Материальный мир

Первый синтетический пластик — бакелит — был получен Лео Бэкеландом в далеком 1907 году. Несложное производство, относительно низкая стоимость, универсальность применения и множество вариаций позволили пластику моментально набрать популярность во многих областях. Но его век постепенно подходит к концу, и на смену приходят другие материалы.

Видимый прогресс яхтенной индустрии сегодня обеспечивает свобода в отношении дизайна и продиктованное расцветом электроники тотальное доминирование «цифры», однако рано или поздно нам придется менять сталь, алюминий и стеклопластик на что-то другое. По некоторым прогнозам, пластик закончится вместе с нефтью, а запасы алюминия и железа иссякнут уже в нашем веке, что неминуемо повлечет рост цен на изделия из них. Хотя у алюминия и стали высокая степень переработки (60 и 70% соответственно), вторсырья все же недостаточно, чтобы полностью закрыть потребности в этих материалах и сейчас, и в будущем: в наши дни из переработанного металла производится лишь треть изделий.

  • LignoTUBE — прочные тонкостенные трубки из шпона диаметром 20–120 мм

Ежедневно на Земле рождается около 250 000 человек, при этом в мире преобладают страны, которые потребляют больше материальных ресурсов, чем способна воспроизвести планета. Сохранение экологического баланса — не единственный повод для перехода на новые материалы с восполняемым ресурсом. Существуют как минимум еще две причины: во‑первых, с помощью инноваций в этой сфере можно решать целый ряд насущных инженерных проблем, а во‑вторых, новые материалы, как новая одежда, создают ощущение положительных перемен и формируют окружение, благотворно влияющее на человека.

Все, что пожелаете

Заглянув на сайт компании MaterialDistrict, где создана, пожалуй, одна из самых интересных открытых баз по этой тематике, поражаешься тому, какие продукты порой находят применение в качестве строительных и отделочных материалов. Спрессованные газеты, раковины моллюсков, слоевища водорослей, яичная скорлупа, мицелий, табачные листья… Можно встретить и такую экзотику, как искусственная кожа из грибов или фруктов, биопластик из отходов сыроварения или композиты на основе ореховой скорлупы.

Вы задумывались о том, чтобы использовать для отделки кухни панели из… кофе? «Голландцы пьют кофе больше всех в Европе: 50 кг в год на человека, — рассказывает Элс Зейлстра, креативный директор компании MaterialDistrict. — Извлекая из зерен вкус, мы выкидываем жмых, но если его высушить и смешать с биоразлагаемой полимерной смолой, то получается отличный материал, который к тому же сохраняет аромат кофе. Или, например, манго — ежедневно в мире выбрасывают огромное количество этих фруктов из-за того, что на них появляются черные точки; а ведь из манго получается прекрасная экологичная кожа».

  • Композитные стеклянные панели Sensitile со сложной внутренней структурой идеально подходят для различного рода перегородок

  • В качестве отделочного материала с выраженной текстурой может выступать окрашенная кожа лососевых рыб

Большинство из представленных на MaterialDistrict решений, в том числе экзотических, уже давно вышло из стадии разработки, и наибольший интерес для консервативной яхтенной отрасли представляют композитные материалы на основе древесины. Если обычное дерево в форме цельных фрагментов стволов огнеопасно и ведет себя непредсказуемо при изменении влажности, то из композитной древесины в наши дни возводят даже небоскребы. Так, многослойный брус из псевдотсуги (Дугласовой пихты) с крестообразной укладкой слоев оказывается в 3,5 раза прочнее стального, и если горит, то медленно и предсказуемо. Ряд верфей уже предпринимает попытки замены исчезающего и дорожающего тика ацетилированным деревом: обработка быстрорастущих сортов мягкой древесины в нетоксичной концентрированной уксусной кислоте почти на полвека предохраняет ее от тлена.

Еще одно перспективное направление — гигантский бамбук: он вырастает до 20 метров всего за 4 года, и материалы из этого растения все шире используются в декоративных и других целях. Так, потолок в четвертом терминале мадридского аэропорта Barajas покрыт бамбуковым ламинатом общей площадью 200  000 кв. м; автоконцерны оформляют бамбуком интерьеры моделей премиальных брендов, а в Амстердаме готовятся к замене металлических дорожных знаков на бамбуковые.

