February 21st, 2016 
admin 
Constructia corpului Visby din materiale compozite – Sursa: compositesworld.com
Desi nu a reusit sa vanda Visby clientilor externi, proiectul parand mult prea ancorant in cerintele specifice suedeze, Saab exporta cu mult succes tehnologia rezultata.
Primii clienti au fost indienii, care au cumparat tehnologia suedeza a materialelor compozite pentru ultimile doua unitati din clasa Kamorta.
Cea mai noua clasa de corvete indiene, Kamorta ar urma sa fie compusa din 4 unitati, primele doua fiind construite in tehnologia clasica, din tabla de otel iar ultimele, din nevoia de a reduce greutatea, avand o noua suprastructura furnizata de Saab Kockums intr-o tehnologie similara celei folosite la Visby.
Castigul de greutate ar fi de 100 de tone.
Kavaratti, clasa Kamorta, cu suprastructura suedeza – Sursa: janes.com
Pentru Saab, provocarea in cazul Kamorta a fost reprezentata si de instalarea suprastructurii compozite pe un corp metalic, experienta anterioara cu Visby fiind limitata la folosirea aceluiasi material atat pentru corp cat si pentru suprastructura. Tehnologia folosita a fost cea a panourilor armate cu fibra de carbon intr-o structura sandwich cu miez de “spuma” de PVC.
Urmatorul succes a venit din Singapore, acolo unde Saab Kockums a colaborat cu ST Marine la proiectarea LMV (Littoral Mission Vessels). Saab va furniza suprastructura pentru cele 8 unitati, din nou intr-un model hibrid, corpul fiind contruit in Singapore in tehnologie clasica.
LMV – Sursa: defencetalk.net
Intreaga experienta legata de Visby, Kamorta si LMV vine “impachetata” in conceptul de marketing FLEXpatrol, suedezii incercand astfel sa se distanteze de nisa foarte ingusta reprezentata de Visby si sa continue pe drumul generalist, mai adecvat realitatii. Conceptul de nava “hibrida” ocupa un rol central, optiunile clientilor internationali parand a se indrepta in special spre solutia asta. In felul asta exista posibilitatea de a atrage clienti noi, care au optat deja pentru otel pentru constructia corpurilor.
De altfel, nici macar schimbarea tehnologiei de fabricatie a suprastructurii in mijlocul programului de constructie nu e chiar ceva nou, DDG 1000 Zumwalt fiind unul din cele mai bune exemple.
Sursa: US Navy via usni.org
Primele doua unitati au suprastructura construita din materiale compozite insa cea de-a treia va fi construita din materiale clasice, penalizarea in greutate fiind acceptata in schimbul unui cost de productie mai mic. Interesant la tehnologia materialelor compozite folosite la Zumwalt e miezul sandwich-ului format de panourile din fibre de carbon: lemnul de balsa. Argumentele pro si contra folosirii balsa, mai ales in comparatie cu tehnologiile concurente, se pot citi aici. Se poate spune, fortand un pic realitatea, ca cea mai avansata nava a USN e construita din lemn.
E unul din cele mai recente episoade ale cautarilor unui nou material pentru constructiile navale, mai usor decat tabla de otel folosita traditional. Daca pana acum 20-30 de ani se credea ca aluminiul este materialul ideal, esecul clasei Oliver Hazard Perry in a carei suprastructura construita din aluminiu au aparut fisuri serioase, a condus la reanalizarea optiunilor. Nu e clar cat au contat aceste defecte in decizia USN de a renunta prematur la OHP si cat au atarnat in balanta limitarile in ceea ce priveste capacitatea de modernizare.
Aluminiul este cunoscut ca avand o rezistenta la stres mai redusa insa problemele OHP au fost puse pe seama unor greseli de proiectare, de unde se vede ca si cei mai buni arhitecti navali pot gresi atunci cand folosesc materiale noi. Aluminiului i s-a mai dat o sansa insa a fost trimis la coada optiunilor pentru unitatile majore, prea scumpe pentru a se mai risca un nou esec. Deocamdata este folosit in constructia LCS si doar timpul va da verdictul final, comportamentul sau urmand sa fie analizat pe durata vietii operationale. Pentru navele “capitale”, asa cum este Zumwalt optiunile s-au limitat la otel si compozite.
Materialele compozite au niste avantaje certe, cum ar fi greutatea redusa, rezistenta mecanica buna, intretinerea foarte usoara in conditiile marine si calitati foarte bune de mascare – rezultand niste nave foarte “discrete”.
