также оборудование для переработки улова и рефрижераторное оборудование, установленное на борту этих судов.

Промысловые суда континентального Китая из композиционных материалов Компания Weihai Zhongfu Xigang Ship Co., Ltd является одним из крупнейших в континентальном Китае производителей промысловых судов из композиционных материалов. Она инвестируется совместно China Composites Group Corporation и Shandong Xigang Aquatic Products Group. Компания специализируется на исследованиях, проектировании, производстве и продажах промысловых судов из композиционных материалов. Компания владеет земельным участком общей площадью более 20 тысяч квадратных метров на берегу моря. Акватория, принадлежащая компании, включает 150-метровый док-канал, а также 2200 м2 горизонтального слипа. Производственные помещения включают эллинг общей площадью 5000 м2 и формовочный цех общей площадью более 3800 м2. На предприятии имеются слесарно-монтажный, электромонтажный и другие цеха. Предприятие способно производить порядка 50 больших судов из композиционных материалов в год. Конструкторское бюро предприятия разработало десятки проектов различных типов судов из композиционных материалов длиной от 3,8 до 40 метров. Проекты промысловых судов, разработанные КБ предприятия, неоднократно премировались органами государственного управления Китая. Предприятие выпускает универсальные рыболовные суда длиной 7,4–20,5 метров, траулеры длиной 18–32,98 метра, а также тунцеловы длиной 29,98–36,6 метров. [3] При разработке проектов промысловых судов из композиционных материалов конструкторы предприятия используют как европейские, так и японские прототипы. В обзоре будут рассмотрены не все проекты промысловых судов из композиционных материалов, созданные предприятием, а только те, что представляют собой интересные решения в плане проектирования. В тех случаях, когда все суда определенного типа имеют сходные проектные черты, будут рассмотрены наименьшее и наибольшее суда

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение

Рисунок 1. Универсальное рыболовное судно постройки континентального Китая длиной 7,4 м [3]

Рисунок 2. Универсальное рыболовное судно постройки континентального Китая длиной 9,6 м [3]

типового ряда. О сертификации промысловых судов производитель, к сожалению, не сообщает, но можно предположить, что они сертифицированы Китайским Регистром судоходства. Первым из рассматриваемых промысловых судов из композитов постройки континентального Китая является малое универсальное рыболовное судно (рис 1). По своей компоновке это судно близко европейским промысловым судам из композиционных материалов, но оно, к сожалению, не имеет совершенного дизайна, присущего промысловым судам из композитов европейской постройки. Судно предназначено для ведения промысла различными снастями на небольшом удалении от порта-убежища. Оно имеет корпус габаритной длиной 7,4 метра с расположенной в носовой части корпуса ходовой рубкой, грузовым трюмом в средней части корпуса и машинным отделением в корме. Корпус имеет лекальные обводы. Судно имеет полную массу 4,7 т. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 105 л. с., приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала. Судно имеет скорость полного хода 8 узлов. Промысловое судно имеет грузовой трюм объемом 2,5 м3 и топливный танк объемом 1,0 куб. м. Запас питьевой воды составляет 0,1 куб. м. Численность экипажа составляет 2–3 человека. [3] Следующим из рассматриваемых промысловых

судов из композитов постройки континентального Китая также является малое универсальное рыболовное судно (рис. 2). По своей компоновке это судно тоже близко европейским промысловым судам из композиционных материалов, но и оно не имеет совершенного дизайна, присущего промысловым судам из композитов европейской постройки. Судно предназначено для ведения промысла различными снастями на небольшом удалении от порта-убежища. Оно имеет корпус габаритной длиной 9,6 метра с расположенной в носовой части корпуса ходовой рубкой, грузовым трюмом в средней части корпуса и машинным отделением в корме. Корпус имеет лекальные обводы. Судно имеет полную массу 7,76 т. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала. Промысловое судно имеет грузовой трюм объемом 3,7 м3 и топливный танк объемом 1,2 м3. Запас питьевой воды составляет 0,5 м3. Численность экипажа составляет 3–4 человека. [3] Еще одно малое универсальное рыболовное судно из композитов постройки континентального Китая представлено на рис. 3. По своей компоновке это судно близко европейским промысловым судам из композиционных материалов. С точки зрения дизайна это судно уже выигрывает у судов двух предыдущих проектов. Судно предназначено для ведения промысла различными снастями на удалении от порта-убежища

Рисунок 3. Универсальное рыболовное судно постройки континентального Китая длиной 12,8 м [3]

Рисунок 4. Универсальное рыболовное судно из композиционных материалов постройки континентального Китая длиной 20,5 м [3]

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение

Рисунок 5. Траулер из композиционных материалов постройки континентального Китая длиной 18 м [3]

Рисунок 6. Траулер из композиционных материалов постройки континентального Китая длиной 30,08 м [3]

до 50 миль. Оно имеет корпус габаритной длиной 12,8 метра с расположенной в носовой части корпуса ходовой рубкой, грузовым трюмом в средней части корпуса и машинным отделением в корме. Корпус имеет лекальные обводы. Судно имеет полную массу 43,1 т. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 278 л. с., приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала. Судно имеет скорость полного хода 10,8 узлов. Численность экипажа составляет 3 человека. [3] Еще одно промысловое судно из композитов — универсальное рыболовное судно, которое во многом воспроизводит современные европейские промысловые суда этого типа и назначения (рис. 4). Оно имеет корпус габаритной длиной 20,5 метров с расположенной в средней части корпуса развитой двухъярусной надстройкой и баком. Корпус имеет лекальные обводы с бульбом в носовой оконечности. Промысловое судно имеет грузовой трюм объемом 120 м3, топливные танки общим объемом 16 м3. Запас питьевой воды 5 м3. Численность экипажа составляет 6 человек. Других данных производитель, к сожалению, не сообщает. Промысловое судно из композитов — траулер в определенной степени воспроизводит устаревшие японские промысловые суда этого типа и назначения (рис. 5). Судно предназначено для ведения промысла тралом и другими орудиями лова на расстоянии 50–150 миль от порта-убежища. Судно может вести автономный лов до исчерпания запасов топлива. Оно имеет корпус габаритной длиной 18 метров с расположенной в кормовой части корпуса надстройкой. Корпус имеет лекальные обводы. Судно имеет полную массу 36,6 т. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 77 л. с., расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала. Судно имеет скорость полного хода 9 узлов. Промысловое судно имеет грузовой трюм объемом 18 м3, расположенный в передней части корпуса. Численность экипажа составляет 6 человек. Экипаж размещается в кубрике. Других данных производитель не сообщает. [3] Следующее промысловое судно из композитов —

