Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками — яхту своей мечты…

Ресурс композитов – новые данные.

00 00При проектировании судовых конструкций из композитных материалов (КМ; сейчас в основном стеклопластик в сочетании с другими материалами) допускаемые напряжения нормируются так, как это принято в строительной механике – через назначаемые коэффициенты запаса, учитывающие разнообразные факторы снижения величины допустимых напряжений относительно предела прочности данного КМ по мере выработки его рабочего ресурса. Среди этих неблагоприятных факторов – особенности рассчитываемой конструкции (степень ответственности, наличие концентраторов напряжений, характер нагрузок), схема армирования пластика, его неизбежное увлажнение и старение. Однако мы мало знаем о механизме действия этих факторов вследствие их многочисленности, трудностей учета и скудости статистических данных по ним.

Применение методов неразрушающего контроля (МНК) в процессе эксплуатации композитного судна позволяет достоверно учесть всю гамму влияющих на ресурс корпуса факторов. По данным о динамике развития дефектов в конструкциях близких прототипов уже на стадии проектирования можно делать выводы о долговечности судна. Наблюдение процессов усталостного развития внутренних дефектов (микротрещин, расслоений) с помощью различных МНК позволяет оценить изменения механических свойств КМ в процессе эксплуатации и выдвинуть ряд теорий и критериев прочности, основанных на концепции накопления повреждений.

В 2007–2010 годах с помощью МНК было обследовано 118 корпусов судов из КМ длиной от 6 до 27 м (Францев М. Э., Эксплуатационные дефекты корпусов стеклопластиковых судов, «КиЯ» № 212, с. 90). Обследованные корпуса имели ресурс использования в среднем не более 200 ч движения в навигацию или не более 1000 ч за 5 лет. Дефекты эксплуатационной природы возникновения классифицированы с учетом причины возникновения, характера развития, а также способа устранения (табл. 1).

На основании обследований сделан вывод, что частой причиной возникновения дефектов типа расслоения 1 рода в корпусных конструкциях являются аварийные повреждения, даже при отсутствии нарушения непроницаемости обшивки, а в некоторых случаях – и без повреждений декоративного слоя. Наибольшее количество дефектов выявлено в районе пе ременной ватерлинии

(ПВЛ, рис. 1). Достаточно часто расслоения выявляются в районах постоянных сосредото ченных нагрузок – вблизи выступающих частей, особенно кронштейнов нижних опорных подшипников гребных валов, а также дейдвудов, гельмпортов и водозаборников (рис. 2). По всей видимости, их главная причина – избыточные касательные напряжения между слоями КМ, приводящие к нарушению адгезионных связей, что и является непосредственной причиной возникновения дефектов типа расслоение 1-го рода.

Ослабленная дефектами конструкция хуже работает при действии штатных нагрузок, ее прочность понижена по сравнению с расчетной. Согласно новейшим научным исследованиям в области разрушения КМ, при достижении предела прочности на растяжение сначала происходит продольное растрескивание материала, начинающееся с полимерной матрицы, которое затем инициирует разрыв более прочных армирующих волокон. Продольная трещина проходит не строго вдоль волокон и перерезает часть из них.

001

Группы перерезанных волокон могут отслаиваться, в результате чего появляется вторичная продольная трещина и новые перерезанные волокна; как следствие, происходит лавинообразное разрушение материала на мелкие фрагменты. Считается, что отслоение развивается, когда растягивающее напряжение  достигает некоего порогового значения  бс При этом исходная трещина поворачивает на 90° и начинает расти вдоль волокон. Таким образом, параллельно развиваются два конкурирующих процесса – рост трещины поперек и вдоль волокон (Баженов С. Л. и др., Полимерные композиционные материалы, Изд. дом «Интеллект», 2010).

Принятая основная модель разрушения судовой корпусной конструкции из КМ, которая находит подтверждение в соответствующих источниках, обладает следующими чертами: ударные нагрузки вызывают первичные микроповреждения КМ; образовавшиеся дефекты в окрестности разрушенных элементов структуры становятся зародышами макроскопических трещин; скорость накопления микроповреждений зависит от величины действующих местных напряжений; характер роста макроскопического дефекта зависит от распределения микроповреждений в окрестности его фронта;

при изгибе пластины под действием рабочей нагрузки происходит ее постепенное продольное расслаивание с последующим снижением прочности;

уменьшенная изгибная жесткость в районе дефекта учитывается как суммарная жесткость независимо работающих слоев уменьшенной толщины, на которые разделяется ламинат;

отношение размеров дефекта типа расслоение к размерам пластины влияет на устойчивость пластины, при этом устойчивость пластины с дефектом зависит не только от площади расслоения, но и от его линейных размеров и толщины отслоившейся части;

развитие расслоения имеет циклический характер, включающее стадию накопления микроповреждений на фронте формирования расслоения и затем скачкообразный рост за счет объединения микроповреждений на фронте;

усталостное поведение конструкции из КМ, содержащей дефект типа расслоение, в большой степени зависит от типа и схемы армирования, при этом КМ на основе тканей демонстрируют повышенную усталостную прочность по отношению к КМ на основе матов;

002

для описания поведения КМ при разрушении корректно применима трехкомпонентная схема его разрушения, учитывающая три моды разрушения: отрыв, продольный и поперечный сдвиги; при этом удельная работа разрушения КМ не зависит от моды;

достижение напряжениями критических значений по любой из мод свидетельствует о достижении дефектом предельно допустимых размеров. Таким образом, оценка прочности и долговечности находящегося в эксплуатации корпуса судна из КМ может производиться через учет количества и плотности возникших внутренних дефектов типа расслоение.

Несмотря на то, что в положениях действующей нормативной документации осмотические изменения поверхностей корпуса из КМ не рассматриваются, возникновение внутренних дефектов типа расслоение 2-го рода также существенно влияет на характеристики прочности корпусной конструкции. При этом необходимо помнить, что межнавигационный поверхностный ремонт корпусных конструкций, ликвидирующий внешние проявления осмоса, не устраняет образовавшиеся расслоения и, повидимому, не прерывает дальнейшего развития процесса осмотических изменений. Последние в виде расслоений 2-го рода встречаются на судах, находящихся в эксплуатации 8 и более лет («КиЯ» №212).

Исследования типов и размеров дефектов, статистическая обработка полученных данных открывают путь к разработке количественных методов определения связи концентрации дефектов с основными факторами эксплуатации – ее продолжительностью и интенсивностью. В связи с тем, что обследованные суда невозможно сгруппировать по конструктивным и технологическим признакам, полученные количественные зависимости непригодны для полноценного математического анализа, однако качественные зависимости концентрации внутренних дефектов типа расслоение 1 рода от основных эксплуатационных характеристик судна из КМ проследить можно, что тоже немаловажно.

