Квантологосы в отечественном судостроении

Представитель НИКСа стал участником форума «Инженеры будущего», организованного в июле 2020 года Союзом машиностроителей России. Предлагаем вниманию неограниченного круга читателей nix.ru отчет о докладе советника президента Объединенной судостроительной корпорации (ОСК) Дмитрия Колодяжного, который неожиданным образом приведет нас на выставку современного искусства в Эрмитаже.

Доклад Дмитрия Колодяжного назывался «Перспективы развития судостроительных технологий». По сути, это была лекция общеобразовательного характера, в которой советник президента ОСК рассказал, что будущее отечественного судостроения связно с цифровизацией, лазерной резкой и сваркой, 3D-печатью, композиционными материалами, сверхпроводимостью и прочими модными инновациями по списку. По словам Колодяжного получалось, что многое из перечисленного уже чуть ли не реальность, в которой живет ОСК. Мы решили взять небольшой фрагмент его выступления и посмотреть, что скрывается за этой реальностью.

Особо заинтересовала информация о крепеже из композиционных материалов. Стеклопластик и углепластик давно применяются в судостроении в качестве материала корпусов и надстроек. Пластики – это вдвое меньший вес конструкции, немагнитность, радио- и акустическая прозрачность, улучшенные теплоизоляционные свойства. Есть пластики, которые не только не ржавеют, но и не обрастают водорослями и моллюсками. Их даже красить не надо. Разумеется, эти свойства давно привлекли к композитам внимание судостроителей. Например, самый большой в мире композитный носовой обтекатель для американских атомных подлодок класса «Огайо» имеет диаметр 10,3 м и массу 20 т. Но композитные болты и гайки на флоте – относительно новое направление.

«Композитный крепеж – это наш новый проект, который вместе с Минпромторгом мы реализуем при помощи нашего партнера – Института высокомолекулярных соединений Российской академии наук, – рассказывает Дмитрий Колодяжный. – Уже сейчас мы получаем болты, гайки и шпильки, которые по механическим свойствам очень близки к металлическим. Основная проблема – это грамотно вводить волокна, которые при полимеризации связующего будут создавать плотное изделие по всей его длине. Ведь резьба – это концентратор напряжений. Мне кажется, что сейчас наука зашла достаточно далеко и в ближайшем будущем крепеж, десятки тонн которого мы используем на кораблях и судах, будет меняться на композитный. Я считаю, что в ближайшее время композитный крепеж будет вытеснять дорогой немагнитный крепеж, если говорить о военной области, а также различный крепеж, который у нас и ржавеет, и требует в некоторых случаях смазки, для гражданского судостроения».

Чтобы выяснить, насколько далеко зашла наука в этом вопросе, пришлось обратиться к материалам Института высокомолекулярных соединений (ИВС), расположенного в Санкт-Петербурге. Выяснилось, что для болтов и гаек в ИВС используются полимеры, армированные базальтовым волокном (его получают из расплава базальтовых пород). По словам директора ИВС Сергея Люлина, использование минеральных волокон вместо углеродных отличает отечественный материал от зарубежного. Характеристики отечественной полимерной матрицы также превышают зарубежные аналоги, хотя она и дороже. Однако в целом крепеж из такого материала в пять раз легче и значительно дешевле стального. Металлическая шпилька из специальных сортов стали стоит около 500 руб., а из базальтопластика – меньше 200 руб.

Заказчиком этой разработки выступил Средне-Невский судостроительный завод – единственная в мире верфь, способная создавать монолитные стеклопластиковые корпуса длиной до 80 м. Именно здесь выпускают тральщики проекта 12700 с самым большим в мире монолитным стеклопластиковым корпусом (на фото выше). Уже построено три таких корабля. Ожидается, что будут построены еще 30. Для минного тральщика очень важно иметь полностью немагнитный корпус. Желательно с немагнитным крепежом. Разработкой последнего и занимается ИВС по заказу Средне-Невского завода.

Каковы же успехи? Отчасти об этом можно судить по данным презентации профессора Хосе Марии Кенни, с которой он выступил на авиасалоне МАКС-2017. Господин Кенни – итальянский ученый аргентинского происхождения, с 2014 года по мегагранту возглавляющий одну из лабораторий ИВС. О важности этой лаборатории говорит хотя бы тот факт, что директор института работает в ней заместителем профессора Кенни. Что касается важности самого профессора, то достаточно сказать, что гостями на праздновании его 60-летия в Буэнос-Айресе были президенты Аргентины и Италии.

