Израильский стартап Nayam Wings взял крылья самолета и переоборудовал их в паруса для торгового судоходства. Компания полагает, что таким образом она может сократить расход топлива в среднем на 35 процентов за рейс, сократив расходы и, что особенно важно, загрязнение окружающей среды.
(Фото: предоставлено Nayam Wings)
По словам генерального директора и соучредителя Nayam Wings Саара Кармели, для отрасли, которая традиционно развивается медленно, изменения в регулировании, направленные на сокращение загрязнения за последнее десятилетие, оказались пугающими.
Почти все суда, плавающие по воде, сегодня оснащены исключительно электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания, и Кармели, капитан запаса ВМС Израиля, считает, что эту ситуацию необходимо изменить.
Однако, по его словам, хотя многие отрасли промышленности начали переходить на возобновляемые, чистые источники энергии, такие как солнечная энергия, морской мир более или менее остался неизменным.
«Морская индустрия очень консервативна», — говорит Кармели в интервью NoCamels. «В целом она не менялась в течение 200 лет, со времен промышленной революции. Человек открыл двигатель внутреннего сгорания, начал его использовать и не останавливался до сих пор».
Конструкция Nayam Wings основана на крыле самолета с его аэродинамическими свойствами (Фото: предоставлено Nayam Wings)
Однако в последние годы растет понимание опасности выбросов с судов и заболеваний, которые они могут вызывать, особенно вдоль береговой линии.
Этот вопрос был поднят на конференции ООН по изменению климата во Франции в 2015 году, что привело к принятию Парижского соглашения об изменении климата 2016 года.
«Судоходным компаниям необходимо соблюдать эти правила, но они на самом деле не знают, что делать», — говорит Кармели.
Он объясняет, что будущее за более чистым топливом, но оно очень дорогое. Вот тут-то и появляется Nayam Wings.
Уникальная двигательная система стартапа использует жесткие асимметричные крылья в качестве парусов, основанные на принципах авиации, чтобы максимизировать аэродинамику судна, использующего их. По словам Кармели, эта концепция обошла стороной морскую отрасль.
«Судоходная отрасль так и не достигла уровня развития братьев Райт», — говорит он, имея в виду пионеров авиации, построивших и поднявших в воздух первый в истории самолет в 1903 году. «Поэтому аэродинамика не дошла до кораблей».
Несколько компаний уже внедрили принципы авиационной аэродинамики в разработку новых силовых установок для кораблей, используя жесткие крылья в качестве парусов.
«Это новое поколение парусов, основанных на авиационных технологиях», — говорит Кармели. «Они проделали большую работу по преобразованию рынка и его обучению».
Однако компания Nayam Wings «пошла еще дальше» — взяв за основу конструкцию настоящих крыльев самолета и адаптировав ее к нуждам корабля.
И в отличие от других компаний, разрабатывающих жесткие крылья, которые используют симметричные элементы, Кармели объясняет, что их крылья асимметричны, как крылья самолета, чтобы уменьшить сопротивление, максимизировать тягу, обеспечиваемую силой ветра, и справиться с различными скоростями ветра. Система использует ИИ и передовые алгоритмы, чтобы определить, в какую сторону дует ветер, и соответствующим образом подстраивает крылья.
Крылья спроектированы таким образом, чтобы сократить расход топлива и не влиять на скорость корабля, говорит Авишай Паркер, соучредитель и главный операционный директор Nayam Wing, а также командующий резервом ВМС Израиля.
«Судно не изменит своей скорости, поскольку для морской отрасли время выхода на рынок чрезвычайно важно», — рассказал Паркер в интервью NoCamels.
«Это гибридная тяга», — объясняет он. «Двигатель работает, но требуется меньше усилий, чтобы разогнать корабль до той же скорости. Ветер вырабатывает определенное количество энергии, а двигатель и скорость остаются прежними».
Крылья предназначены для использования на танкерах-наливных судах, наиболее распространенном типе торговых судов (Фото: Unsplash)
Крылья предназначены для использования на балкерах или танкерах-сухогрузах — торговых судах, которые перевозят неупакованные грузы, такие как нефть, зерно или цемент в своих трюмах — в отличие от контейнеровозов, которые также могут перевозить контейнеры на своих палубах. И большинство торговых судов, объясняет Паркер, являются балкерами и танкерами.