003

Критерий ресурса должен учитывать возраст судна (фактор старения и деградации материала в результате воздействия внешней среды) и интенсивность нагрузок в процессе эксплуатации, оцениваемую через удельную энерговооруженность судна (кВт/т). Произведение энерговооруженности на время эксплуатации дает комплексный ресурсный параметр, который легко вычислить для исследуемых судов.

Анализ размерности критерия ресурса [N·t/D] = кВт·ч/кг показывает, что, поскольку энерговооруженность с точностью до общего пропульсивного коэффициента (примерно стабильного для глиссирующих судов) определяет достижимую судном абсолютную скорость, то N/D, умноженное на время эксплуатации, даст оценку пройденного за это время расстояния. Нет сомнений, что степень концентрации дефектов напрямую связана с ним, как это отмечается, например, в дорожной технике.

С другой стороны, размерность критерия ресурса допускает его энергетическую интерпретацию – как отношение работы внешних сил, деформирующих конструкции (и напрямую зависящих от энерговооруженности) к массе этих конструкций. Очевидно, что количество накапливающихся дефек тов будет расти вследствие работы переменных нагрузкок пропорционально числу циклов нагружения.

На основании данных по исследованным судам выполнен расчет концентрации внутренних дефектов типа расслоение в соответствии со статистическим критерием Бейли (Францев М. Э., Проектная оценка эксплуатационных нагрузок и характеристик долговечности корпусов судов из композиционных материалов, Морской вестник, 2007, № 28). Для анализа выбирались расслоения 1 рода, расположенные на поверхности корпуса в районе ПВЛ пятном, напоминающим по своей конфигурации ленту. Средней линией этой ленты приближенно является действующая статическая ватерлиния. Для каждого из корпусов подсчитывались суммарное количество и площадь дефектов.

004

Выполненный расчет подтверждает принципиальную возможность применения для КМ гипотезы линейного суммирования повреждений в варианте Бейли при анализе и прогнозировании изменения характеристик долговечности корпусов под действием эксплуатационных нагрузок. Он также подтверждает предположение о наличии зависимости между концентрацией дефектов и эксплуатационными характеристиками судна (рис. 3).

Как видно, корреляция концентрации дефектов с ресурсом (N/D) t не слишком явная, связь здесь носит скорее качественный характер. Для получения более достоверного результата необходимо обследование и сопоставление данных по судам, конструктивно и технологически схожим между собой. На состояние конструкций, особенно в таком проблемном районе наружной обшивки как ПВЛ, влияют не только их возраст и претерпеваемые ими нагрузки, но также технологии изготовления конструкций, схемы армирования, качество материалов, история межсезонного хранения корпусов и т. п.

Все это факторы, усложняющие картину явления и усиливающие разброс результатов исследования. Тем не менее, выявленные зависимости позволяют сделать некоторые важные выводы, ко торыми следует руководствоваться при проектировании новых судов из КМ:

при разработке конструкции корпуса проектанту необходимо учитывать картину эксплуатационных дефектов типа расслоение, выявленных на близком прототипе;

005

при выборе материалов, схем армирования, толщин отдельных элементов конструкции – предусматривать меры против возникновения внутренних дефектов типа расслоение в наружной обшивке корпуса, палубе, элементах верхних строений и местах их соединений;

предпринимать меры, направленные на уменьшение фильтрации воды сквозь декоративный слой с целью минимизации осмотических явлений в процессе эксплуатации;

предпринимать меры по снижению вероятности возникновения внутренних дефектов типа расслоение в местах соединения с наружной обшивкой закладных деталей, обеспечивающих крепление дейдвудов, опорных подшипников и других элементов ДРК;

при выборе цветовых решений учитывать воздействие солнечного излучения на конструкции надводного борта и верхних строений.

Большинство приведенных выводов очевидны и хорошо известны специалистам, тем не менее, вновь получаемые экспериментальные данные снова и снова требуют внимания конструкторов, технологов и эксплуатационников, занятых в сфере стеклопластикового судостроения.

Михаил Францев, к. т. н., Москва.

Алексей Даняев.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №235.

05.08.2013 Posted by | Ремонт яхт. | , , , , , , , | Оставьте комментарий

Стеклопластик в нашем малом судостроении.

Sailing Team Sitting on Edge of Boat

Пластмассовые композиты — самый популярный сегодня во всем мире материал для постройки маломерных судов. Около 90% зарубежного малотоннажного флота составляют лодки, катера, яхты с корпусами из стеклопластика. Да и у нас название пластиковой гребной лодки “Пелла” стало таким же нарицательным именем, как и дюралевая “Казанка”. Композитные палубы и надстройки все чаще используются в составе конструкций металлических судов, оклейка стеклопластиком — уже признана как наиболее эффективный способ продления срока службы корпусов, изготовленных из дерева. На это есть причины. Композиты долговечны (включая абсолютную коррозионную стойкость), имеют хороший внешний вид, относительно легки, не требуют сложного оборудования и высокой квалификации персонала при производстве и ремонте. В этом кратком обзоре рассмотрим основы технологии армированных пластиков, в первую очередь применительно к установившейся в России практике серийногомалотоннажного судостроения.

Стеклопластик — что это?

Если не брать в расчет финикийцев, которые еще три с половиной тысячелетия назад догадались для повышения прочности своих глиняных горшков закладывать в их стенки стеклянные нити, то история композитного судостроения в современном понимании насчитывает менее века.

В 1937 г. Рэй Грин — ученый из университета в Огайо — разработал принципиальную технологию применения меламино — льняного композита для изготовления первого крупного объекта — лодки. Несколькими годами раньше появилась первая промышленная стеклоткань, а в 1936 г. концерном «Дюпон» был получен патент на производство полиэфира воздействием малеинового ангидрида на некоторые сложные эфиры в присутствии перекисного катализатора и с приложением повышенного давления и температуры.

В результате экспериментов Грина к 1942 г. был отработан классический состав современного «лодочного» композита. В 1947 г. американские компании «Winner Boats» и «Wizard Boats» организовали первое промышленное производство небольших мотолодок, а затем пластиковые суда начали повсеместно теснить деревянные, особенно после долгожданного падения цен на материалы в конце 50х.

Сегодня пластиковое судостроение стало обособленной быстро развивающейся отраслью индустрии. Его прогресс подпитывается, с одной стороны, успехами активно использующего композитные материалы аэрокосмического машиностроения, с другой — усилиями научно — производственных корпораций химической промышленности, разрабатывающих специализированные системы материалов и оборудования для производства и ремонта стеклопластиковых изделий и судов в частности.

001

Такие системы включают совместимые оптимальным образом смолы, катализаторы, армирующие материалы, стандартизованные по цветам гелевыепокрытия, клеи и трехслойные заполните ли, а также технологическое оборудование, машины, инструменты и средства защиты персонала.