траулер в определенной степени воспроизводит достаточно современные японские промысловые суда этого типа и назначения (рис. 6). Судно предназначено для ведения промысла тралом и другими орудиями лова со сроком автономности по запасам топлива 20 суток. Судно может вести автономный лов до исчерпания запасов топлива. Оно имеет корпус габаритной длиной 30,08 метров с расположенной в кормовой части корпуса надстройкой. Корпус имеет лекальные обводы. Судно имеет полную массу 216 т. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 595 л. с., расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала. Судно имеет скорость полного хода 12 узлов. Промысловое судно имеет грузовой трюм объемом 100 куб. м, расположенный в передней части корпуса. Запас питьевой воды 21 куб. м. Численность экипажа составляет от 6 человек. Экипаж размещается в кубрике. Других данных производитель не сообщает. [3] Промысловое судно из композитов — траулер (рис. 7) в определенной степени воспроизводит устаревшие японские промысловые суда этого типа и назначения. Хотя, по сообщению производителя, судно было включено в Китае в первую десятку национальных стандартов формы рыболовных судов и получило награду за лучший дизайн и постройку. Судно пред-

Рисунок 7. Траулер из композиционных материалов постройки континентального Китая длиной 32,98 м [3]

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение

Рисунок 8. Промысловое судно из композитов постройки континентального Китая — тунцелов длиной 29,18 м [3]

Рисунок 9. Промысловое судно из композитов постройки континентального Китая — тунцелов длиной 36,60 м [3]

назначено для ведения промысла тралом и другими орудиями лова со сроком автономности по запасам топлива 25 суток. Судно может вести автономный лов до исчерпания запасов топлива. Оно имеет корпус габаритной длиной 32,98 метров с расположенной в кормовой части корпуса надстройкой. Корпус имеет лекальные обводы. Судно имеет полную массу 206 т. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 405 л. с., расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала. Судно имеет скорость полного хода 11 узлов. Промысловое судно имеет грузовой трюм, расположенный в передней части корпуса. Численность экипажа составляет 12 человек. Экипаж размещается в кубрике. Других данных производитель не сообщает. [3] Еще одно промысловое судно из композитов постройки континентального Китая — тунцелов в большой степени воспроизводит устаревшие японские промысловые суда этого типа и назначения (рис. 8). Судно предназначено для ведения промысла ярусом со сроком автономности по запасам топлива 20 суток. Судно может вести автономный лов до исчерпания запасов топлива. Оно имеет корпус габаритной длиной 29,18 м с расположенной на 1/2 длины в кормовой

части корпуса развитой надстройкой. Корпус имеет лекальные обводы. Судно имеет полную массу 143 т. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 352 л. с., расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала. Судно имеет скорость полного хода 10,5 узлов. Промысловое судно имеет грузовой трюм, расположенный в носовой части корпуса. Численность экипажа составляет 12 человек. Экипаж размещается в кубриках. Других данных производитель не сообщает. [3] Следующее промысловое судно из композитов постройки континентального Китая — тунцелов длиной 36,60 м (рис. 9) в большой степени воспроизводит современные японские промысловые суда этого типа и назначения. Судно предназначено для ведения промысла ярусом со сроком автономности по запасам топлива 90 суток. Судно может вести автономный лов до исчерпания запасов топлива. Оно имеет корпус габаритной длиной 36,6 метров с расположенной на 1/2 длины в кормовой части корпуса развитой надстройкой. Корпус имеет лекальные обводы с бульбом в носовой оконечности. Судно имеет скорость полного хода 12 узлов. Промысловое судно имеет камеры глубокой заморозки

Таблица 1 Проект 7,40m FRP

Дли на габарит, м

Ширина габарит, м

Осадка, м

Водоизмещение, т

Груз, т

Топливо, т

Вода, т

Мощность, л.с.

Назначение

7,40

2,85

0,6

4,70

2,5

0,86

0,1

105

универсал

9,60m FRP

9,60

3,50

0,75

7,76

3,7

1,0

0,5

—

универсал

12,80m FRP

12,80

5,48

2,58

43,1

—

278

универсал

18,40m FRP

18,00

4,0

1,60

36,6

—

18,0

—

траулер

20.50m FRP

20,50

7,91

—

13,4

5,0

—

универсал

21,30m FRP

21,30

4,30

1,23

55,9

5,16

1,2

—

траулер

29,00m FRP

29,00

5,4

1,7

122,5

—

238

траулер

29.18m FRP

29,18

5,4

2,4

143

—

353

тунцелов

29.98m FRP

29,98

5,81

2,4

261

600

тунцелов

30.08m FRP

30,08

6,4

2,2

216,2

100,5

33,9

600

30.20m FRP

30,20

6,3

2,4

222

31.80m FRP

31,80

—

1,9

168

21,5

6,0

300

траулер

32.98m FRP

32,98

—

405

траулер

36,60m FRP

36,60

6,5

2,4

—

тунцелов

Композитный мир | #2 (95) 2021

траулер тунцелов

Применение (−50°С). Численность экипажа составляет 22 человека. Экипаж размещается в каютах. [3] В таблице 1 приведены главные размерения и другие проектные характеристики промысловых судов из композитов, построенных в континентальном Китае.

Промысловые суда Тайваня из композиционных материалов Необходимо отметить, что судостроители Тайваня, создавая промысловые суда из композиционных материалов, в еще большей степени, чем Китай, использовали судостроительный опыт, накопленный в этой области Японией. Здесь сказывается открытость Тайваня. Одним из наиболее заметных производителей, специализирующихся в этой области на Тайване, является компания «Shing Sheng Fa boat building co. LTD», которая была основана в августе 1970 года. Компания располагает верфью площадью 16500 м2 с причальной стенкой в гавани Гаосюн. Численность сотрудников верфи составляет около 100 человек. В настоящее время производительность верфи составляет порядка 36 судов из композитов различных типов в год. За прошедшие с момента основания компании более чем сорок лет, компания построила более тысячи судов из композиционных материалов различных типов и назначения, в первую очередь, промысловых судов. Помимо внутреннего рынка Тайваня суда экспортируются во многие другие страны, такие как Индонезия, Филиппины, Мальдивы, Саудовская Аравия, Микронезия, Австралия и Япония. Суда сертифицированы Китайским Регистром судоходства, Английским Ллойдом и DNV. [4] В настоящее время верфь выпускает промысловые суда из композиционных материалов по семи проектам. Это быстроходные универсальные рыболовные суда Sealion 38 и Sealion 48, два средних тунцелова 100GT и 140GT, а также три ярусолова 230GT, 380GT и Squid Boat. Универсальное рыболовное судно Sealion 38 в большой степени воспроизводит современные японские промысловые шхуны (рис. 10). Оно имеет корпус габаритной длиной 11,5 метров с расположенной в средней части надстройкой, под которой расположен моторный отсек, и кольцевым фальшбортом. Корпус имеет обводы типа «глубокое V». Судно имеет полную массу 5 т. Судовая энергетическая