  • Экологичная, водонепроницаемая, устойчивая к воздействию окружающей среды искусственная кожа из силикона

  • Гибкое покрытие Acoustic Wool Felt Flex состоит из валяной подложки (100% шерсти) и шпона Plexwood, которые обеспечивают высокую шумоизоляцию

  • Панели Oesterplat представляют собой искусственный мрамор с включениями устричных раковин

«Я верю в будущее конструкционных материалов на основе бамбука, — говорит Элс Зейлстра. — После определенной обработки он не подвержен гниению, не поддерживает горение и устойчив к влаге. Прессованный бамбук тверже самой твердой древесины, при этом он не превращается в пластик, а его эксплуатационные характеристики многократно улучшаются. Из прессованного бамбука уже сегодня можно строить яхты и здания».

Другой интересный экологичный материал — пробка. Поставляется она преимущественно из Португалии, где от производства затычек для винных бутылок зависело благосостояние множества людей. С появлением и распространением пластиковых и винтовых пробок производство пришлось перепрофилировать, и сейчас из коры пробкового дуба изготавливают палубное покрытие, изоляционные материалы и даже текстиль.

Элс Зейлстра, креативный директор MaterialDistrict:
Что касается использования стеклопластика для производства яхт, то пока очень сложно найти альтернативный материал с такими  же качествами, а главное — ценой. Поэтому остается ждать, когда его запретят или придумают недорогую экологичную замену. Биопластик пока слишком дорог, кроме того, верфи привыкли работать со стеклопластиком, и пока большинство людей покупают такие лодки, они не станут переходить на что-то новое и неизвестное.

Одним из самых ярких примеров отказа от стеклопластика в пользу современной древесины выступает уникальный парусник Foggy, построенный по дизайну знаменитого архитектора Фрэнка Гэри на американской верфи Brooklin Boat Yard в 2015 году. В основе этой яхты лежит модель Frers 74, а ее корпус представляет собой композит на пенопластовой основе, покрытый деревом высочайшего сорта и снабженный множеством титановых и углепластиковых элементов. Его наружная обшивка состоит из двух склеенных под вакуумом диагональных слоев канадского красного кедра, толстого слоя западной лиственницы и слоя ламинированных с помощью инфузии биаксиальных карбоновых волокон.

Be Smart!

Отдельную группу составляют так называемые умные материалы, заметно изменяющие свои свойства под воздействием факторов окружающей среды. В аэрокосмической и автомобильной отраслях давно проводят исследования покрытий, способных «заживлять» поврежденные конструкции из обычных изотропных материалов вроде стали и алюминия, что, разумеется, актуально и в судостроении.

Инновационные фотогальванические краски способны превратить поверхность надстройки в одну большую солнечную батарею, заменив собой не всегда вписывающиеся в дизайн панели. Следующий шаг — термоэлектрические покрытия на основе теллурида висмута, переводящие тепловую энергию в электричество, которые могут взять на себя часть задачи по энергообеспечению судов в регионах с жарким климатом, где летом темные поверхности могут разогреваться до +50 °C и более. Наконец, заставить производить электричество можно не только надстройку, но и корпус. Для этого необходимо интегрировать в его покрытие пьезоэлектрические ячейки, которые будут вырабатывать энергию от ударов волн. Конечно, такой способ не позволит покрыть все потребности судна, но при грамотно спроектированной системе может, например, поддерживать работу аварийного навигационного оборудования в случае блэкаута в штормящем море.

Облегчить жизнь экипажу, вынужденному постоянно надраивать яхту, могут самоочищающиеся покрытия, в составе которых присутствует диоксид титана, хорошо известный художникам по белому пигменту Titanium White. Будучи одним из наиболее эффективных фотокаталитических агентов, при облучении светом в присутствии водяных паров он катализирует реакции окисления с участием гидроксильных радикалов и супероксидных анионов, в результате чего при комнатной температуре образуются углекислый газ и вода. Эта умная и не требующая ухода защита поможет бороться с пылью, солью, плесенью и маслосодержащими загрязнениями, особенно на стеклянных поверхностях.