Как известно, с физической точки зрения армированный пластик представляет собой сложный материал, который обладает свойствами, отсутствующими у его компонентов в чистом виде. Армирующие волокна прочны, но гибки и проницаемы; связующие смолы — недостаточно прочны, хотя прекрасно держат форму и устойчивы к воздействию среды. Внедрение волокна в матрицу связующего и дает эффект, равносильный созданию нового материала, прочность и жесткость которого в некоторых условиях будет сопоставима с металлами при вдвое — вчетверо более низкой плотности.

Пластики не корродируют, а армирующая сетка эффективно препятствует распространению трещин при местных разрушениях. Стеклопластик прозрачен для радиоволн; в трехслойном исполнении имеет высокие термоизоляционные свойства и хорошо поглощает шумы и вибрации.

002

В то же время использование стекло и органопластиков в составе корпуса судна предъявляет к ним специфические требования. В первую очередь, должно быть ограничено водопоглощение или, как его еще называют, осмос. Вода может проникать в композит через микропоры в отвердевшем связующем, а также вдоль границы кон такта волокна со смолой. Осмотическое увеличение массы стеклопластиковых образцов составляет до 0.3 — 0.5% за 10 суток при закрытых торцах, и до 2.5% — при незащищенных торцах; потеря прочности при этом достигает 15 — 55% в зависимости от гидрофобных — водоотталкивающих — качеств армирующих волокон.

В еще большей степени склонен к водопоглощению пористый материал заполнителя трехслойных конструкций, популярных в спортивном и «высокотехнологичном» судостроении. Последствия такого намокания могут быть самыми неприятными: от увеличения веса корпуса судна до преждевременного старения конструкций из – за гниения, а также из — за микроразрывов при замерзании.

Судостроитель обязан уделять первоочередное внимание вопросам качества исходных материалов и их совместимости друг с другом. Важна конструктивно — технологическая дисциплина: вся поверхность пластика должна быть защищена соответствующим декоративным гелевым покрытием (рис. 1), особенно в местах выхода армирующего волокна наружу — вдоль обрезанных кромок, у вырезов. Не последнюю роль играет и правильный уход за поверхностью пластика.

003

Компоненты: системный подход

Сколь велико разнообразие применяемых компонентов и материалов, столь велико и значение их качества и совместимости друг с другом. Можно добиться отверждения некой добытой «за дешево» смолы первым попавшимся под руку отвердителем да еще на стеклоткани неизвестной марки, однако ни прочности, ни долговечности полученного композита никто гарантировать не сможет. В недавние времена верфь, работающая со стеклопластиком, имела специальную лабораторию, отвечавшую за контроль качества поступающего в работу сырья.

Сегодня пластиковую продукцию выпускают сотни и тысячи малых предприятий, (не говоря уже о судостроителях — любителях); иметь собственную службу качества им просто не по силам. Наилучший для них выход — комплексный подход к приобретению материалов, когда за совместимость основных компонентов отвечает единый поставщик — согарант качества. Рассмотрим стандартный набор этих компонентов.

Смолы.

К смолам как технологическому связующему компоненту предъявляются следующие основные требования: хорошая смачивающая способность и адгезия к армирующему материалу; малая усадка для предотвращения «пропечатывания» рисунка волокна на поверхности изделия; не слишком высокая вязкость при достаточном периоде пригодности после замешивания катализатора («время жизни», обычно измеряемое временем гелеобразования); быстрое окончательное отверждение, невысокая эмиссия вредных веществ.

004

В твердом состоянии применяемые смолы мало отличаются по механическим свойствам, тем не менее их выбор очень важен, так как в основном именно смолы определяют химическую, огне и биостойкость, а также контактную прочность готового пластика.

Эпоксидные смолы.

Широко применяются судостроителями — любителями благодаря следующим замечательным свойствам:

— высокая адгезия к большинству наполнителей, подложек и армирующих волокон; адгезионная прочность клеев на эпоксидной основе — одна из наиболее высоких среди существующих полимеров;

— разнообразие смол и отвердителей позволяет в широких пределах варьировать свойства получаемых композитов;

— отвержденные эпоксидные смолы имеют хорошие механические характеристики при малой усадке и высокую химо — стойкость.

Перечисленные достоинства обусловили их применение в первую очередь при ремонте пластиковых конструкций и для повышения долговечности деревянных корпусов путем оклейки их стеклопластиком. Эпоксидные пластики широко применяются для изготовления спортинвентаря, в конструкции которого комбинируются разнообразные материалы, и в малосерийном производстве небольших по — размерам изделий высокого качества — каноэ, парусных досок и т.п. Наиболее известны отечественные смолы марок ЭД116 и ЭД20; их стоимость сегодня составляет около 2.0 — 2.5 долл./кг, что значительно дешевле зарубежных аналогов.

005

В то же время высокая вязкость и токсичность, а также излишняя склонность к саморазогреву при приготовлении больших объемов ограничивают применение эпоксидных смол в серийном  судостроительном производстве.

Полиэфирные смолы

Менее вязки и, несмотря на сильный стирольный запах, менее токсичны, чем эпоксидные. Поэтому полиэфирные смолы давно и широко используются в серийном судостроении.

Еще лет 10 — 15 назад, когда были доступны только отечественные смолы, производство стеклопластика из них требовало немалого опыта. Все компоненты — ускорители, красители, тиксотропные и огнеупорные добавки — поставлялись независимо, и смешивались непосредственно перед употреблением, причем стабильность качества самих этих компонентов оставляла желать лучшего. В последние годы смолы доводятся до максимальной степени готовности на химических предприятиях и продаются «целевым назначением» — с учетом того, где и как они будут применены.

Потребителю остается лишь добавить к смоле соответствующий инициатор. Фирмы — поставщики всегда консультируют клиентов относительно назначения и способа приготовления каждого продукта из предлагаемой гаммы. Рассмотрим некоторые основные виды применяемых в малотоннажном судостроении полиэфирных смол.

006

— Смолы общего назначения называют ортофталевыми; в них, как правило, присутствуют тиксотропные (препятствующие стеканию) и ускоряющие отверждение добавки, поэтому перед применением в них необходимо ввести лишь 1 — 2% инициатора (катализатора). Современные модификации отвечают жестким экологическим требованиям, ограничивающим эмиссию из них стирола в пределах 2 — 5%. В зависимости от предполагаемого технологического процесса — для ручного либо машинного нанесения — смолы могут иметь различную вязкость и различное время гелеобразования. Стоимость обычных смол находится в пределах 2.0 — 2.5 долл./кг.

— Смолы улучшенного качества называют еще изофталевыми, поскольку при их изготовлении используется изофталевая кислота. Стеклопластики на основе этих смол имеют более высокие потребительские свойства, устойчивы к ударным нагрузкам и нагреву; их стоимость на 20% выше стоимости обычных смол.