установка представляет собой дизельный двигатель мощностью от 210 до 380 л. с. по выбору заказчика, расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала. При установленном двигателе мощностью 260 л. с. судно имеет скорость полного хода 20 узлов. Промысловое судно имеет грузовой трюм объемом 2 м3 и топливный танк объемом 1,8 м3 [4]. Универсальное рыболовное судно Sealion 48 также в большой степени воспроизводит современные японские промысловые шхуны (рис. 11). Судно предназначено для ведения промысла и рыбной ловли на удалении от 50 до 150 миль от порта-убежища. Оно имеет корпус габаритной длиной 14,6 метров с расположенной в средней части надстройкой, включающей ходовую рубку и каюту, под которой расположен моторный отсек, и кольцевым фальшбортом. Корпус имеет обводы типа «глубокое V». Судовая энергетическая установка представляет собой дизельный двигатель мощностью от 210 до 380 л. с. по выбору заказчика, расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт, расположенный в тоннеле, с помощью гребного вала. При установленном двигателе мощностью 360 л.с. судно имеет скорость полного хода 27 узлов. Промысловое судно имеет грузовой трюм объемом 2 м3 и топливный танк объемом 2,5 м3 [4]. Следующее промысловое судно из композитов — малый тунцелов 100GT также в большой степени воспроизводит современные японские промысловые суда этого типа и назначения (рис. 12). Судно предназначено для ведения промысла ярусом со сроком

Рисунок 11. Универсальное рыболовное судно из композитов постройки Тайваня — Sealion 48 [4]

Рисунок 12. Промысловое судно постройки Тайваня — малый тунцелов 100GT [4]

Рисунок 10. Универсальное рыболовное судно из композитов постройки Тайваня — Sealion 38 [4]

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение

Рисунок 13. Промысловое судно из композитов постройки Тайваня — малый тунцелов 140GT [4]

Рисунок 14. Промысловое судно из композитов постройки Тайваня — средний ярусолов 230GT [4]

автономности по запасам топлива 45 суток. Судно может как вести автономный лов до исчерпания запасов топлива, так и промысел в составе флотилии с пополнением запасов. Оно имеет корпус габаритной длиной 23,8 метров с расположенной на 2/3 длины в кормовой части корпуса развитой надстройкой. Корпус имеет лекальные обводы с бульбом в носовой оконечности. Судно имеет полную массу 205 т. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 720 л. с., расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала, а также два дизель- генератора мощностью 350 кВт каждый. Судно имеет скорость полного хода 11 узлов. Тунцелов имеет грузовой трюм объемом 135 м3, камеру глубокой заморозки (−30°С) объемом 42 м3 и топливные танки общим объемом 37 м3. Запас питьевой воды составляет 4,7 м3. Численность экипажа может составлять 14–20 человек. Экипаж размещается в каютах. [4] Еще одно промысловое судно из композитов — малый тунцелов 140GT также в большой степени воспроизводит современные японские промысловые суда этого типа и назначения (рис. 13). Судно предназначено для ведения промысла ярусом со сроком автономности по запасам топлива 50 суток. Судно может как вести автономный лов до исчерпания запасов топлива, так и промысел в составе флотилии с пополнением запасов. Оно имеет корпус габаритной длиной 27,8 метров с расположенной на 1/2 длины в кормовой части корпуса развитой надстройкой.

Корпус имеет лекальные обводы с бульбом в носовой оконечности. Судно имеет полную массу порядка 250 т. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 760 л. с., расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала, а также два дизель-генератора мощностью 350 кВт каждый. Судно имеет скорость полного хода 11 узлов. Промысловое судно имеет грузовой трюм объемом 154 м3, камеру глубокой заморозки (−30°С) объемом 49 м3 и топливные танки общим объемом 53 м3. Запас питьевой воды 11,5 м3. Численность экипажа составляет 16 человек. Экипаж размещается в каютах. [4] Следующее промысловое судно из композитов — средний ярусолов 230GT, который также в большой степени воспроизводит современные японские промысловые суда этого типа и назначения (рис. 14). Судно предназначено для ведения промысла ярусом со сроком автономности по запасам топлива 90 суток. Судно может как вести автономный лов до исчерпания запасов топлива, так и промысел в составе флотилии с пополнением запасов. Оно имеет корпус габаритной длиной 36 метров с расположенной на 1/2 длины в кормовой части корпуса развитой надстройкой. Корпус имеет лекальные обводы с бульбом в носовой оконечности. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 1138 л. с., расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала, а также два дизель-генератора мощ-

Рисунок 15. Промысловое судно из композитов постройки Тайваня – средний ярусолов Squid Boat [4]

Рисунок 16. Промысловое судно из композитов постройки Тайваня — средний ярусолов 230GT [4]

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение Таблица 2 Дли на габарит, м

Ширина габарит, м

Осадка, м

Водоизмещение, т

Груз, т

Топливо, т

Мощность, л.с.