Dezavantajele sint si ele importante: costul semnificativ mai mare decat cel al constructiilor metalice, dificultatea de imbinare cu materiale diferite si, mai ales, rezistenta mai scazuta la foc. Ultimul aspect poate fi minimizat prin folosirea unor agenti cu calitati ignifuge si a unui sistem anti-incendiu mai performant dar realitatea e ca materialele compozite nu au aceeasi comportare la foc ca placile de otel. Sint depuse extrem de multe eforturi in dezvoltarea unor noi tipuri de materiale care sa rezolve si problema asta. La fel sta situatia si in cazul protectiei balistice la fragmentele rezultate in urma exploziilor, rectificarea constand in adaugarea altor materiale compozite antibalistice care insa cresc si mai mult costul.
Ca un ultim dezavantaj, experienta redusa in folosirea materialelor compozite franeaza adoptarea lor de catre constructorii navali mai conservatori si asta e de fapt sansa Saab de a-si vinde tehnologia dar mai ales expertiza in proiectare.
Posted in
Un articol foarte interesant!
Cateva ganduri:
1) cred ca e de urmarit cum vor face cu noua clasa de corvete, urmasele lui Visby, ar fi foarte interesante pentru noi, pentru ca vor fi undeva pe la 100 – 110 metri lungime. Din pacate, cred ca la noi se vor lua mai repede, astfel incat vom rata noile corvete suedeze. Ma gandesc ce-ar insemna un offset tocmai pe aceasta tehnologie de constructie;
2) referitor la suprastructuri din aluminiu, si navele clasei Tetal I, au suprastructurile din aluminiu, ar fi interesant de vazut cum au rezistat in timp;
3) O astfel de suprastructura compozita imbunatateste foarte mult calitatile nautice ale navelor fiind foarte usoare comparativ cu materialele clasice, scaderea inaltimii metacentrice ajutand mult nava in planul stabilitatii si al manevrabilitatii.
4) Nu-mi pot imagina cum se comporta la lovituri si la partea de mentenanta. Singura mea experienta oarecum asemanatoare vine de la barcile de agrement, preponderent din fibra de sticla, care ar putea parea surprinzator, dar se repara destul de usor. Aici e totusi alta Maria cu o cu totul alta palarie, recunosc. Confirm, o jucarie din asta din fibra de sticla e destul de inflamabila, fiind greu de stins o data ce s-a pornit. Aici preventia chiar conteaza!
5) la barcile de agrement din fibra de sticla se pare ca, in timp, apare fenomenul denumit osmoza, care duce la degradarea fibrei prin infiltrarea apei in timp, lucru rezolvat prin punerea periodica pe uscat a ambarcatiunii. Nu stiu cum se aplica asta la Visby, dar daca suedezii insista in utilizarea materialelor astora, inseamna ca semnele sunt bune (timpul este scurt totusi, Visby fiind destul de “tinere”)
6) Nu mi se pare ca OHP-urile au iesit chiar devreme, la 25 de ani durata de serviciu. Chestiile astea mai tin si de politicile de aparare sau pur si simplu de buget, vezi cazul Type 22. OHP-urile chiar mi s-au parut nave bune si, chiar se poate afirma ca au avut succes la export (ultima posibila vanzare aici: http://www.dsca.mil/major-arms-sales/taipei-economic-and-cultural-representative-office-united-states-oliver-hazard ).
7) Urmasele lor, LCS-urile, sunt marcate atat de probleme tehnice cat si de probleme bugetare, vezi recentele declaratii pe aceasta tema. Mie nu-mi plac in mod deosebit, mi se pare ca nici ei n-au stiut prea bine de la-nceput ce vor sa faca si mi se par si sub-inarmate… (parere personala)
As adauga si un 2a: ar fi interesant de stiut de ce au renuntat la aluminiu pentru Tetal II, acolo unde chiar ar fi fost nevoie de reducerea greutatii. Si de ce nu l-au folosit pentru Marasesti.
Cat despre OHP: in general navele primesc un program de extindere a duratei de viata, daca e considerat fezabil, ceea ce nu prea s-a intamplat in cazul asta. Fata de T22 britanice, nu exista un inlocuitor adevarat pentru OHP deci decizia nu poate fi echivalata cu cea a britanicilor.