— Огнестойкие смолы изготавливаются с применением галогеносодержащих компонентов и содержат некоторые порошкообразные добавки (трехокись сурьмы, тригидрат алюминия), снижающие способность пластика поддерживать горение, и замедляющие распространение пламени по его поверхности. Применяются для изготовления объектов, степень пожароопасности которых оговаривается соответствующими требованиями: бортовых шлюпок, элементов интерьера помещений; эти смолы дороже обычных на 40 — 80%;

— Смолы для изготовления технологической оснастки обеспечивают улучшенные механические свойства пластика, прежде всего — пониженную усадку и более высокую жесткость, а также имеют меньшую склонность к деформациям при экзотермическом нагреве в процессе отверждения. Они дороже обычных примерно на 25%. Существуют модификации со столь низким пиком экзотермы, что позволяют формовать оснастку за короткое время сразу толстыми (более 10 мм) слоями. Малая степень усадки смолы необходима для снижения эффекта проступания структуры армирования сквозь рабочую поверхность матрицы.

007

Эпоксивинилэфирные смолы.

Это относительно новая разновидность полимерных материалов, производство которых было налажено в середине 60х гг. компанией «Шелл». Они пока относятся к материалам высокой технологии и сочетают в себе достоинства полиэфирных и эпоксидных смол. По механизму отверждения они подобны полиэфирам и не содержат опасных для здоровья компонентов, а высокие адгезионные свойства и превосходная стойкость к воздействию среды сближает их с эпоксидами. Имеют те — же модификации, что и полиэфирные смолы

— предускоренные, с тиксотропными добавками, с малой эмиссией стирола, с повышенной огнестойкостью. Их стоимость в два раза выше стоимости обычного полиэфира.

Армирующие материалы. Стекловолокно.

В подавляющем большинстве случаев судостроительные композиты армируются стекломатериалом. При относительно небольшой плотности —

2400— 2600 кг/м2   — стеклянные волокна превосходят по прочности весь остальной армирующий текстиль; они не подвержены воздействию огня, микроорганизмов и большинства химикатов. Из них производится широкий ассортимент тканых и нетканых материалов, пригодных для использования в составе композитов на основе всех существующих смол. Форма сечения элементарных стекловолокон, как правило, сплошная круглая, но в продаже есть и материалы, выработанные из полого волокна, более легкого при той же прочности.

Основа обычного стекломатериала — бесщелочное алюмоборосиликатное стекло, так называемое Е — стекло. При достаточной прочности и химостойкости оно обладает хорошими электроизоляционными свойствами и максимально устойчиво к воздействию воды. Некоторое применение имеют материалы на основе магний — алюмосиликатного S — стекла, которое прочнее обычного на 40%, но уступает по стабильности свойств при увлажнении.

Алексей Даняев.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №179.

06.07.2013 Posted by | стеклопластик | , , , , , , | Оставьте комментарий

Конструкции пластмассовых корпусов судов.

Условно различают три варианта конструкции корпуса из стеклопластика: однослойную без набора и с набором, двухслойную конструкцию с легким заполнителем.

Однослойная безнаборная конструкция. Применяется при постройке самых малых открытых и тихоходных лодок, Термин «безнаборная» обычно употребляется в том смысле, что гладкая обшивка не имеет шпангоутов и продольного набора, а прочность корпуса обеспечивается какими-то иными конструктивными элементами.

Так, банки и ящики плавучести обеспечивают поперечную прочность корпуса; стенки их одновременно подкрепляют обшивку. В роли килевого бруса выступает гофр в ДП или просто сходящиеся под острым углом поверхности обшивки.

Безнаборная конструкция хороша лишь при значительной кривизне обшивки. Если жесткость плоских поверхностей недостаточна, применяют выформованные заодно с обшивкой гофры. Иногда плоскость разбивается высадками и выпуклостями, предусмотренными чертежом обводов корпуса (рис. 1).

­С целью удешевления производства в качестве армирующего материала при массовом выпуске лодок применяются наиболее дешевые стеклохолсты и жгутовые ткани, укладываемые в количестве 25­ — 30%  и 45­ — 50% (соответственно) от веса готoвoгo стеклопластика. Для обеспечения гладкости поверхности и ограничения фильтрации воды сквозь относительно пористые жгутовые ткани один-два наружных слоя армируются более плотными стеклохолстом или стеклосеткой (тканью).

Минимальная толщина обшивки безнаборных корпусов находится в пределах от 2 мм (1 с­ой стеклоткани + 1 сл. стеклохолста + 1 сл, жгутовой стеклоткани) для самых малых лодок до 4 мм (1 сл. стеклоткани +5 сл. жrутовой стеклоткани) для лодок длиной около 5 м.

Однослойная конструкция с набором.  На более крупных лодках и, естественно, в случае более тяжелых условий эксплуатации приходится не только увеличивать толщину обшивки, но и подкреплять ее набором. Одновременно и при этом варианте используются различные конструктивные элементы (стенки закрытых банок, переборки, ящики плавучести), разумно размещая которые и используя их в качестве промежуточных опор можно свести к минимуму число и профиль балок собственно набора.

Чисто поперечная система набора чаще встречается на парусных яхтах длиной 7­ — 10 м. Катера обычно набирают по смешанной системе.

Простейшим подкрепляющим ребром является пучок стеклоровницы, приформованный к обшивке, но такое решение допустимо лишь для самых малых корпусов. Чаще вceгo ставятся ребра П — образного профиля, хотя встречаются и профили треугольного, полукруглого и трапециевидного сечения. Такие ребра форму­тся на выставленных на готовую, но еще не заполимеризовавшуюся обшивку оформителях ­ задающих форму поперечного сечения сердечниках из пенопласта, алюминиевой фольги, картона или стеклопластика (рис. 2).

Целесообразно и здесь применять гофрированные конструкции: так, например, продольные реданы на днище быстроходных глиссирующих катеров чаще вceгo служат одновременно и продольными балками днищевого перекрытия.

Минимальные толщины стеклопластика для наружной обшивки 4 мм, ящиков плавучести ­ 2 мм, Отметим, что при конструировании водоизмещающих парусных и моторных судов длиной до 10 м (для открытых водоемов) расчеты местной и общей прочности можно не выполнять, если принять толщину обшивки по табл. 1 при шпации в пределах 350 ­- 400 мм или при таком же расстоянии между продольными ребрами, но увеличении шпации до 800 мм.

По правилам Английского Ллойда на судах длиннее 6 м толщина. обшивки не должна быть одинакова по длине и ширине корпуса. Например, обшивка 9 — ­мeтpoвoгo водоизмещающего катера должна иметь следующую условную толщину (условная толщина, представленная в виде веса армирующего материала на 1 м2 и равная для днища 3,5 кг/м2 , принимается за 100%; шпация 400 мм):

—   обшивка борта, начиная с ватерлинии на 150 мм выше КВЛ, 95%;

­     — ширстрек (в средней части судна; длина 4,5 м, высота 250 мм) 115%;

­     —   горизонтальный киль (ширина 550 мм; по всей длине судна) 150%;

­     —  форштевень 120%.

