Статьи

Плазмотронные технологии в судостроении

10 Декабря 2024 Судостроение.инфо (Sudostroenie.info)

Портал Sudostroenie.info продолжает серию публикаций интервью с участниками первого Всероссийского Акселератора в сфере судостроения и судоремонта НИОКС (научные исследования и образование для конструирования судов). В рамках этого цикла основатели стартапов делятся своими уникальными проектами и идеями.

Наш сегодняшний гость – Анахов Сергей Вадимович, доктор технических наук, заведующий кафедрой математических и естественнонаучных дисциплин ФГАОУ ВО РГППУ, директор ООО "Техноплазма". Компания разрабатывает оборудование и технологии для прецизионной резки материалов в заготовительных и ремонтных производствах судостроительной и ряда других отраслей.

– Как ваши новые плазмотронные технологии, такие как ПМВР-5 и ПМВР-9, могут изменить подход к резке металлов в судостроении? Какие конкретные преимущества они предлагают в сравнении с традиционными методами резки?

– Резка металлов в судостроении, во многом, однотипна операциям разделки металлов в заготовительных производствах машиностроительных, трубных, оборонных и иных отраслей, где требуется высокая производительность, экономичность и качество процесса с учетом больших объемов производства, широкой номенклатуры сталей и эффективности всего комплекса производственного процесса (от подготовки металла и оборудования до последующей сварки и постобработки).

По результатам сравнительного анализа ряда термических (лазерной, плазменной и газовой, а также нетермических (гидроабразивной и вырубки/высечки) видов резки металлов, сделанный по результатам ряда известных исследований можно сделать вывод, что на малых толщинах металла (до 15 мм) предпочтительнее использовать узкоструйную плазменную и лазерную резку. На толщинах металла до 100 мм плазменная резка является приоритетной, так как по сравнению с газовой резкой она дает в совокупности с высокой производительностью лучшее качество вырезаемых заготовок.

Результаты экспериментальных исследований, проведенных на стали 09Г2С 16 мм, свидетельствует о высоком качестве реза, достигаемом с применением современных высокоэнергетических технологий. При этом, несмотря на показанное более высокое качество лазерной резки по сравнению с известными данными, наилучшее качество по сравнению с иными технологиями резки и применяемым оборудованием было достигнуто при резке металла плазмотроном ПМВР-5.3, что подтверждает эффективность его применения как для высококачественной прецизионной резки конструкционной стали, так и возможность его применения для получения разделочных швов при производстве сварных соединений без последующей механической обработки в пределах толщин до 20 мм и выше.

– Какие меры вы принимаете, чтобы ваши плазмотронные технологии были конкурентоспособны по сравнению с ведущими зарубежными производителями, такими как Hypertherm и Kjellberg? Какие уникальные особенности ваших технологий стоит отметить?

– Все разработанные в последние годы плазмотроны защищены патентами и имеют оригинальные конструкции систем газодинамической стабилизации, прошли целый комплекс различных НИОКР, по результатам которых опубликовано свыше 40 статей, а также 3 монографии и 2 учебных пособия, защищена 1 кандидатская диссертация и 1 докторская диссертация.

Плазмотроны ПМВР-5 и ПМВР-9 используют различные способы организации потока плазмообразующего газа (одно- и двухконтурные), а также имеют различные оригинальные конструкции завихрительных камер, катодов и сопловых узлов, обеспечивающих высокую степень эффективности газовихревой стабилизации плазменной струи и, как следствие, прецизионность, качество реза и надежность работы плазмотронов.

В сравнении с небольшим количеством отечественных плазмотронов, присутствующих на рынке, плазмотроны нашей разработки работают на меньших токах (до 200 А при резки стали до 40 мм), с более высокой (в 1,5-3 раза) производительностью, обеспечивают более узкий и качественный рез (рабочие диаметры сопел – 1,1-1,9 мм), при существенно меньших (в 1,5-2 раза энергозатратах), совместимы с большинством источников питания как отечественного, так и импортного производства.

Отдельно следует отметить повышенную акустическую безопасность разработанных плазмотронов, при разработке которых был учтен многолетний (с начала 80-х годов прошлого века) накопленный опыт авторских исследований в данной сфере. Следует также учесть, что в авторском коллективе есть целая линейка разработанных плазмотронов, учитывающих специфику резки различных материалов.