Назначение

Sealion 38

11,5

2,5

0,6

1,55

260

универсал

Sealion 48

14,6

3,6

0,73

1,9

360

универсал

100GT

23,8

6,37

2,2

205

31,8

4,7

720

тунцелов

140GT

27,8

6,73

2,2

250

45,8

11,5

760

тунцелов

29.98m FRP

29,98

5,81

2,4

261

600

тунцелов

30.08m FRP

30,08

6,4

2,2

216,2

100,5

33,9

600

траулер

230GT

36,0

6,80

2,34

47,3

1138

ярусолов

Squid Boat

36,6

6,8

2,46

64,5

1000

ярусолов

380GT

40,6

7,46

2,55

93,7

1138

ярусолов

Проект

ностью 300 кВт каждый. Судно имеет скорость полного хода 11,5 узлов. Ярусолов имеет три камеры глубокой заморозки (−50°С) общим объемом 237 м3 и топливные танки общим объемом 55 м3. Запас питьевой воды 16 м3. Численность экипажа составляет 24 человека. Экипаж размещается в каютах. [4] Следующее промысловое судно из композитов — средний ярусолов Squid Boat также в большой степени воспроизводит современные японские промысловые суда этого типа и назначения (рис. 15). Судно предназначено для ведения промысла красного кальмара в восточной части Тихого океана ярусом со сроком автономности по запасам топлива 90 суток. Судно может вести автономный лов до исчерпания запасов топлива. Оно имеет корпус габаритной длиной 36,6 метров с расположенной на 1/2 длины в кормовой части корпуса развитой надстройкой. Корпус имеет лекальные обводы с бульбом в носовой оконечности. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 1000 л. с., расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала, а также два дизель- генератора мощностью 300 кВт каждый и один аварийный дизель-генератор мощностью 120 кВт. Судно имеет скорость полного хода 12 узлов. Промысловое судно имеет четыре камеры глубокой заморозки (−50°С) общим объемом 274 куб. м и топливные танки общим объемом 75 м3. Запас питьевой воды 12 м3. Численность экипажа составляет 24 человека. Экипаж размещается в каютах. [4] Самое большое из рассматриваемых промысловых судов из композитов — большой ярусолов 380GT также в большой степени воспроизводит современные японские промысловые суда этого типа и назначения (рис. 16). Судно предназначено для ведения промысла ярусом тунца со сроком автономности по запасам топлива 120 суток. Судно может как вести автономный лов до исчерпания запасов топлива, так и промысел в составе

274

Вода, т

флотилии с пополнением запасов. Оно имеет корпус габаритной длиной 40,6 метров с расположенной на 3/5 длины в кормовой части корпуса развитой надстройкой. Корпус имеет лекальные обводы с бульбом в носовой оконечности. Судовая энергетическая установка включает главный двигатель-дизель мощностью 1138 л. с., расположенный в средней части корпуса, приводящий во вращение гребной винт с помощью гребного вала, а также два дизель-генератора мощностью 135 кВт каждый и один аварийный дизель-генератор мощностью 260 кВт. Судно имеет скорость полного хода 12 узлов. Промысловое судно имеет две камеры глубокой заморозки (−55°С) общим объемом 340 м3 и топливные танки общим объемом 109 м3. Запас питьевой воды 24 м3. Численность экипажа составляет 28 человек. Экипаж размещается в каютах. [4] В таблице 2 приведены главные размерения и другие проектные характеристики промысловых судов из композитов, построенных на Тайване.

Проектный анализ характеристик судов Выполнен проектный анализ характеристик промысловых судов из композиционных материалов, построенных в континентальном Китае и на Тайване. В основе проектного анализа лежит методика, описанная в [5]. Удлинение L/B по интервалу габаритной длины может быть выражено уравнением:

Динамика изменения удлинения L/B по интервалу габаритной длины представлена на рис. 17. Отношение B/T по интервалу габаритной длины может быть выражено уравнением:

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение

Рисунок 17. Динамика изменения удлинения L/B по интервалу габаритной длины промысловых судов постройки Китая и Тайваня.

Рисунок 18. Динамика изменения отношения B/T по интервалу габаритной длины промысловых судов постройки Китая и Тайваня

Рисунок 19. Динамика изменения полной массы (полного водоизмещения) D по интервалу габаритной длины промысловых судов постройки Китая и Тайваня

Рисунок 20. Динамика изменения объема грузового трюма по интервалу габаритной длины промысловых судов постройки Китая и Тайваня

Рисунок 21. Динамика изменения массы топлива по интервалу габаритной длины промысловых судов постройки Китая и Тайваня

Рисунок 22. Динамика изменения запаса питьевой воды по интервалу габаритной длины промысловых судов постройки Китая и Тайваня

Динамика изменения отношения B/T по интервалу габаритной длины представлена на рис. 18. Изменение полной массы (полного водоизмещения) по интервалу габаритной длины может быть выражено уравнением:

представлена на рис. 19. Изменение объема грузового трюма по интервалу габаритной длины может быть выражено уравнением:

Динамика изменения полной массы (полного водоизмещения) по интервалу габаритной длины

Композитный мир | #2 (95) 2021

Динамика изменения объема грузового трюма по интервалу габаритной длины представлена на рис. 20. Изменение массы топлива по интервалу габаритной

Применение длины может быть выражено уравнением:

Динамика изменения массы топлива по интервалу габаритной длины представлена на рис. 21. Изменение запаса питьевой воды по интервалу габаритной длины может быть выражено уравнением:

Динамика изменения запаса питьевой воды по интервалу габаритной длины представлена на рис. 22. Изменение мощности главного двигателя по интервалу габаритной длины может быть выражено уравнением:

Динамика изменения мощности главного двигателя по интервалу габаритной длины представлено на рис. 23. Выполненный проектный анализ позволяет составить представление о динамике изменения основных характеристик промысловых судов из композиционных материалов, построенных в континентальном Китае и на Тайване, по интервалу изменения их габаритной длины. Он позволяет получить математические зависимости изменения основных проектных характеристик, с помощью которых можно найти достаточно точные значения этих характеристик для судна, имеющего любую длину внутри рассматриваемого интервала.

Заключение В данном обзоре рассмотрены промысловые суда из композиционных материалов, производимые как в континентальном Китае, так и на Тайване. Можно видеть, что промысловые суда, произведенные в Китае, имеют черты заимствования архитектурно-компоновочных решений европейских промысловых судов, а также архитектурно-компоновочных решений японских судов разного времени. [6–7] Универсальные рыболовные суда производства Китая по своим архитектурно-компоновочным решениям ближе к европейским судам. Однако практически все они отличаются несовершенным дизайном. Промысловые суда для активных методов лова (траулеры) воспроизводят архитектурно-компоновочные решения достаточно старых японских судов с архаичным дизайном. В тоже время они являются достаточно мореходными на длинной тихоокеанской волне. Промысловые суда для пассивных методов лова китайской постройки — тунцеловы в основном воспроизводят архитектурно-компоновочные решения современных японских судов. [6–7] Промысловые суда, построенные на Тайване, имеют черты заимствования архитектурно-компоновочных решений современных японских промысловых судов. Универсальные рыболовные суда производства Тайваня по своим архитектурно-компоновочным

Рисунок 23. Изменение мощности главного двигателя по интервалу габаритной длины промысловых судов постройки Китая и Тайваня