Для определения минимальных размеров элементов набора мoгут быть рекомендованы принятые Английским Ллойдом соотношения (табл, 2­ — 5).

Для быстроходньх глиссирующих катеров прочные размеры связей набора определяются расчетом.

Двухслойная конструкция.    Двухслойная конструкция состоит из наружной и внутренней обшивок — оболочек из стеклопластика, подкрепленных расположенным между ними набором. С точки зрения прочности каждая из оболочек должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к однослойным конструкциям с набором. Вспенивающиеся пенопластовые заполнители , вводимые в полости, заполняют пространство между наружной и внутренней оболочками, но не являются несущими.

Трехслойная конструкция.   В отличие от двухслойной конструкции, заполнитель (пенопласт, сотоблоки, бальза и др.) в данном случае является  несущим элементом. Важно обеспечить как достаточную прочность caмoгo заполнителя, так и высокую aдгe­зию eгo к несущим слоям стеклопластика. Следует также учитывать, что со временем прочность тpexслойной конструкции в районе привального бруса и других районах приложения сосредоточенных нaгpy­зок обычно нарушается.

Следует уточнить и само понятие «трехслойная конструкция». Этот термин относится лишь к таким конструкциям, в которых толщина заполнителя не     превышает десяти толщин любого из нeсущих слоев; в противном случае каждый из несущих слоев следует рассматривать как однослойную оболочку, не принимая в расчет прочность заполнителя.

Толщину наружной обшивки можно принимать по табл. 6.

Выбор тoгo или иного типа конструкции зависит, разумеется, не только от размеров лодки, но и от многих частных условий и возможностей изготовителя. До сих пор и у нас и за рубежом подавляющее большинство малых судов строится однослойными.

Применение трехслойной конструкции обычно не дает заметной экономии ни в весе, ни в стоимости, по сравнению с однослойной, однако следует отмe­тить одну технологическую особенность. Наличие в конструкции сплошного пенопластового слоя дает воз­можность начать постройку корпуса со сборки этого слоя заполнителя на простейших лекалах, а затем оклеивать жесткую скорлупу сначала наружным, а после снятия с лекал (пуансона) и внутренним нecy­щими слоями стеклопластика. Такой вариант часто применяется при любительской постройке лодок.

Соединение секций.   В подавляющем большинстве случаев пластмассовые корпуса выполняются монолитными и единственным соединением является стык  палубы с бортом.  Это соединение загружено сдви­гающими усилиями, для передачи которых обычно применяются двусторонние приформованные накладки из стеклопластика; толщина каждой из них принимается равной половине толщины стыкуемых секций, ширина ­ — не менее 200 мм.

Три варианта углового соединения «встык» показаны на рис. 3. Такой узел наиболее надежен, но трудоемок и потому на самых малых судах обычно не применяется. Moгут быть рекомендованы отли­чающиеся простотой подгонки соединения с ис­пользованием болтов или заклепок, например, показанные на рис. 4. Другая возможность упрощения сборки заключается в изготовлении обеих соединяемых секций (корпуса и палубы) с вертикальными флагами (рис. 5).

В некоторых случаях, хотя это в принципе и не рекомендуется, корпуса собирают из нескольких ceкций, как правило, с разъемом в ДП; на рис, 6 показаны три типа таких соединений.

Говоря о сборке пластмассовых судов из секций, отметим интересную тенденцию в организации серийнoгo производства сравнительно крупных яхт и катеров. До последнего времени, как и при постройке судов из «традиционных» материалов ­ дерева или металла, работы по монтажу в корпусе вceгo внутpeннeгo оборудования выполнялись поэлементно.

По очереди подавались, подгонялись и крепились прочные переборки (поперечные и продольные), различные легкие выгородки, фундаменты, шкафы, рундуки, койки; монтировались изоляция, внутренняя дeкopaтивная зашивка, пайолы и т. п. Широкое применение стеклопластика и при изготовлении оборудования по­зволило внедрить новый способ постройки, при котором судно собирается не из двух, как обычно, а из трех отдельно формуемых секций.

В секцию корпуса­ оболочки грузится объемная секция «внутренней обстройки», включающая большую часть элементов оборудования и отделки, конструктивно объединенных плоскостями зашивки с бортов, поперечными пере­борками с носа и кормы и настилом (пайолом) со стороны днища. Связав между собой эти две секции, можно закрывать оборудованный корпус третьей секциеи ­палубой (этот момент и показан на приводи­мом фото).

Такой вариант обеспечивает некоторое общее уменьшение веса судна (около 500 кг на 15­метровой яхте), а главное ­ дает возможность резко сократить продолжительность eгo постройки. Так, цикл построй­ки серийной яхты «Коламбиа­50» (США) сократился со 180 до 140 дней, общая стоимость работ верфи снизилась на 30%.

Отдельные конструктивные элементы.    Необходимо учитывать следующие общие рекомендации. В местах приложения сосредоточен­ных нагрузок (под киповыми планками, у пяртнер­са и т. п.) требуется иногда двойное увеличение тол­щины обшивки за счет укладки дополнительных слоев армирующего материала ­ обязательно между oc­новными слоями (рис, 7).

Во всех случаях утолщается обшивка на участках перехода от транца к борту и днищу, а также в pa­йонe киля и форштевня. Например, у киля парус­ной яхты слои армирующего материала поочередно переходят с oднoгo борта на другой, благодаря чему толщина обшивки о этом районе удваивается, а кроме тoгo укладываются дополнительные слои (рис. 8).

Транец мотолодки.   Толщину транца можно принимать по рекомендациям американской корпорации «ОВС», приводимым в табл, 7. Типичным подкреплением под подвесной мотоp является местное утолщение транца с вклеиванием между слоями стекло­пластика слоя фанеры (рис. 9); в таблице и показана суммарная толщина транца вместе с такой фанерной вставкой.

Жесткость транца повышается (рис. 10, 11) приданием ему некоторой выпуклости и установкой кормовой банки, которая, как и днище моторной ниши, играет роль шельфа. Установка вертикальных книц может быть рекомендована только для катеров, имеющих внутренний киль и стрингера.

Планширь.   Это исключительно важный для бес­палубноrо судна конструктивный элемент, обеспечи­вающий жесткость бортов ­ препятствующий поперечному перемещению их верхних кромок. Считается, что планширь должен выдерживать двойной вес лод­ки, пост­вленной на борт; такая прочность необхо­дима, например, при столкновениях.