Другой значительный тренд — материалы, которые излучают или трансформируют свет. Некоторые из них опираются на эффект полного внутреннего отражения, который широко используется в волоконной оптике. Так, например, трубки из полиметилметакрилата, заключенные в какую-либо матрицу или организованные сами по себе, способны захватывать свет из освещенной зоны и проводить его в тень без использования энергии. Похожий эффект создают и стеклянные «светопроводы», которые, наряду с акрилом, дают возможность не только экономить электричество, что весьма актуально на борту, но и открывают новые горизонты для творчества дизайнеров.

Желание или закон?

Обилие перспективных материалов совсем не означает, что судостроительная отрасль тут же возьмет их на вооружение. Эта индустрия сильно зарегулирована по всему миру, и регистры неохотно принимают новые материалы, требуя от производителей массу дополнительных испытаний. С одной стороны, их правила «написаны кровью», но с другой, две трети всех инноваций так или иначе связаны с материалами, обладающими новыми, лучшими свойствами, и постоянно держаться за «старое, доброе» не всегда оправдано.

«Темп принятия новых материалов яхтенной индустрией крайне низкий, — говорит Элс Зейлстра. — Опыт показывает, что первыми их берут на вооружение ВПК, аэрокосмическая и спортивная отрасли, которые, кстати, будучи соревновательными, во многом и обеспечивают финансирование их разработки. В других областях на исследования в этом направлении компании тратят в среднем около 10% оборота, хотя, например, в архитектуре этот показатель составляет всего 2,5%, поэтому инновации приходят сюда очень медленно и с большим трудом.

В яхтенной индустрии, где сочетаются отдых и спорт, дело обстоит несколько лучше, однако, на мой взгляд, темп все равно недостаточный. Возможно, верфи просто не знают о новых материалах или ждут, когда они войдут в моду. Дизайнеры в этом плане более инициативны, но клиенты не торопятся, и причин тому много. Отчасти играет роль то, что яхта, в особенности крупная, — способ демонстрации социального статуса, и тут до сих пор в ходу традиционные представления о роскоши. Смелых людей, готовых пойти против стереотипов и показать, что им не безразлична окружающая среда и что они готовы использовать не менее комфортные и качественные инновационные материалы класса “люкс”, очень мало. Поэтому я считаю, что основное препятствие — это низкая осведомленность, которую еще предстоит преодолеть новому поколению владельцев яхт.

Также выбор зависит от культуры: кто-то устанавливает на лодку солнечные батареи, чтобы сжигать меньше горючего и производить меньше выбросов, а кто-то пьет виски за несколько десятков тысяч евро, потому что не знает, куда деть деньги. Понятно, что когда человек отдает миллионы за новую яхту, он, скорее всего, психологически не готов видеть в салоне отделочные панели из переработанных газет, но, думаю, если мы увидим хотя бы один такой яркий пример, то что-то сдвинется с места.

Мода на “правильные” материалы со временем так или иначе сформируется, а сейчас мы находимся в начале переходного периода. Один из немногих способов помочь инновационным материалам получить распространение — это принятие новых законов. Если запретить “грязные” материалы, то людям не останется ничего другого, как переходить на “чистые”. В Нидерландах подобный подход уже практикуется в строительстве, когда новые здания обязывают строить из экологически нейтральных материалов».

Именем фараона

В рамках программы Евросоюза Horizon 2020 недавно стартовал проект RAMSSES (Realisation and Demonstration of Advanced Material Solutions for Sustainable and Efficient Ships), нацеленный на стимуляцию принятия индустрией инновационных и экологичных материалов в коммерческом судостроении. Верфи, поставщики оборудования и судоходные компании зачастую просто не знают или не уверены в долгосрочных качествах новых материалов, сомневаются в экономической целесообразности их использования, что приводит к существенному технологическому отставанию отрасли. Для решения этой проблемы RAMSSES создал 13 демонстрационных проектов, призванных показать разнообразие инновационных материалов, их потенциал и возможность применения в судостроении. Чтобы предъявить практические преимущества, для каждого проекта был или будет создан полностью рабочий прототип.