решениям близки к японским быстроходным шхунам. Промысловых судов для активных методов лова этот производитель на Тайване не строит. Данных о промысловых судах для активных методов лова, построенных на Тайване другими производителями, автор обзора не имеет. Промысловые суда для пассивных методов лова постройки Тайваня — ярусоловы и тунцеловы воспроизводят архитектурно-компоновочные решения современных японских судов. Можно увидеть, что наиболее крупные промысловые суда из композитов для пассивных методов лова китайской постройки и постройки Тайваня очень похожи. Они также имеют близкие эксплуатационные характеристики. Можно предположить, что их проектанты руководствовались одними и теми же прототипами. Дизайн промысловых судов, построенных на Тайване, более совершенен, чем у судов, построенных в Китае. Это можно объяснить более тесными связями Тайваня с Японией и Западным миром. [6–7] В данном обзоре не рассматриваются промысловые суда из композиционных материалов собственно японской постройки по нескольким причинам. Во-первых, некоторые промысловые суда постройки континентального Китая и Тайваня достаточно близко воспроизводят японские суда-прототипы (рис. 24). Во-вторых, не так давно был опубликован ряд материалов [6–7], в которых достаточно подробно рассматривались некоторые типы промысловых судов из композиционных материалов японской постройки. В-третьих, в ходе катастрофы, произошедшей в Японии в 2011 году (землетрясение, цунами), погибло огромное количество промысловых судов, а также было разрушено множество семейных верфей, на которых они строились (о других потерях мы не говорим). В последующие годы для работы на промысловый флот пришло большое количество молодых людей, которые в отличие от рыбаков старшего поколения, не готовы к некомфортным условиям обитания на борту промысловых судов, традиционно отличающихся в Японии спартанскими условиями для экипажа. В связи с этим традиционные для Японии типы промысловых судов в настоящее время размываются, так как в силу ряда обстоятельств при строительстве новых промысловых судов идет активное заимствование

Композитный мир | #2 (95) 2021

Применение

Wai Tan, Shanghai, China, unsplash.com

Литература

Рисунок 24. Ярусолов-тунцелов японской постройки из композиционных материалов длиной 33,0 м [7]

технических решений из судостроения других стран, в первую очередь, европейского судостроения [8]. При разработке новых проектов отечественных промысловых судов из композиционных материалов, имеющих тип и назначение, аналогичные промысловым судам, рассмотренным в данном обзоре, целесообразно ориентироваться на наиболее современные и эффективные с точки зрения эксплуатации и экономики суда-прототипы. При выборе судов-прототипов также необходимо ориентироваться на суда, чья компоновка позволяет обеспечить наиболее комфортные условия для экипажа. Это обусловлено тем, что для работы на флот приходят молодые люди, неготовые к недостаточно комфортным условиям обитания на борту судна. Как было сказано выше, это явление характерно даже для Японии, чьи суда традиционно отличаются спартанскими условиями для экипажа.

Композитный мир | #2 (95) 2021

1. Францев М.Э. Задачи и особенности проектирования рыболовных судов с повышенной скоростью, Морской вестник № 4(32), 2009, стр. 109-111 2. Францев М.Э. Проектное обоснование конструктивных решений для судов с повышенными характеристиками ходкости и мореходности, Морской вестник №3 (35), 2010, стр. 107-109 3. http://www.frpboat.cn/ 4. https://www.ssf.com.tw/en/index.html 5. Францев М.Э. Способ проектного обоснования главных элементов и других характеристик судов из композиционных материалов при помощи анализа баз данных, Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия Морская техника и технология № 3, 2011, стр. 37-46 6. Францев М.Э. Проектные особенности зарубежных промысловых судов из композиционных материалов для прибрежного лова, Судостроение, № 5(792), 2010 стр. 14-18 7. Вельмина О.И. Стеклопластиковые рыболовные суда японской фирмы Yamaha Motor, Труды ВНИИЭРХ, 2008, Выпуск 15. 8. https://www.marinelink.com/news/ rising-change-sun424303

Отраслевые мероприятия 2021 22–28 августа

Международный военно-технический Форум «АРМИЯ — 2021» Россия, Московская область

www.rusarmyexpo.ru

13–15 сентября

Международная выставка «China Composites Expo» Китай, г. Шанхай

chinacompositesexpo.com/en

14–16 сентября

Международная выставка технического текстиля и нетканых материалов «Techtextil Russia 2021» Россия, г. Москва

techtextil-russia.ru.messefrankfurt.com

21–23 сентября

IV международная научно-практическая конференция «Российские и зарубежные технологии проектирования и строительства мостовых сооружений» Россия, г. Москва

fc-union.com/meropriyatiya

21 октября IX Форум «Композиты без границ» Россия, г. Москва

compositesforum.ru

5–8 октября

X Петербургский международный газовый форум (ПМГФ–2021) Россия, г. Санкт-Петербург

gas-forum.ru

18–21 октября

Выставка «ТЕХНОФОРУМ — Оборудование и технологии обработки конструкционных материалов» Россия, г. Москва

www.technoforum-expo.ru

26–28 октября

21-я Международная выставка оборудования для неразрушающего контроля и технической диагностики «NDT RUSSIA» Россия, г. Москва

www.ndt-russia.ru

26–29 октября

24-ая международная выставка химической промышленности и науки «ХИМИЯ — 2021» Россия, г. Москва

www.chemistry-expo.ru

3–5 ноября

Выставка композитных материалов и технологий «JEC Asia 2021» Южная Корея, г. Сеул

www.jec-asia.events

ноябрь

Международный форум «Ключевые тренды в композитах: наука и технологии» Россия, г. Москва

forum.emtc.ru

25–27 ноября

Eurasian Composites Show 2021 — выставка промышленных композитов Турция, г. Стамбул

www.eurasiancomposites.com

11 ноября

Форум «Переработка отходов» Россия, г. Москва

creon-conferences.com

19 ноября

V Всероссийская научно-техническая конференция «Полимерные композиционные материалы и производственные технологии нового поколения» Россия, г. Москва

conf.viam.ru

Наука Дмитрий Львович Старокадомский, к.х.н Экспериментально-технологический отдел конструкционных материалов № 13 Институт химии поверхности им. акад. А. А. Чуйко Национальной Академии Наук (Украина, г. Киев) Мария Николаевна Решетник Национальный Научно-Природоведческий Музей Национальной Академии Наук (Украина, г. Киев)

Влияние мезо- и микрочастиц кварцевого песка различного происхождения на физико-механические свойства эпоксидного композита для изделий строительного и декоративного назначения Работа посвящена актуальной теме получения удешевлённых эпоксидных материалов с высоким содержанием природного и строительного песка. В случае оптимизации рецептуры есть возможность получения конкурентных по цене многотоннажных композитов, причём с сохранением исходных эксплуатационных свойств или даже их улучшением. Цель работы — научно-практическое изучение влияния песка на прочность и химстойкость полимерных композитов. Для достоверности эксперимента взяты три типа песка, различающихся дисперсностью и происхождением, которым наполняли стандартный эпоксидный состав типа ЭД20+ПЭПА. Результаты. Определен ряд практически важных свойств композиционных материалов на основе эпоксидной смолы и песков различного типа и дисперсности (50 масс. %). Показано, что при незначительном снижении прочности при сжатии, наполнение способствует росту стойкости к истиранию и к набуханию в агрессивных средах. При этом образуются эстетичные удешевлённые (относительно стоимости ненаполненных полиэпоксидов) материалы с очевидной перспективой практического применения. Перспективы внедрения данных результатов довольно широки, поскольку охватывают как многотоннажные строительно-ремонтные отрасли, так и развитые сейчас мелкоремонтные сегменты (автосервис, музейная реставрация) и «хенд мейд». Вместе с тем данная работа только приоткрывает эти перспективы и может стать базой для дальнейшего научно-практического поиска.