В простейшем случае планширь формуется заодно с обшивкой в виде фланца, oтoгнутoгo внутрь или, что лучше, наружу корпуса (рис. 12). Конструкции более сложных изготовляемых заранее и присоеди­няемых к корпусу планширей разнообразны: это могут быть деревянные планки, алюминиевые и пластмассовые профили или даже отдельно отформованные плоскостные секции из стеклопластика. В последнем случае планширь часто объединяют с банками в одну «палубную» секцию, соединяемую с корпусом на клею, болтах, заклепках и т, п.

Установка швертового колодца.     Oтмe­тим, что с особой тщательностью следует выполнять присоединение швертового колодца к корпусу швертбота. Рекомендуется предварительно изготовленный узел колодца устанавливать на место во время формования обшивки, заформовывая фланцем внутрь нее (рис. 13, 14).

Переборки.       В принципе на судах длиной мeньше 15 м необходимость установки переборок ника­кими правилами не оговаривается, однако их обычно приходится устанавливать для обеспечения попереч­ной прочности корпуса и непотопляемости судна. Пе­реборки обычно вырезают из фанеры толщиной 6­ — 1О мм для малых яхт и катеров и 12­ — 18 мм для крупных крейсерских яхт, а затем оклеивают стекло­пластиком. Бывают переборки и трехслойной конструкции (стеклопластик и пенопласт внутри) и т. д.

Крепление переборки к обшивке (рис, 15) в большинстве случаев выполняется при формовкой «мок­рьми треугольниками». Часто бывает достаточно угольника из двух — тpex слоев стеклоткани с расположением основы вдоль контура переборки. Верхняя полоса вceгдa должна быть несколько шире нижней; «уголь­ники» ставятся обязательно с обеих сторон переборки. Таким же образом соединяются и все другие взаимно-перпендикулярные конструктивные элементы.

Толщина «полки угольника» обычно равна полови­не толщины присоединяемой к обшивке конструкции, а ширина «полки» равна 7­ — 8 ее толщинам.

Элементы, воспринимающие сосредоточенные нагрузки.   В корпусе любого малого судна имеются конструктив­ные элементы, не участвующие в обеспечении общей прочности, но играющие не менее важную роль. К числу их относятся, например, машинные фундаменты. Для установки двигателей небольшой мощности иногда бы­вает достаточно простого усиления существующих стрингеров. В тех случаях, кoгдa необходимы специальные фундаментные балки коробчатого или Г -образного сечения (рис. 16), их надо протягивать от переборки до переборки (или от рамнoгo шпангоута до paмнoгo шпангоута) и обязательно скреплять с ними.

На яхтах особо ответственными узлами, передающими сосредоточенные усилия, являются крепления фальшкиля (или плавника с фальшкилем) и мачты. Конструкция вaнт — ­путeнсов также должна предусматривать разнесение тяги от вант на возможно б6льщую площадь обшивки; на рис. 17 показаны шесть вариантов этого узла.

Степс на небольших­ яхтах нет необходимости выполнять в виде солидного бруса, как это делается на многих деревянных cудax;  достаточно использовать легкую предварительно отформиванную конструкцию (рис. 18).

Правильный подход к конструиро­ванию­ основных узлов можно проиллюстрировать эскизами корпуса с трехслойной обшивкой построенной в  Германии 10 — мeтpo­вой крейсерской яхты с обводами шарпи.  Минимальная толщина несущих слоев стеклопластика (с арми­рованием стеклотканью) 2,5 мм, заполнителя ­ 20 мм.

На рис. 19 показано оформление скулы с исполь­зованием заформованного в самый угол дополнительнoгo стеклопластикового треугольного профиля; в целом узел получается очень жестким и представляет собой как бы продольную балку набора. Такие же решения применены и в остальных продольных coe­динениях, например в соединении палубы с бортом  (рис. 20). Поперечный набор в чистом виде отсутствует.

Вес киля (рис. 21) при помощи установленных изнутри корпуса дополнительных стрингеров ­- швеллеров, перевязанных стальными же поперечинами, и пластины, приваренной к плавнику, распределен на большую площадь днища. Такими же наложенными на обшивку швеллерами (рис. 22) разносятся на днище и нагрузки от шпора мачты. Рассмотренные узлы вполне применимы и при индивидуальной постройке небольшой яхты или катера.

Болтовые соединения.    К болтовым соединениям конструкций из стеклопластика предъявляются следующие требования:

­       —   диаметр болта d обычно должен быть равен толщине соединяемого материала (не менее);

­       —   отстояние болта от края связи не должно быть менее 3 d;

­       —  расстояние между болтами (шаг) не должно быть менее 4 d;

­      — под гайку и головку болта подкладывается шайба диаметром не менее 2,5 d.

М. В. Михайлов.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №28.

25.09.2012 Posted by | стеклопластик | , , , , , , | Оставьте комментарий

Все о клеях, применяемых в судостроении.

Клеи, употребляемые для работы с деталями судового корпуса и его оборудования, делятся на две группы: водостойкие (ВИАМ Б-3, КБ-3, КДМ-6, ЦНИПС-2, эпоксидные, ПВА) и недостаточно водостойкие (К-17, казеиновые, казеиново – цементные, силикатные). В этой статье мы рассмотрим клеи, получившие наибольшее распространение.

В первую очередь к ним относятся ВИАМ Б-3 – водо-, масло-, бензо- и кислотостойкий фенолформальдегидный клей. Он состоит из трех компонентов (в вес. ч.): фенольно – баритовая смола ВИАМ Б – 100; ацетон технический – 10; керосиновый контакт 1-го сорта (контакт Петрова) – 16-:-20. Более точно количество керосинового контакта определяют по выражению (1400:а), где а – кислотное число контакта.

Этот клей применяется в судостроении с начала сороковых годов, наиболее широкое использование он получил при изготовлении конструкций из ДСП и древесины. Одним компонентом клея является смола ВИАМ Б, представляющая собой вязкую жидкость от желтого до красно-коричневого цвета; в ней допускается  не более 20% влаги и не более21% свободного фенола. Следует иметь в виду, что фенол – токсичное вещество, вредно действующее на органы дыхания и кожу. В связи с этим работы по приготовлению клея  и по склеиванию деталей следует проводить при хорошей вентиляции рабочего места или на открытом воздухе.

Для приготовления клея в смолу вливают необходимое количество ацетона (растворителя по отношению к смоле) и перемешивают, обеспечивая равномерное ее растворение; затем вливают керосиновый контакт и опять перемешивают в течение примерно 10 мин. до получения однородной смеси. Вязкость клея должна быть такой, чтобы он с кисти или лопаточки (мешалки) стекал тонкой непрерывной струей.