Идея использования крыльев для включения энергии ветра в тягу судна с целью снижения расхода топлива возникла у третьего соучредителя компании, ее председателя и технического директора Амнона Ашера, которого Паркер описывает как чрезвычайно опытного авиационного инженера и моряка.
На самом деле название компании произошло от слияния имен его детей — Янаи и Мааян.
Кармели говорит, что компания самостоятельно протестировала две концептуальные модели, а затем еще раз с Israel Aerospace Industries , крупным государственным производителем, с которым Nayam Wings постоянно сотрудничает.
«Результаты были великолепны», — говорит он, что позволило компании спрогнозировать, что их установка на судне может привести к сокращению расхода топлива на 15–25 процентов для модернизированных установок и на 35 процентов для новых судов.
Основатели Nayam Wings (слева направо) Саар Кармели, Амнон Ашер и Авишай Паркер — ветераны ВМС Израиля (Фото: предоставлено Nayam Wings)
На данный момент компания собирает 3,5 миллиона долларов, необходимых для создания первого полномасштабного прототипа, и рассчитывает, что раунд финансирования будет завершен к концу года.
Она также является частью экосистемы стартапов в Израильском национальном центре голубой экономики и инноваций , организации, ориентированной на инновационные морские технологии. Компания также появится на конференции Центра в Хайфе в следующем месяце.
Патент на технологию в настоящее время зарегистрирован в Европе, и компания уже подписала письмо о намерениях (LoI) с ведущим судоходным агентством Dynamic Shipping, которое базируется в Хайфе и имеет цементовоз, который, по словам Паркера, подходит для установки прототипа Nayam Wings благодаря специальному основанию на палубе.
«Они понимают, что это будущее рынка судоходства», — говорит Паркер. «Они понимают, что гибридное решение может сэкономить много денег из-за сокращения расхода топлива».
Крыло самолета, способное адаптироваться к условиям полета, разработали специалисты Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) и Массачусетского технологического института. Как сообщил интернет-портал MIT News, крыло составлено из сотен полужестко закрепленных на каркасе треугольных элементов, которые покрыты тонким слоем полимера. В отличие от крыла традиционной конструкции с закрылками и элеронами, адаптивное крыло может изменять форму, приспосабливаясь к различным условиям полета - взлету и посадке, полету на крейсерской скорости и маневрированию. Инженеры разработали систему, которая автоматически реагирует на условия полета и меняет поверхность крыла с помощью встроенных электромоторов и кабелей.
Крыло, собранное из сотен одинаковых элементов, в процессе проверок в аэродинамической трубе NASA.
Как отметил портал MIT News, крыло получилось прочным, поскольку покрыто похожим на резину полимером, а с другой - гораздо легче традиционного, изготовленного из металла и композитных материалов, что открывает новые возможности при проектировании самолетов. Новое крыло длиной около пяти метров уже прошло испытания в аэродинамической трубе NASA.
"Эти исследования могут обеспечить снижение расходов при производстве и улучшить эксплуатационные характеристики крупных конструкций",
- привел MIT News мнение сотрудника исследовательского центра корпорации Boeing Дэниела Кэмпбелла. По его мнению, такое инженерное решение могло бы использоваться и при создании антенн для космических аппаратов.
Сейчас крыло собирается вручную, но впоследствии планируется использование миниатюрных роботов.
На создание композитного крыла для нового российского самолета МС-21 выделят дополнительно 2,7 млрд руб. После введения в декабре новых санкций США иностранные поставщики вышли из проекта.
Замена «черного крыла»
Дополнительные вложения в преодоление наложенных на «Аэрокомпозит» и НПО «Технологии» санкций составят порядка 2,7 млрд руб., рассказали в аппарате вице-премьера Юрия Борисова, курирующего оборонно-промышленный комплекс.
18 февраля на военной выставке IDEX (Абу-Даби) глава «Ростеха» Сергей Чемезов говорил, что запуск МС-21 в серийное производство перенесен на год — с конца 2019-го на конец 2020-го — из-за санкций и необходимости заменить композитные материалы для крыла на российские аналоги.