Судя по приведенным в презентации результатам испытаний (см. слайд выше), до того, чтобы «базальтовые» шпильки оказались близки по механическим свойствам к стальным, еще пару лет тому назад было далеко. Хотя теоретически прочность базальтопластика практически такая же, как и у стали, на практике композитные детали разрушались при нагрузках в три-четыре раза меньших: 72 и 102 Мпа против 320. Причина – неравномерная плотность композита. В презентации делается вывод о необходимости доработки технологических режимов производства.

Не исключено, что данные из презентации 2017 г. устарели и прочность базальтопластика на растяжение сейчас удалось повысить хотя бы в лабораторных образцах. Хотя слова представителя ОСК о том, что «основная проблема – это грамотно вводить волокна, которые при полимеризации связующего будут создавать плотное изделие по всей его длине», свидетельствуют о том, что поднятый в презентации вопрос по-прежнему актуален. Как бы то ни было, но при ИВС в сентябре 2019 г. уже открылся Центр химии материалов для судостроения с опытным производством композитного крепежа.

Попались и другие интересные новости. Например, объявление о необычной выставке, которую в феврале 2019 года организовал институт совместно с Эрмитажем в здании Главного штаба. Ее экспонаты представляли собой фантасмагорические установки, созданные из старых приборов. Но главное тут не они, а пояснения к ним.

Вот, к примеру, какой надписью снабжен объект под названием КСУГРАВ, квантово-совковый улавливатель гравитационных волн (на фото выше): «Основная установка КСУГРАВа содержит плечо для совков коромыслового типа длиной около 1,5 метров, ПСОКОТ. Из-за всеобщего варварства ПСОКОТ, изобретенный несколько веков назад в древних российских научных центрах, долгое время использовался малограмотными сельскими жителями в перевернутом виде. Только в 2013 году, после объединения Российской академии наук и Российской академии сельскохозяйственных наук, а также существенного увеличения уровня государственной поддержки научных исследований и принятия первоочередных мер по повышению престижа научных специальностей, был введен в действие закон N 253-ФЗ от 27.09.2013г., прямо запрещающий использование ПСОКОТа для переноса воды в сельской местности».

Среди прочих экспонатов есть ФГУП, функциональный гибрид ученого с прибором, управление которым «осуществляется вербально через приемник голосовых команд, что соответствует наиболее современным требованиям цифровой экономики». Есть «тараканник» для подключения новых устройств к нейронной сети, «принцип работы которого составляет государственную тайну». Есть квантовый компьютер КВАК, «не имеющий аналогов в мире». Есть даже переносной коллайдер для варки кварк-глюонной каши, «праматерии, ставшей основой нашего мира» (коллайдер можно увидеть на фото в начале статьи).

Не смешно? О том, что эта выставка организована не только для смеха, говорит факт, что на ее открытии присутствовали как директор Эрмитажа Михаил Пиотровский, так и директор ИВС Сергей Люлин, заявивший следующее: «Мы хотели подшутить над собой, подшутить над той ситуацией, которая иногда не очень благоприятно складывается в нашей науке».

Какое все это имеет отношение к композитному крепежу для ОСК? К счастью, пока никакого, хотя практика превращения разработок отечественных НИИ в квантологосы имеет давнюю традицию. Надеемся, что российский базальтовый болт не станет в будущем экспонатом подобной выставки.

Холдинг НИКС – это сеть из более чем 100 магазинов цифровой техники по всей России; это инжиниринговый центр по проектированию высокотехнологичных производств «Проектмашприбор», на 75% принадлежащий компании НИКС и на 25% – Госкорпорации «Ростех»; это нанотехнологическая лаборатория, в стенах которой разработаны и изготовлены сканирующие туннельные микроскопы, исследуется квантовый электронный транспорт в металлических наноструктурах, ведутся работы по квантовым вычислениям; это агропромышленный комплекс «Тюринский» площадью 19 800 га в Тульской области, который по производительности труда сопоставим с немецкими фермерскими хозяйствами.

Читайте также:

Что будет, если в открытом космосе отстегнется перчатка

Так кто же просверлил «Союз-МС-09»?

В шесть раз тверже алмаза? Легко!

Как китайская наука проявила небывалую твердость.

Какая сила обрушила крышу СКК «Петербургский»

Ум человеческий ограничен, зато глупость беспредельна.