В зависимости от температуры помещения срок пригодности клея к использованию – 2 – 4 часа. По истечении этого срока он начинает быстро густеть, а его температура повышается; большая масса клея при недостаточном охлаждении может самовоспламенится. В связи с этим приготовлять клей необходимо в том  количестве, какое может быть израсходовано за 2 – 4 часа. Руководствоваться рекомендуется следующей нормой расхода клея; при одностороннем нанесении (на одну из склеиваемых поверхностей) – 180 – 250 г/м2 ; при двустороннем – 250 – 300 г/м2.

Эпоксидные клеи в последние годы составили весьма многочисленную группу: клей ЭД-5, компаунд К-153, чехословацкий клей «Эпокси-2000».

В продаже чаще всего есть клей ЭД-5, поэтому познакомимся в первую очередь с особенностями его использования. Клей состоит из двух компонентов (в вес. ч.): эпоксидная смола ЭД-5 – 100; отвердитель – полиэтиленполиамин – 6,5.

При приготовлении расфасованного клея на это соотношение компонентов внимание можно не обращать, так как на флаконах, в которых они хранятся, нанесены деления – компоненты отливают в соответствии с ними. Затем клей  перемешивают в течение 5 – 7 минут и он пригоден для употребления. Если температура помещения сравнительно низка (12-15о), смола, а следовательно и клей, обретут большую вязкость, и в него рекомендуется ввести растворитель (ацетон, спирт или толуол) в количестве 5 – 10 вес. ч. Технология применения клея примерно такая же, как для клея ВИАМ Б3, но давление при запрессовке существенно меньше – не более 0,5 кг/см2 – для того, чтобы детали плотно прилегали одна к другой. Расход клея примерно такой же, как и клея ВИАМ Б3.

Клей БФ-2 – представитель семейства клеев  БФ. Он применяется для склеивания ДСП, древесины, металлов, стекла,  фарфора и некоторых пластмасс. Склеиваемые поверхности тщательно обрабатывают, подгоняют, очищают от грязи, пыли, ржавчины, жировых пятен и просушивают. После этого наносят тонкий слой клея и высушивают на воздухе; потом наносят второй слой и слегка подсушивают.

Затем склеиваемые детали соединяют между собой и создают небольшое давление, обеспечивающее плотное их прилегание. При комнатной температуре (18-22о ) продолжительность выдержки 3-4  суток; при нагревании при температуре 100о  выдержка 1,5-2 часа. Склеивание при температуре 15о и ниже производить не рекомендуется, так как прочность соединения резко падает.

Клей ПВА  также предназначен для склеивания ДСП, древесины, стекла, линолеума и других материалов. Он разработан в последние годы. Клей продается в удобной упаковке по 250 г, в состоянии, пригодном для использования без какого — либо предварительного приготовления.

Технология его приготовления проста. На подготовленные и очищенные от грязи и пыли поверхности тонким слоем наносят клей; после открытой выдержки – около 5 мин., детали соединяют и после закрытой выдержки около 10 мин., создают давление – не более 0,5кг/см2.  Продолжительность склеивания зависит от температуры окружающей среды и колеблется от 1-2 часов  до суток; подогрев не требуется.

Клей «Kittifix» склеивает древесину, картон, ткань, металлы, керамику и другие материалы. Как и предыдущий, он относится к новым клеям. Он наносится на подогнанные и очищенные поверхности тонким слоем, затем детали складывают, прижимая друг к другу, и оставляют под давлением до затвердевания клея, которое наступит через несколько часов.

Казеиновые клеи, несмотря на создание новых водостойких клеев различных марок, по – прежнему широко используются на практике. Объясняется это тем, что они всегда и везде есть в продаже и  дешевы. Казеиновые клеи можно применять для склеивания деталей, на соприкасающихся непосредственно с водой   (внутреннее оборудование, рангоут, палубный набор); как исключение можно склеить узлы набора корпуса, настила палубы и даже обшивку небольших судов для охоты, рыбной ловли, которые после использования аккуратно хранятся на суше.

Для обеспечения надежности клеевых соединений следует применять запрессовку  шурупами или гвоздями. После склеивания и обработки деталей поверхности в районе клеевого соединения необходимо не менее трех раз покрыть горячей олифой. Выпускаются казеиновые клеи различных марок: В-105, В-107 и ОБ; они представляют собой сухой порошок ровного помола с сероватым или желтоватым оттенком. Наибольшую прочность  склеивания обеспечивает клей В-105, так как для его приготовления применяют казеин первого сорта.

Для приготовления клеевого раствора порошок казеина разводят в чистой питьевой воде комнатной температуры в соотношении 1: 1,7  или 1:2, в зависимости от требуемой начальной вязкости. Жизнеспособность клея около четырех часов; для ее сохранения воду, вводимую в клей при растворении порошка, целесообразно летом охлаждать до +10о С, а при работе в холодном помещении (при температуре от +15  до  +6о) следует употреблять теплую (+25о) воду. Клей рекомендуется наносить на обе склеиваемые поверхности  из расчета 700 – 1000 г/м2   (230 340 г. сухого порошка). Склеивание тонких заготовок – менее 5 мм – можно осуществлять при меньшем давлении – 0,5 – 1,0 кг/см2.

Напомним некоторые общие требования по использованию клеев.

Влажность древесины заготовок, из которых выклеивают детали, должна быть в момент склеивания не больше 12-18 %; даже при склеивании казеиновым клеем она не должна превышать 20 %, так как при большей ее величине резко уменьшается прочность клеевого соединения (Рис.1). Заготовки, имеющие значительную влажность, но с подсушенной поверхностью, также не должны использоваться, поскольку влага изнутри проникает к поверхности  склеивания, необходимой адгезии (прилипания) не произойдет и прочность клеевого соединения  будет недостаточной.

Склеиваемые поверхности необходимо тщательно очистить от грязи (пыли), подогнать и прострогать. Подгонка деталей по всей склеиваемой поверхности должна быть такой, чтобы толщина клеевой пленки была не более 0,3 – 0,5 мм; при большей толщине прочность клеевого соединения резко снижается (Рис. 2).

Оптимальную поверхность для склеивания обеспечит строжка на хорошо выверенных станках -1 или тщательная строжка рубанком; шлифовка (полировка) склеиваемых поверхностей уменьшает прочность клеевых соединений -2 и 3 на рис.3. В  некоторых случаях можно ограничиться использованием пиленых (но не строганных) заготовок. Но их сложнее подгонять друг к другу по всей поверхности склеивания.

Клей на склеиваемые поверхности наносят ровным слоем, используя для этого специальные вальцы (при серийной постройке судов) а также кисти, шпатели, ручные валики (из пенопласта). Толщину клеевого слоя  легко контролировать – сквозь клей должна быть видна текстура древесины.

Работы по склеиванию следует выполнять при температуре воздуха 16 – 25о  и влажности около 60 %; в сырую и холодную погоду, в туман и дождь клеить не рекомендуется.