Композитный мир | #2 (95) 2021

Наука

Рисунок 1. Схема получения наполненных композиций и полимерных композитов из них [19]

Введение Со времен открытия эпоксидной смолы великим русским химиком А. П. Дианиным [1] и особенно с момента промышленного использования эпоксидных смол предпринимаются неослабевающие попытки смешивать эту смолу с дешёвыми наполнителями [1–16]. Чему содействует и способность эпоксидной смолы отлично совмещаться почти со всеми дисперсными порошками. Мезо- и макронаполнители (кварцевый/стеклянный песок, лузга, опилки, полимерные порошки, шламы, стружки) — прикладное, но крайне востребованное направление материаловедения [1–17]. Это объясняется доступностью данных добавок (карьеры, отходы производства и другое). Песок различной дисперсности и чистоты по праву можно считать основным наполнителем композитов, особенно если учесть его объёмы потребления в строительстве. Фактически песок — это кварцевые искажённые микро- и мезосферы, хорошо встраиваемые в большинство полимеризующихся матриц, с существенной экономией объёма и массы связующего. Полимерные составы с разнодисперсными песком и кварцем [1–9], силикатами и промышленными отходами [9–18] используются для строительно-дорожных, промышленных и авиакосмических отраслей, а также повсеместно в кустарном производстве (изготовлении вещей ручной работы, реставрации и ремонте). В России и СНГ эти научно-практические направления разрабатывают и публикуют В. С. Аношкин [5], М. А. Гаврилов [11], А. С. Мостовой и другие [16, 17], Е. Г. Чеботарёва и другие [10], В. В. Сорокин и другие [18], Д. Л. Старокадомский [7, 8, 15], Ю. Данченко [12]. В технической и рекламной литературе, а также в Интернете немало заметок и рекомендаций по созданию и использованию эпокси-песочных систем, в основном для наливных полов и столешниц [1–4]. Есть такая информация в научно-популярной [1, 5] и научной литературе [6–18]. Главная цель наполнения А

эпоксидных и других полимерных композитов песком — удешевление и придание некоторых свойств, иногда даже в ущерб остальным.

Материалы и методы исследования В данной работе использовали 4 типа песка различной дисперсности и происхождения: 1. песок промышленный заводской производства ЧП «Старк» (stark.ua). Отличается красивым жёлтым цветом и сравнительно монодисперсен (средний размер частиц Р в пределах 100 ±50 мкм); 2. песок карьерный строительный (нижний пласт Остёрского промышленного карьера). Мелкодисперсный (Р в пределах 50 ±30 мкм); 3. песок донный речной (с проточной отмели реки Десна). Крупнодисперсный (Р в пределах 200±100 мкм), за счёт обилия включений разных пород имеет серый цвет; 4. микрокварц маршалит (производство город Харьков). Использовался для сравнения. Использование таких типов кварцевого песка дает хорошую информацию о возможном влиянии дисперсности на свойства эпоксидного композита (ЭК). Кроме того, с промышленной точки зрения важно знать, как могут различаться полимерные композиты при наполнении различными песками. Композиции замешивали так: в смолу добавляли песок, перемешивали и затем вводили отвердитель. Схема получения композиций представлена на рисунке 1. Проведены следующие испытания полученных композитов: а. на сжатие — ГОСТ 4651—2014 (ISO 604:2002, рис. 2). Испытаниям на сжатие подвергали образцы в форме цилиндра диаметром 6,5 мм и высотой 10–12 мм (на станке-прессе LouisShopper, Германия), изготовленных при 25°С и термообработанных. Трудность В

Рисунок 2. Схемы испытаний: А — на изгиб, В — на сжатие

Композитный мир | #2 (95) 2021

Наука не сразу, а после начала загустевания композиции после прибавления отвердителя. б. на изгиб — ГОСТ 56810—2015 (рис. 2). Для испытаний изготавливались пластинки размером 6×1×0,2 см. Их излом при изгибе осуществлялся на базе L = 3 см испытательной изгибной машины ДИ-1. По итогам испытаний рассчитана по формуле (1) прочность i. (1)

i = 3РL\2h2b, где: P —полученная нагрузка в кгс в масштабе 1 см=1 мм, L — длина базы излома равная 30 мм, h — толщина 2 мм, b — ширина образца равная 10 мм.

Модуль упругости при изгибе I был рассчитан по формуле (2): (2)

I = PL3\4bh3W, где W — перемещение в масштабе 1 см = 20 мкм.

в. на истирание. Истирание композитов измеряли по изменению массы образца после протирания образца наждачной бумагой Р180 100-кратным циклеванием при диаметре циклевального пути 5 см. Стойкость к истиранию Т рассчитывали по эмпирической формуле (3): , Рисунок 3. Фотографии полученных образцов (Сверху вниз: без наполнителя, с карьерным песком, донным песком и песком промышленным заводским производства ЧП «Старк»)

изготовления образцов заключалась в оседании тяжёлого песка-наполнителя на нижнюю поверхность кубической формы, что создавало сильную неоднородность распределения наполнителя. Чтобы этого избежать, разлив по формам осуществлялся

карьерный

(3)

где: — соотношение плотностей наполненного и ненаполненного полимеров, Х — величина истирания. г. на химстойкость. При испытаниях стойкости к действию агрессивных жидкостей линзовидные таблетки-образцы помещали в смесь ацетон-этилацетат или

донный

заводской

Рисунок 4. Микроскопия наполнителей и композиций с ними. Увеличение в 100 раз (длина экрана равна 700 мкм)

Композитный мир | #2 (95) 2021

Наука

донный, ×40

заводской, ×40

Рисунок 5. Микроскопия песков–наполнителей. Увеличение в 40 раз (длина экрана равна 700 мкм)

20% азотную кислоту. Изменение массы фиксировали гравиметрически в % увеличения веса. При этом время до перехода во вспененное состояние (в азотной кислоте) принималось как «время жизни» образца.