  • Компания Ecovative Design «выращивает» и создает инновационные материалы из мицелия грибов

Еще одна сложность связана с тем, что для новых материалов зачастую нет массива статистических данных по испытаниям в разных условиях на протяжении всего жизненного цикла, а их одобрение классификационными органами происходит индивидуально в каждом конкретном случае, что требует дополнительного времени и средств. Более того, ситуацию усугубляет отсутствие межотраслевого систематического обмена знаниями по этому вопросу и сложность доступа к информации по новым материалам, в результате чего инженеры просто не знают, что возможно уже сейчас. Именно поэтому RAMSSES взялся за создание «Платформы морских инноваций», которая будет способствовать распространению знаний и вберет в себя методики и результаты испытаний новых материалов, равно как и опыт их использования на существующих судах.

Среди демонстрационных проектов RAMSSES значатся гребные винты из медь-алюминиевых сплавов, мартенситной и двухфазной стали с помощью аддитивных технологий; облегченные перья рулей, состоящие из нескольких материалов; легкие модульные огнеупорные звукоизоляционные панели ферменной конструкции для переборок и подволоков; облегченные палубы из высоколегированной стали и т.  д. Из этого перечня видно, что одна из главных задач RAMSSES состоит в том, чтобы за счет легких компонентов из современных материалов снизить вес судов, и среди участников проекта значатся такие известные компании, как Damen, Fincantieri, Meyer Werft и Baltic Workboats.

Итог

Недавние маркетинговые исследования компании Unilever показали, что треть покупателей предпочитают приобретать товары тех производителей, которые не остаются равнодушными к социальным и экологическим вопросам. В развитых западных странах эта тенденция очевидна. Рано или поздно она охватит большее число людей и распространится на весь образованный мир. В яхтенной отрасли переходом к новым материалам во многом движут производители интерьеров и отделки, которые предлагают дизайнерам и верфям свежие решения. И если сейчас выбор в их пользу — решение добровольное, то не исключено, что в недалеком будущем появится законодательное регулирование их доли в общей массе использованных на судне материалов.

Текст Антон Черкасов-Нисман Фото MaterialDistrict.com

Яхты

Рождение «Черной акулы»

Эта огромная стальная конструкция с фрагментом киля, словно перышко на волнах, покачивалась над бетонным полом на паутине тросов циклопического козлового крана. В атмосфере явственно ощущались волнение и торжественность момента, нарастающие по мере того как на сцене появлялся соответствующий реквизит...

Новости

Россия на пьедестале чемпионатов мира и Европы по водно-моторному спорту

С 10 по 12 мая в португальском Портимао прошел первый этап чемпионата мира — 2019 по аквабайку.

Яхты

Selene 60

Такое обозначение яхты-траулера не позволяет достоверно идентифицировать судно. Важно знать, что написано дальше: Classic Explorer (Trawler), Ocean Explorer (Expedition) или Ocean Clipper. Во многом это три разные лодки.
По теме

Проверки на борту

Многие думают, что перед выходом на воду вполне можно ограничиться беглым осмотром двигателей. Мы же предпочитаем проверять и другие позиции из числа жизненно важных. Для удобства составьте список регулярных проверок и следуйте ему всякий раз, когда соберетесь провести день на воде.

Подготовка к яхтенному сезону 2015

Солнце греет всё сильнее, и зима, наконец, покидает наши края - то есть самое время начать подготовку к новому сезону. Мы собрали несколько советов, которые, надеемся, помогут вам избежать неудобств во время плаваний в ближайшие месяцы.

Мы строим лодки

Модельный ряд российской верфи Velvette Marine (Казань) включал лодки разных типов длиной от 20 до 41 фута. Недавно компания расширила его за счет младших моделей и начала работать с алюминиевыми корпусами. Тестируем Velvette 20 Image.

Роскошь как она есть

Роскошь не следует за модой. Это классика, рожденная сегодня для дня грядущего. Пожалуй, так можно описать новую модель от Monte Carlo Yachts, не заработав обвинений в излишней пафосности.