Renuntarea la aluminiu trebuie sa aiba legatura cu acele vremuri, cand multe incepusera sa se degradeze pe la noi…
Probabil nu mai puteau asigura calitatea si, in plus, suprastructurile sunt foarte diferite, intre Tetal I si II. Asa ca i-au dat inainte cu tabla de otel cu consecinte nu tocmai fericite asupra calitatilor nautice, bulbul de la Tetal II crescand doar viteza prin scaderea rezistentei la inaintare.
Nu uita ca, in perioada aia era circ si cu rusii, ca nu ne dadeau prea multe. De exemplu 2 tunuri de 76 mm au fost mutate de la corvete la Marasesti ca nu mai aveau altele.
Ceea ce cred ca a contribuit la neprelungirea duratei de viata a OHP-urilor este renuntarea de catre SUA la sistemul de lansare Mk 13 (parca). Probabil, inlocuirea sa cu Mk 41 necesita investitii care nu se justificau economic si, in plus, poate fi si lobby-ul LM pentru LCS, care, desi nu au fost gandite ca inlocuitori ai OHP, probabil vor ajunge vrand – nevrand sa fie.
US Navy nu a renuntat prematur la OHP din cauza problemelor de structutura. Pur si simplu fregatele nu au destul “real estate” pentru amplasarea de sisteme de lupta corespunzatoare. Dupa cum se vede la ora actuala Congresul vrea sa transforme un LCS intr-o fregata. O idee destul de proasta, dar “what Lola wants, Lola gets.” Cat despre structuri de aluminiu, asta este o problema intimpinata si de crucisetoarele de clasa Ticonderoga. Nu vad ca US Navy va renunta la ele prematur, din aceasta cauza. Asta este o problema pentru NAVSEA care poate fi temperata la fel de simplu cum a fost si in cazul OHP acum 35 de ani. Mai mult despre OHP si problemele de structura aici: http://www.rina.org.uk/hres/1986-1%20Toman%20-%20An%20Engineering%20Review%20of%20Steel%20and%20Alloy%20Superstructures%20on%20Surface%20Warships.pdf
Ref. la capacitatea de modernizare a OHP: unii au pus Mk41 pe ele insa la ceva au trebuit sa renunte. Nu vad foarte multe discutii ref. la dezavantaje, banuiesc ca daca era asa de simplu USN ar fi facut o conversie similara deci ei stiu ceva ce turcii si australienii (inca) nu au aflat.
Cu tehnologia materialelor compozite m-am intalnit la biciclete (un hobby relativ accesibil si anti-stress, pana cand afla nefasta cat au costat jucariile 😀 ) si la navomodele.
Fibra de carbon este destul de casanta la socuri, apar crapaturi, microfisuri, depinde foarte mult de calitatea materialului folosit ca sunt si astea de mai multe tipuri – evident cel mai prost e cel facut la chinezi. Cele mai bune fibre vin din Japonia, aia sunt tatici la fibra de carbon.
Aluminiul ‘imbatraneste’ dupa approx 10 ani un cadru de aluminiu nu mai este foarte reliable.
La otel totul depinde de calitate si mai ales de priceperea mesterilor. Aici italienii, spaniolii si englezii faceau legea – atentie opere de arta de inalta performanta – am avandut un cadru de otel marime mare, avea ~1700gr cu vopsea si emblema pe el, fabricat in 1987.
Prin comparatie, cadrele moderne de fibra de carbon, tip-top au undeva la ~1000gr, depinde de model si producator dar sunt si extrem de scumpe. Sunt si modele de 400-500 gr dar numai cu titlu demonstrativ. Un cadru mediu (semi-profesional) are approx 1500 gr. Performanta este evident mai buna, confortul este mai bun datorita elasticitalii ridicate dar nu prezinta aceeasi incredere ca si otelul sau un aluminiu ‘proaspat’. Este casant si la socuri puternice se rupe, otelul doar se indoaie. Combinatia cu piesele de otel nu este prea fericita, este nevoie de piese de tranzitie gen saibe, coliere, etc.
Nava militara de fibra de carbon fara alte ‘blindaje’ este o scula foarte fragila dupa parerea mea.
Banuiesc ca depinde si de materialul polimeric folosit (fibra de carbon e doar armatura) si de cate straturi de fibra si de modul cum sint asezate. Un singur element diferit da un comportament total diferit al materialului compozit. In plus, panourile folosite sint de fapt un sandwich: intre doua placi de materiale compozite gasindu-se un miez dintr-un material foarte usor, celular, gen “spuma”, honeycomb sau balsa. Asta asigura o rigiditate mult mai buna a ansamblului decat o singura placa (sau doua, lipite direct). Modul de propagare al undei de soc se schimba substantial.