В аппарате Борисова уточнили, что до конца 2020 года планируется завершить сертификационные испытания, а первые поставки заказчикам начнутся с 2021 года.
Компоненты для композитного крыла MC-21 (так называемое черное крыло) до последнего времени поставляли американская Hexcel и японская Toray Industries. В начале января 2019 года они прекратили поставки из-за санкций, введенных осенью 2018 года в отношении АО «Аэрокомпозит», входящего в ОАК, и АО «ОНПП «Технология» имени Ромашина» (структура «Ростеха»).
В ОАК тогда заявили, что разработка технологии изготовления композитных конструкций из отечественных материалов ведется с 2014 года вместе с «Росатомом», Всероссийским научно-исследовательским институтом авиационных материалов, МГУ и частными компаниями.
Глава ОАК Юрий Слюсарь рассказывал, что основным технологическим партнером по поставке композитов для МС-21 корпорация видит завод «Росатома» в особой экономической зоне «Алабуга» в Татарстане.
На что пойдут еще 250 млрд.
В аппарате Борисова отметили, что на программу МС-21 пойдет основная часть из 250 млрд руб. дополнительных инвестиций для ОАК, о которых 18 февраля на выставке IDEX заявил Сергей Чемезов.
«Это и существующий дефицит по программе, и средства самого «Ростеха» на программу МС-21, куда входит и модернизация производств, и опытно-конструкторские работы, а также затраты на импортозамещение, закупку комплектующих и привлеченные кредиты», — добавили в аппарате вице-премьера.
В «Ростехе» заявили, что объем инвестиций в размере 250 млрд руб. складывается из трех составляющих:
Средства на импортозамещение узлов и комплектующих, которые сейчас закупаются за рубежом, включая реализацию соответствующих опытно-конструкторских работ;
Вложения в модернизацию производственных площадок ОАК — они нуждаются в обновлении для серийного производства лайнеров уровня МС-21 (в августе 2018 года Слюсарь заявлял, что программа технического перевооружения предприятий ОАК обойдется примерно в 100 млрд руб.)
Деньги на закупку материалов и комплектующих для первых партий самолетов, а также на создание страховых запасов запчастей и основных узлов для сервисных служб.
Сколько стоит проект.
В сентябре 2018 года Юрий Борисов заявлял, что общая стоимость проекта МС-21 до 2025 года составит порядка 465 млрд руб. В январе этого года премьер-министр Дмитрий Медведев подписал постановление о субсидировании проекта на 10,5 млрд руб. В частности, в 2019 году правительство выделило 1,58 млрд руб., в 2020 и 2021 годах — 4,11 млрд и 4,81 млрд руб. соответственно.
Портфель твердых заказов на самолеты МС-21 составляет 175 лайнеров. Среди заказчиков — «Аэрофлот» (50 самолетов), Red Wings (16 лайнеров) и иркутская «Ираэро» (10 самолетов), а также лизинговые компании «ВЭБ-лизинг», «Сбербанк Лизинг» и «Ильюшин Финанс».
Производительность Иркутского авиационного завода к 2025 году будет поэтапно выведена на уровень 72 самолета в год. В зависимости от ситуации на рынке темпы производства в будущем могут быть увеличены до 100 самолетов в год.
Преимущества и недостатки «черного крыла»
Новое композитное крыло должно значительно облегчить вес самолета и нагрузку на двигатели, а также улучшить летно- технические характеристики, отмечают в «Иркуте». Еще одно преимущество композитных деталей — их устойчивость к коррозии и распространению повреждений.
Генеральный директор «Аэрокомпозита» Анатолий Гайданский в интервью «Коммерсанту» отмечал, что за счет «черного крыла» можно будет добиться для МС-21 снижения расхода топлива до 8%.
Изготовление композитных деталей в авиапромышленности производится методом автоклавного формования — получение многослойных изделий из композиционных материалов-полуфабрикатов, получаемых предварительной пропиткой полимерной смолой углеродных тканей, отмечает портал «Авиация России». Одним из существенных недостатков этой технологии является высокая стоимость получаемых деталей, которая во многом определяется длительностью процесса их формования, ограниченным сроком хранения препрегов и высокой стоимостью технологического оборудования.
