Прогрессивные технологии находят применение в любой отрасли и судостроение не является исключением. В этой статье собраны 7 основных направлений технологического развития кораблестроения на ближайшее десятилетие.
Технологии беспилотного управления судном
Говорят, что тонущий корабль последним должен покидать капитан, но это утверждение уже не актуально для судна компании Hushcraft, на борту которого вообще нет моряков. В мае беспилотный алюминиевый корабль высотой 12 метров пересек Ла-Манш и успешно выполнил задачу доставки устриц из Великобритании в Бельгию.
Небольшой грузовой катер работает на электрогенераторах и дизельным двигателе, а глазами судна является множество тепловизионных и видеокамер. Приближающиеся корабли получают сигнал автоматической идентификационной системы о наличии беспилотника, причем за его отправку тоже отвечает компьютер, а не человек.
Преимущества использования подобных плавательных средств для доставки грузов заключаются в экономии денег на камбузе, полном отсутствии вероятности гибели моряков или захвата их пиратами. Также беспилотные корабли могут применяться для нужд военного флота.
Идея судна без экипажа столкнулась с массой небезосновательной критики, касающейся сбоев GPS-систем и ответственности за аварии. Если отключение навигации по GPS не составит большой проблемы для опытного капитана, то корабль от Hushcraft может стать причиной аварии или просто потеряться на бескрайних просторах океанических вод, принеся тем самым большие убытки. В современном мире новости о заблудившихся кораблях воспринимаются с удивлением, однако это происходит регулярно. Всего два месяца назад случился массовый сбой GPS-систем, из-за которого более 7000 судов заблудились и были вынуждены возвращаться к управлению по старинке.
Полимерные композитные материалы
Корабли постоянно нуждаются в более легких материалах, так как они повышают эффективность расхода топлива, уменьшают стоимость производства и значительно снижают траты на эксплуатацию. Чем легче судно, тем больше топлива оно может вместить. Благодаря легкости полимерных материалов катера далекого плаванья смогут дольше находится на воде без необходимости делать дополнительный крюк на заправку.
Применение в судостроении нашел тонкий лист, состоящий из углеродных нанотрубок (УНТ). Лист из УНТ в сравнении со сталью весит в 10 раз меньше, что не мешает ему быть в 500 раз прочнее. Однако добиться таких показателей возможно только с применением композитных материалов. Полимерные композиты значительно облегчили работу инженеров-конструкторов, так как свойства этих материалов сочетают прочность и химическую инертность к влажности и температуре. Кроме того, композиты отлично поглощают звук, вибрацию и радиоволны. Последнее свойство особенно полезно для кораблей военного назначения, включая подводные лодки.
Технологии российского кораблестроения уже несколько лет применяют нововведения в производстве мультиаксиальных и разделительных тканей, герметизирующих жгутов и сеток для распределения смолы. Лидерами в этой отрасли являются «Композитный кластер Санкт-Петербурга» и «Объединенная судостроительная корпорация».
3D-печать
Аддитивные технологии позволяют печатать изделия из высокопрочной стали и титана быстрее и дешевле. Главное преимущество 3D-принтера в том, что он способен в кратчайшие сроки напечатать изделие формой, которое невозможно получить любым другим методом. В России этим направлением занимается Ленинградский университет и питерская "Корабелка". Благодаря взаимодействию 3D-печати и уникальных свойств композитных материалов инженеры «Корабелки» смогли построить корпус из стеклопластика длиной 79 метров и высотой борта 8 метров, выполнив всю работу в одну заливку.
Использование 3D-принтеров может быть полезно для быстрой замены поломанной части судна. Уже существуют сертифицированные гребные винты, выполненные с помощью аддитивных технологий. Компания Navantia реализовала проект под названием 3DCABINS, в рамках которого были напечатаны модульные туалеты и вентиляционные решетки, особенностью которых стал легкий вес и низкая цена производства.
Автономные судна
В последние годы растет количество парусных яхт, которые используют солнечные батареи и другие возобновляемые источники энергии. Инженеры вспомнили, что первоначальной движущей силой корабля был ветер и создали карбоновые мачты с автоматическим управлением паруса без участия человека. Такие парусы обладают возможностью рекуперации (повторного использования) силы ветра с помощью двух тяговых управляемых двигательных установок, работающих в режиме генерации. Данные установки питают яхту 500 киловаттами электроэнергии.
Уже несколько лет самым большим в мире кораблем на солнечной энергии остается MS Turanor PlanetSolar. В прошлом году катамаран весом 100 тонн завершил кругосветное путешествие, показав всему миру актуальность использования солнечных батарей, которых на его борту установлено общей площадью 537 квадратных метров.
Робототехника
Современные методы робототехникисущественно снижают травматизм при сварке, в том числе подводной. Судостроительная отрасль тесно взаимосвязана со специфическими сварочными работами: сварка титана толщиной больше 110 мм, сварка конструкций, выдерживающих погружение на глубину до 12 км и т.д. Учитывая невысокую популярность данной профессии среди молодежи, наблюдается нехватка квалифицированной рабочей силы, что в очередной раз заставляет инженеров рассматривать применение робототехники.
Лидером в данной отрасли можно смело называть южнокорейский завод Geoje, который еще в 2014 году заменил 68% человеческого труда на верфях роботами. Применение нашли не только строительные манипуляторы, но и обслуживающие роботы-пауки для чистки труб от ржавчины и дальнейшей покраски. Также применяются разные виды экзоскелетов для облегчения физического труда человека.
Конструкция судна без балласта и СПГ
Балласт необходим любому судну для обеспечения устойчивости, но управление балластными водами сильно ужесточилось в сентябре 2017 года, когда международная конвенция обязала все суда, построенные после этой даты, оснащать системой очистки балластных вод. Технология очистки дорогая, поэтому инженеры стали смотреть в сторону судов без балласта.
Компания Hyundai Mipo Dockyard в прошлом году представила проект бункеровочного газовоза, устойчивость которого обеспечивается за счет оптимизации формы корпуса и обводов судна, не имея балласта вовсе. Из-за особенностей конструкции машинное отделение газовоза будет расположено в носу судна, а не в кормовой части, как это бывает обычно.
Движущей силой судна станут двигатели на сжиженном природном газу (СПГ) – еще один новый тренд кораблестроения, который задала международная морская организация для борьбы с выбросами углекислого газа в атмосферу. В двигателях на СПГ выброс CО2 сокращается на 20-25% в сравнении с дизельными аналогами.
Активные разработки в этом направлении ведут компании Wartsila, MAN Diesel & Turbo, но лидерство забрала компания Deen Shipping. Она первой разработала танкер-химовоз на СПГ мощностью 6100 тонн, хотя 20% мощности танкера все еще обеспечивается дизельным топливом.