Ref. la fragilitate, se zice ca unul din avantajele unui corp din materiale compozite bine proiectat e capacitatea de a “absorbi” exploziile subacvatice, important in cazul navelor MCM.
@admin, depinde de foarte multe lucruri: de calitatea fibrei, de asezarea ei, de calitatea rasinii, de calitatea laminarii si a tratamentelor termice aplicate (vidare, autoclavizare) samd, samd.
In exploatare e sensibila la lovituri (delaminare) la absorbtia de apa, samd.
E un material care are performante foarte bune pe hartie dar foarte pretentions in fabricatie si exploatare. Cedarea este de tip “exploziv”, in multe cazuri piesa se face pur si simplu cioburi la depasirea valorilor maxime luate in calcul.
Sigur, pentru aplicatii speciale cum ar fi aeronavele, navele spatiale, articole sportive de mare performanta, samd (unde pretul practic nu conteaza iar fabricatia si exploatarea sunt asigurate de personal inalt calificat) e o solutie. Dar nu le vad in aplicatii “heavy duty”, in medii cu uzura mare, durate de exploatare ridicate.
Aaa..si btw, o nava din compozite arde cam asa:
https://www.youtube.com/watch?v=V0OkvSIPakg
Tot suedeza la origine. Si oricum, cand vine vba de incendii nici aluminiul nu e prea breaz. Daca era din Al nu mai ajungea Forrestal-ul in port.
Stark a ajuns in port desi cu ceva peripetii. Fata de compozite, macar Al nu e combustibil.
Sa o luam altfel: pe o nava de dimensiunile unei fregate gen OHP, daca a izbucnit un incendiu capabil sa topeasca aluminiul atunci deformarea suprastructurii e ultima grija, exista combustibil si munitie destul de aproape la care trebuie sa te gandesti mai intai. Mai pe scurt, nu cred ca in cazul unei fregate e o mare diferenta in practica intre comportarea Al vs otel in caz de incendiu, pericolul vine din alta parte. Dar cu siguranta exista niste studii pe tema asta, trebuiesc doar gasite.
problema poate fi supravietuirea echipajului chiar si pe o fregata. Una e sa aduci acasa 4-5 cosciuge si alta sa aduci 40-50 de cosciuge. Apoi viteza de extindere a incendiului, cateva zeci de minute in plus in care poti controla incendiul iti pot oferi o sansa pretioasa de a arunca munitia peste bord si a salva nava. Nu spun ca aluminiul nu-si are locul pe o nava dar cred totusi ca trebuie privita utilizarea lui mai degraba cu rezerve decat cu entuziasm si folosit doar acolo unde nu se poate altfel. Mai ales cand la problema incendiului adaugi si comportamentul la oboseala al aliajelor de aluminiu, samd. De materiale compozite nu mai spun nimic. Mie nici lemnul ala de balsa pe care spun americanii ca l-au folosit in suprastructura lui DDG-1000 nu mi se pare mare gaselnita. Sigur, or sa spuna ei ca e hidrofugat dar eu stiu ce sa spun? 25-30 de ani pe mare nu-s de ici colo, poate sa aibe si mama hidrofugarii in el, ma astept peste cativa ani sa gaseasca “uimiti” umiditate, delaminari, saruri, samd.
In urma recentei lovituri a navei HSV-2 cu patru rachete “lansate de pe umar”!!! cf. unor surse americana reiau putin discutia navelor de lupta din materiale neconventionale (compozite, aluminiu).
Iata cum ard “smecheriile” din aluminiu.
https://imgur.com/alJp7r0
https://imgur.com/sTZ3s28
https://imgur.com/i1dD3Qe
https://imgur.com/UyRvyny
Cred ca e destul de sigur sa afirmam ca otelul are un avantaj destul de greu de contestat din pct. de vedere a “damage control”-ului pe navele militare.
Avantajul otelului in constructiile navale militare e clar dar e insotit si de un pret mare. Cat despre nava asta, nu e construita la standarde militare fiind la baza o nava comerciala. Nu stiu daca proiectantii si-au pus problema supravietuirii in cazul lovirii cu rachete deci e de discutat daca pagubele ar fi fost mai mici prin folosirea otelului, principala problema fiind compartimentarea deficitara – pentru rolul de nava militara.