Результаты и их обсуждение Визуально полученные композиты различаются оттенками цвета, причём при малых толщинах они полупрозрачны (рисунок 3). На рисунке 4 видно, что средний размер частиц песков составляет 0,3–1 мм. По виду это силикатные искажённые мезосферы. На фотографиях, представленных на рисунке 5, можно увидеть, что карьерный и донный песок могут содержать негладкие частицы (очевидно включения минералов). Наибольшим размером и однородностью обладают частицы заводского песка, очевидно из-за применения к ним фильтрации\просеивания. В меньшей мере, но однороден и донный песок, что можно объяснить его самофильтрацией. Наибольшей разнородностью характеризуется карьерный песок, что вполне логично (нет никакой фильтрации). Возможности песков для увеличения рабочего

объёма полимеризующейся композиции хорошо видны из таблицы 1. Как видим из данных, приведенных в таблице 2, после наполнения прочность при сжатии снижается ощутимо. Наименее подвержен снижению прочности композит с самым мелкодисперсным песком (карьерным), а самый грубодисперсный (донный) даёт самый низкий показатель нагрузки сжатия. Та же картина — при испытаниях на изгиб. Эти результаты не подтверждают предположения о структуризации эпоксиполимера мезомикродисперсным кварцем – что вполне ожидаемо из-за сравнительно большого размера его частиц. В то же время введение песка должно дать эффект при оценке истирания (поскольку песок — абразивный материал). Действительно, после наполнения стойкость к истиранию возрастает заметно — в 1,5–1,7 раза, что важно в строительстве и индустрии наливных полов. Сжатие приводит к деструкции наполненных композитов по продольным и диагональным (линии Чернова-Людерса) линиям. Это отличает их от ненаполненного полимера, разрушающегося в основном пластично, с растрескиванием на мелкие фрагменты на финальной стадии (рисунок 6).

Таблица 1. Сравнительный объём (к 10 мл наполняемой эпоксидной смолы, взятой за 1) композиции при разных процентах наполнения песком и микрокварцем Процент наполнения (в скобках — соотношение смола : песок) 0% ненаполн.

10 масс. % (9:1)

25 масс.% (3:1)

50 масс. % (1:1)

66 масс. % (1:2)

75 мас% (1:3)

80 масс. % (1:4)

Донный

1,1

1,2

1,5

2,5

Карьерный

1,1

1,2

1,4

1,9

2,4

2,8

Заводской

1,1

1,2

1,4

1,9

2,4

2,9

Микрокварц

1,1

1,3

1,7

2,2

2,4

Композитный мир | #2 (95) 2021

Наука Таблица 2. Механические показатели полученных образцов Сжатие, нагрузка на кубик 1*1*1,5 см (ГОСТ), МПа

Сжатие С, нагрузка на столбик диаметром 7,5 и высотой 12±1 мм, кгс

Модуль упругости при сжатии, 10³кгс\см²

Без наполнителя

125 (100%)

275

12,5

Заводской

100 (80%)

290

12,8

97 (78%)

250

12,8

Карьерный

106 (85%)

265

13,7

Микрокварц

—

260

—

Донный

Масса цилиндрического образца d=6,5 мм, h=12 мм Без наполнителя 40

Заводской

Донный

Карьерный

Изгиб, прочность (кгс\мм², оценочно) Без наполнителя

Истирание (мг и мм) 12

8 мг и 2,1 мм

100%

Заводской

3 мг и 0,8 мм

—

Донный

—

3 мг и 0,9 мм

—

Карьерный

2 мг и 0,7 мм

—

Микротвёрдость (Н), при погружении полусферы 10 мкм (оценочно) Без наполнителя

При погружении 20 мкм 100

При погружении 40 и 50 мкм

200

400 и 450

Заводской

200

300

500 (Деструктирует)

Донный

200

300

500 и 550

Карьерный

200

400

500 и 600

Микрокварц

300

400

500

Влияние песка на стойкость ЭК в агрессивных средах также иногда зависит от типа песка. В целом, наполнение даёт рост стойкости к набуханию в ацетоне. В отдельных случаях (карьерный песок, таблица 3) наблюдается и рост стойкости к деструкции. Из данных, приведенных в таблице 3 и рисунке 5, видно, что наполнение песком даёт снижение активности набухания на начальных стадиях. В отдельных случаях (карьерный песок) наполнение даже полностью устраняет деструкцию образца, неизбежную для ненаполненных и многих наполненных эпоксидов. В азотной кислоте химстойкость зависит от типа и дисперсности песка, однако стабильных закономерностей не было выявлено (таблица 4). Можно сказать только, что подобным наполнением иногда удаётся усилить стойкость к набуханию в кислоте.

Заключение 1. На примере кварцевых песков видно, что образуются эстетичные (красивые) и очень стойкие к истиранию, но менее прочные в плане сжатия и изгиба композиты. 2. Наполнение песком в ряде случаев способно усилить стойкость композитов к агрессивным воздействиям, в частности к ацетону и азотной кислоте. 3. Данные материалы могут с успехом применяться в индустрии наливных полов и отраслях, требующих большие объёмы удешевлённых полимерных компаундов.

Стойкость.к истиранию цилиндров(% к Н)

Композитный мир | #2 (95) 2021

Рисунок 6. Вид образцов, разрушенных тестом при сжатии кубического образца (на сколах наполненных композитов видны диагонали Чернова-Людерса)

Наука

Исходный вид

0,17 суток в ацетоне

1 день в ацетоне

2 дня в 20% HNO₃

Рисунок 7. Вид композитов с 50 масс. % песков: исходные композиты (0); после 0,17-1 дня выдержки в ацетоне; и после 2 дней в 20% HNO₃. Таблица 3. Набухание и стойкость в ацетоне композитов: ненаполненного и с 50 мас% песка различного типа Длительность погружения, сутки