В процессе обоснования эффективности разработанных плазмотронов проводились сравнительные исследования с продукцией фирмы Kjellberg, показавшие сопоставимость и превосходство по ряду параметров с отдельными моделями данного производителя. Данные исследования показали также существенно более высокую эффективность разработанных плазмотронов по отношению к большинству имеющихся на рынке отечественных моделей.

При сравнении с продукцией Hypertherm и Kjellberg следует, очевидно, также учесть существенно меньшую стоимость предлагаемых моделей и имеющиеся ограничения с поставками данной продукции в РФ. Авторы разработки готовы провести сравнительные испытания на территории потенциальных потребителей в обоснование заявленных конкурентных преимуществ своей продукции.

– Учитывая, что российские аналоги плазмотронов отсутствуют, как вы планируете организовать процесс импортозамещения на рынке? Какие шаги предприняты для сотрудничества с ключевыми игроками в судостроительной отрасли?

– Маркетинговая стратегия подразумевает использование принципов В2В и В2G и реализуется через прямые контакты с потенциальными потребителями (учитывается широкий опыт внедрения ранее разработанных моделей – например, ПМВР-М, внедренной на более, чем 10 предприятиях РФ с начала 90-х годов ХХ века, а также настоящий опыт внедрения и использования на Синарском и Волжском трубных заводах).

В настоящее время разработчики активно участвуют в поисках индустриальных партнеров, заинтересованных в широком внедрении разработанных плазмотронов в целях импортозамещания через участие в акселерационных программах, мероприятиях фонда "Сколково", представление научных и практических результатов своей работы на конференциях.

Разработчики также достаточно активно взаимодействуют с различными органами власти и управления в поисках мер поддержки по развитию и внедрению отечественных плазменных технологий.

Опыт взаимодействия с представителями судостроительной отрасли имеет достаточно большой срок и включает в себя опыт взаимодействия с представителями "Объединенной судостроительной корпорации" (ОСК) и ее предприятий.

– Как участие в Акселераторе НИОКС влияет на развитие вашего проекта? Какие ресурсы или связи вы получили в ходе этой программы, которые могут быть полезны для внедрения ваших технологий в судостроение?

– Надеемся на то, что участие в Акселераторе НИОКС привлечет внимание представителей АО "ОСК" к нашим разработкам. Хотелось бы помимо интереса к внедрению имеющимся разработок получить финансовую поддержку исследований по ряду направлений, находящихся на стадии опытных разработок – например, доведению до уровня промышленного образца модели ПМВР-9.1, имеющей импортозамещающий потенциал по отношению к таким плазмотронам, как Hypertherm MaxPro 200 и др.

– Как вы планируете развивать и коммерциализировать сопутствующие технологии плазменной утилизации и обезвреживания? Как они могут быть интегрированы в процессы судостроения?

– Считаем, что внедрение разработанной плазмотронной техники позволит решить проблему технического отставания отечественного плазменного оборудования, а также выполнить задачу импортозамещения на рынке плазменных технологий.

Стратегическое развитие проекта – в завоевании 35-40% российского рынка металлорежущей плазмотронной техники (свыше 50% рынка отечественного производства). Надеемся, что опыт взаимодействия с АО "ОСК" поможет расширить взаимодействие с ведущими корпорациями РФ – "Ростех", ОАО "РЖД" – и осуществить "техническое перевооружение" ведущих отраслей РФ, использующих технологии разделки металлов в заготовительных, ремонтных, обрабатывающих и перерабатывающих производствах – машиностроение, топливно-энергетический, оборонный комплексы и др.

Авторы также готовы участвовать в развитии и коммерциализации «сопутствующих» экологических технологий – плазменной утилизация и обезвреживании, разработанных с использованием общих (по отношению к металлорежущим плазмотронам) принципов проектирования (имеется научно-технологический задел).

В частности, можно рассмотреть возможность применения плазменных технологий для утилизации (раскрой в транспортный габарит) судов морского и речного судоходства, а также сопутствующих металлообъектов) путем использования мобильных (в контейнерном исполнении или на базе полуприцепов) и автоматизированных установок.

Есть технические решения применения технологии плазменной утилизации и дожигания токсичных газовых выбросов.

Можно рассмотреть и авторский опыт по обезвреживанию токсичных отходов различной номенклатуры и фазового состава с применением установок, использующих плазмохимические и плазмотермические реакторы для высокотемпературной деструкции и утилизации отходов, образующихся в процессе производства и утилизации элементов судового оборудования.

Беседовал Алексей Сулимов
Фото: "Техноплазма"