Уникален композитен гребен винт за търговски кораби изпитват във Варна

Композитен (неметален) гребен винт за морски търговски кораби, който да замени традиционния (обикновено от бронз) ще бъде разработен по европейски проект по програма „Хоризонт Европа“. В него значително участие ще има варненският Център по хидро- и аеродинамика (ЦХА) към Института по металознание, съоръжения и технологии „Акад. А. Балевски“ – БАН. В разработката са включени още осем институции в Европа: Иновационен френски център, Център за иновации от Англия и университет от Лондон, Бюро Веритас, два института и два корабособственика от Гърция, върху чиито кораби ще бъде внедрен новият винт. Това означава, че проектът до края на тригодишния му период ще завърши с директно внедряване в корабостроенето и корабоплавателната практика, заяви пред Мaritime.bg проф. д-р инж. Румен Кишев, ръководител на ЦХА. 

– Този проект от една страна е свързан с подобряването на енергийната ефективност на корабите, като очакваният ефект е около 10 %.  Предполага се, че композитния винт ще бъде по-евтин от металния, по-лесно ще може да се монтира и демонтира и ще има още други експлоатационни предимства. Проблемите са свързани с проектирането му, което е различно от това на конвенционалния метален гребен винт, поради различните якостни и вибрационни характеристики на материала и различната гладкост на повърхностите. От друга страна се очаква подобряване на икономическите параметри на корабостроителното производство, обясни проф. Кишев.

В случая става дума за съвсем нова френска технология, която ще бъде приложена за първи път в света за големи кораби. За малки плавателни съдове, като лодки, катери и сега се правят пластмасови винтове, към които няма големи изисквания и са с малки размери и са за много по-малки натоварвания, докато при големите кораби натоварването върху лопатките на гребния винт е много голямо. Сега се оказва, че вече съществуват композитни материали с якостни характеристики, сравними с тези на металните винтове. 

“И това предстои да докажем в ЦХА чрез сравнение на характеристиките на обикновен метален, бронзов винт и на композитен такъв, включително параметрите на кавитационна ерозия, повърхностно износване, степента на обрастване и вибрациите на лопатките, както и акустичния шум”, коментира професорът. 

Условията за възникване на кавитация са решителен фактор при проектирането на винта и оценката на ефективността му. Кавитацията е вредно явление, приличаща на появата на въздушни мехурчета при завиране на водата, което обаче се проявява при ниска температура на морската вода, но при високо налягане по повърхността на лопатките, поради  високата скорост на въртене на гребния винт. Това налягане е променливо, според позицията на лопатката спрямо корпуса –  в момента, когато лопатката преминава точно под дъното на кораба, там се получава много високо налягане, което формира въздушни мехурчета подобни на кипене, но когато излезе от тази зона, то рязко пада и тези въздушни балончета се раздуват взривообразно като миниатюрна бомбичка. Непрекъснатото генериране на такива микровзривове води до разрушаване на  повърхността на лопатките, получават се язви по метала, които могат да доведат до повреда на гребния винт; много опасно, ако се случи в открито море. Предполага се, че композитният материал ще бъде по-издържлив на тази кавитационна ерозия, смята още ръководителят на ЦХА.

–  В случая ще използваме едно уникално съоръжение, което се нарича кавитационна тръба – допълни проф. Кишев. То представлява затворен контур (тунел), в който се върти вода с определена скорост и там ще се изследват гребните винтове. Тръби с такива размери има четири – пет в Европа, в света са общо десет – петнадесет.

Ще се измерва и акустичният шум на двата вида гребни винтове – допълни проф. Кишев. Акустичният шум това е „пеенето“ на гребния винт, което възниква пак от високите обороти и от обтичането на винта с водата и е вреден за околната среда. Особено, когато водата е плитка (например при влизане в канали) този шум вреди на морските микроорганизми, така че трябва да бъде намален. Ако корабът е военен, този акустичен шум помага на врага да го открие в морето. Така че във всички случаи е необходимо познанието на това, в какви режими той започва да става голям и вреден. Имаме договорка с ВВМУ „Н.Й. Вапцаров“ да правим тези измервания с помощта на техен екип. Той също ще бъде включен в проекта, което ще гарантира по-голямата точност на резултатите, обясни още професорът. 

Самият проект обхваща проектиране на натурния гребен винт, но и на малкия моделен винт, защото колегите от Франция и Англия искат да динамометрират винта, тоест да се имплантират вътре в лопатките датчици, които да мерят вибрации, огъвания, усуквания. Това е също висока технология. 

След всички предварителни проектирания и моделни изпитания колегите от Франция и Англия ще се наемат с изработването на натурен гребен винт за голям кораб. Ще го инсталират на голям кораб на гръцките корабоплавателни компании, които са включени в проекта и на него ще се  проведат изпитания в открито море. След това най-вероятно ще се организира масовото производство на такива винтове, на базата на създадените технологии и материали за изработването на такъв винт, допълни проф. Кишев.

Явно задачата, с която се наема ЦХА, е изключително отговорна, тъй като от неговите лабораторни изследвания ще зависи успешното завършване на проекта. Тоест той става много важна брънка в цялата верига, в която участват световни институции и е заслужил доверието им като партньор. Според ръководителя на ЦХА това не е случайно, защото още от създаването си преди 46 години центърът работи на високо равнище като съоръжения и научен потенциал и има за клиенти световни компании.

Натрупали сме голям опит, който е постигнат при провеждането на научни изследвания за световни корабостроителни и корабоплавателни компании – подчерта проф. Кишев. Тази година също имаме много клиенти: основно работим с германската компания Бекер Марийн Систъмс, също и с клиенти от САЩ, Израел. Надяваме се годината да е добра за световната икономика.