Ненаполненная эпоксидная матрица

ЭК с карьерным песком

ЭК с донным песком

ЭК с заводским песком

0,17

12,7

10,0

5,4

4,0

25,9

14,2

7,4

5,1

Образец распался

26,5

Образец распался

—

26,5

—

Таблица 4. Набухание (%) в 20% азотной кислоте Время выдержки, сутки

Ненаполненная эпоксидная матрица

ЭК с карьерным песком

ЭК с донным песком

ЭК с заводским песком

0,0

2,2

0,8

1,7

0,8

2,2

0,8

1,7

0,8

2,7

3,0

3,4

2,2

4,8

5,0

4,2

2,2

6,4

10,0

10,2

6,4

Композитный мир | #2 (95) 2021

Наука

Литература 1. Старокадомский Д. Л., Длинный век эпоксидки // Наука и жизнь. — 2018. —№1. — С. 66–71. 2. Полимерная композиция для гидроизоляции тротуаров, мостов «Силол — тротуар». — URL: https://formasil.com.ua/p1019567951-polimernayakompozitsiya-dlya.html 3. Эпоксидная смола и кварцевый песок // Сайт компании KOLOLIT Наливные Полы. — URL: https:// skololit.ru/articles/epoksidnye-poly/epoksidnayasmola-i-kvartsevyy-pesok/ 4. Сверхпрочные полы с цветным кварцевым песком. — URL: https://polymerbeton.uaprom.net/ p246462242-sverhprochnye-poly-tsvetnym.html 5. Аношкин В. С., Физико-механические свойства биостойких полимерных композитов, наполненных кварцевым песком // Огарёв-Online. — 2015. — №18 (59). — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/fizikomehanicheskie.-svoystva-biostoykih-polimernyhkompozitov-napolnennyh-kvartsevym-peskom. 6. Ahmad, T., Studying the Effects of Adding Silica Sand Nanoparticles on Epoxy Based Composites / T. Ahmad, O. Mamat, R. Ahmad // Journal of Nanoparticles -— Nano/Microstructured Materials: Rapid, Low-Cost, and Eco-Friendly Synthesis Methods (Special issue). — 2013. — URL:https://doi.org/10.1155/2013/603069. 7. Старокадомский Д. Л., Некоторые особенности набухания фотополимерных композитов с различным содержанием высокодисперсного кремнезёма // Пластические массы. — 2008. — № 2. — С. 33–36. 8. Starokadomsky, D., Effect of sand particles on strength and resistance of epoxypolymer composite materials / D.Starokadomsky, D.Rassokhin, M.Reshetnyk, L.Kokhtych. // GLOBUS. — 2020. — №8(54). — P. 26–30. 9. Lee, E.J., Hybrid waterproofing polymer-modified asphalt filled with carbon fiber and inorganic materials / Lee E.J., Lee J.H., Lim K.H. // Polymer (Korea). — 2020. — URL: DOI:10.7317/pk.2020.44.1.1. 10. Чеботарева Е. Г., Композиты на основе модифицированных эпоксидных олигомеров с высокими эксплуатационными характеристиками / Чеботарева Е. Г., Огрель Л.Ю. // Фундаментальные исследования. — 2007. — № 12 (часть 2). — С. 339–340. 11. Гаврилов М. А., Oсобо плотные эпоксидные композиты на основе отходов производства. — Пенза: ПГУАС, 2014. — 132 с. 12. Danchenko, Y., Research of the intramolecular interactions and structure in epoxyamine composites with dispersed oxides / Danchenko Y., Andronov V., Barabash E. [и др.] // Eastern European Journal of Enterprise Technologies. — 2017. — 6 (12). — P. 4–12. — URL: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118565 13. Ary Subagia, I. D. G. Mechanical performance of multiscale basalt fiber-epoxy laminates containing tourmaline micro/nano particles / Ary Subagia, I. D. G., Tijing, L. D., Kim, Y. [и др.] // Composites (B:Engineering). — 2014. — Vol.58. — P. 611–617. — URL: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.10.034 14. Kim, D., Surface modification of MMT and its effect on fatigue and fracture behavior of basalt/epoxy based

Композитный мир | #2 (95) 2021

composites in a seawater environment / Kim D., Mittal G., Kim M., Kim S., YopRhee K. // Applied Surface Science. — 2019. — URL: https://doi.org/10.1016/j. apsusc.2018.12.127 15. Старокадомский Д. Л., Физико-механические свойства и микро-наноструктура эпоксидных композитов, наполненных гипсом, мелом и цементом // Композиты и Наноструктуры. — 2018. — Том10, № 1(37). — С. 39–51. 16. Mostovoy, A. S., Effect of Finely Dispersed Chromite on the Physicochemical and Mechanical Properties of Modified Epoxy Composites / А. S. Mostovoy, A. S. Nurtazina, I. N. Burmistrov, Y. A. Kadykova, // Russ. J. Appl. Chem. — 2018. — 91. — P. 1758–1766. — URL: https://doi.org/10.1134/S1070427218110046. 17. Mostovoi, A. S., Controlling the Properties of Epoxy Composites Filled with Brick Dust. / A. S. Mostovoi, E. A. Kurbatova E.A. // Russ. J. Appl. Chem. — 2017. — 90(2). — P. 267–276. — URL: https://doi.org/10.1134/ S1070427217020173 18. Сорокин В. В., Новые полимерные композиты на основе эпоксидной смолы, наполненной техногенными отходами / В. В. Сорокин, О. Н. Шарапов, Н. М. Шунькин, Н. Ю. Кирюшина // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. — 2019. — №6. — С. 8–13. 19. Mostovoy, A., Epoxy nanocomposites reinforced with functionalized Carbon Nanotubes / А. Mostovoy, A. Yakovlev, V. Tseluikin, M. Lopukhova. // Polymers. — 2020. — N.12. — P. 1816 –1821. — DOI:10.3390/ polym12081816.

Материалы для производства композитных изделий: Смолы и отвердители

Разделительные составы

• Полиэфирные и винилэфирные смолы • Эпоксидные смолы • Гелькоуты • Трудногорючие решения • Наполнители и пигменты • Отвердители

• Грунты для форм • Очистители для форм • Полупостоянные разделители

Армирующие материалы

• Смолы и гелькоуты • Скинкоуты • Модельные пасты • Закладные элементы и расходники

• Ровинги • Стекломаты и вуали • Стеклоткани • Углеткани • Мультиаксиальные ткани • Препреги

Оборудование для RTM и инфузии

ООО Банг и Бонсомер, Москва

Материалы для производства оснастки

Адгезивы и клеи • Полиэфирные пасты • ММА клеи • Крепёжные элементы

ЧАО Банг и Бонсомер, Киев

ООО Банг и Бонсомер, Москва Отдел композиционных материалов Отдел композиционных материалов Отдел композиционныхТелефон: материалов Телефон: +7 (495) 258 40 40 доб. 116 +380 44 461 92 64 Факс: +7 (495) 258 40 39 Факс: +380116 44 492 79 90 Телефон: +7 (495) 258 40 40 доб. e-mail: rus-composites@bangbonsomer.com e-mail: composites@bangbonsomer.com e-mail: rus-composites@bangbonsomer.com