В процессе склеивания клеями  ВИАМ Б3, казеиновым и рядом других заготовки, на которые нанесен клей, подвергают открытой выдержке в течение 2 – 5 мин. После этого детали складывают склеиваемыми поверхностями. Продолжительность такой «закрытой» выдержки 5 – 25 мин. (она может достигать 30 – 40 мин. при низкой температуре в помещении). После этого детали подвергают запрессовке.

Следует учитывать, что прочность клеевого соединения во многом зависит от давления, созданного при запрессовке; для некоторых клеев ВИАМ Б3, казеиновых – оптимальная его величина 2 -4 кг/см2  (Рис. 4).  При серийной постройке судов запрессовку склеиваемых деталей целесообразнее осуществлять в винтовых или пневматических прессах; при индивидуальной постройке широкое использование находят струбцины, цвинки, грузы.

В некоторых случаях, например, при выполнении кничных соединений, требующееся давление  запрессовки может быть создано шурупами или гвоздями; число их определяют из расчета, что шуруп длиной 25 – 30 мм. и   4 мм. создает давление 50 – 70 кг, гвоздь 2 на 20 – 20 кг.

В связи с тем, что полная полимеризация  — отверждение клея – наступает через 15 – 20 часов, обработку деталей ручным инструментом следует производить через 20 час. , а на механическом инструменте — не ранее чем через 24 часа после склеивания. Для ускорения процесса полимеризации запрессованные детали следует подогреть  до температуры 50 – 60о.

Несколько слов о конструкции клеевых соединений. Чаще всего они стыковые или угловые. По сравнению с соединениями на крепеже (заклепках, гвоздях, болтах) клеевые соединения более «жестки». Напряжения в таких соединениях не перераспределяются по соединяемым элементам, а концентрируются на участках , где резко меняется сечение.

Наиболее простое – торцевое соединение (рис. 10, а), правда, оно же наименее прочное: даже при очень тщательной подгонке соединяемых деталей по торцам, прочность соединения не превышает 15 – 20 % прочности каждой детали в целом ее сечении. Объясняется это в основном следующим: клей затекает в некоторые трубчатые клетки древесины, , но адгезии хорошей не происходит, так как торцы клеток не могут хорошо очищены от частиц древесины (пыли), да и необходимое давление на поверхностях, смоченных клеем , создать сложно.

Основным типом стыковых соединений является усовое (рис. 10, б); оно позволяет обеспечить равнопрочность соединения с целым сечением детали; его применяют для соединения листов обшивки и настила палубы, для сращивания отдельных досок (брусков) в многослойных клеевых пакетах (рис. 10, в) для изготовления килей, привальных и скуловых брусьев и штевней. Прочность усовых соединений зависит не только от прочности клеевой пленки и прочности древесины, но и от конструктивных факторов, в частности, от отношения длины соединения l к толщине склеиваемых деталей s (рис. 9).

Соединения на одной  (рис.5, а) или  двух (рис. 5, б) накладках значительно проще в выполнении, так как требуется только строжка поверхностей деталей, если они из древесины, или удаление глянца с поверхности, если деталь из ДСП. Однако эти соединения имеют существенные недостатки: накладки выходят за габариты соединяемых деталей; усилия, возникающие в них, приводят к работе клеевого соединения на отрыв, что на много снижает его прочность. При этом величина усилий отрыва больше в соединении с односторонней накладкой, поскольку возросло расстояние «а» между равнодействующими усилий в соединяемой детали и в накладке.

Довольно распространены угловые соединения. Угловое соединение внакрой (рис. 6) очень просто в выполнении, но совершенно не  надежно в работе. Усилия,  приложенные к соединяемым деталям, действуют в разных плоскостях – чем толще соединяемые детали, тем больше расстояние между этими плоскостями и тем большими будут усилия, а следовательно и напряжения отрыва.

В нарезном угловом соединении (рис. 7) детали нарезаны одна на другую вполдерева и тем самым уменьшен указанный выше недостаток простого углового соединения. Однако сами соединяемые детали при этом ослаблены. Изготовление такого  соединения довольно сложно, а площадь склеивания по – прежнему небольшая.

Значительно удобнее в изготовлении кничное соединение (рис.8). Оно достигается путем наклеивания двух книц на соединяемые связи и обеспечивает наибольшую  прочность в соединении.

А. И. Павлов.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №54.

13.09.2012 Posted by | строительство | , , , , | Оставьте комментарий

К вопросу о самостоятельной постройке многокорпусных судов.

Судя по письмам любителей, желающих построить катамаран или тримаран (К и Т), многие конструкторы и строители недостаточно ясно представляют себе режим плавания парусного многокорпусного судна. Его скоростные возможности определяются соотношением площади парусности и веса при одновременном соблюдении формы корпусов, позволяющей при их малом весе всплывать, а не принимать на себя удары волн. Тяжелое судно не успеет “привсплыть” и получит полновесный удар, эквивалентный его водоизмещению. Площади поверхностей корпусов и балок К и Т относительно велики, и при больших плечах между центрами тяжести, величины, бокового сопротивления и парусности, а так — же между точками жесткого крепления конструкции и центрами масс ударяющей волны на конструкцию воздействуют огромные моменты.

Сила удара судна о волну, определяющая эти моменты, на прямую зависит от водоизмещения и увеличивается в квадратичной зависимости от скорости. Таким образом, уменьшение водоизмещения при сохранении прочностных характеристик — ключевая задача строителя подобного судна. При постройке семейного прогулочного многокорпусника в качестве приблизительного ориентира нужно стремиться к величине энерговооруженности будущего судна, равной 40 м2 / т, — но не переходить эту грань!

Поэтому удивительно, что среди строителей К и Т даже в настоящее время по — прежнему устойчиво бытует классическое деревянное “лодкостроение” с использованием массивных элементов соединения деталей набора и обшивки, хотя современные клеевые соединения зачастую прочнее, даже без использования металлического крепежа (рис. 1).

А поскольку распределение нагрузок в конструкциях корпуса неравномерно, отдельные элементы можно делать, образно говоря, из “бумаги” — только, чтобы обеспечить сохранность формы архитектурных элементов или предохранить внутренние объемы от влаги, брызг и ветра…

Иногда любители, узнав о высокихтехнических характеристиках современных “экзотических” материалов (углепластик, кевлар и др.), грезят о К и Т из них, но совершенно не учитывают, что использование этих материалов требует высоких технологий, которыми порой не располагают даже крупные производства. К тому же несоблюдение технических условий в случае применения ультрасовременных материалов приводит к ухудшению конструктивного прочностного качества лодки, по сравнению с доступными и знакомыми “переклеями” из фанеры и стекломатериалов.

Во всех известных мне отечественных  попытках  организовать производство тех или иных изделий народного потребления с использованием высоких технологий затраты превосходили мировой уровень минимум в 4 – 5 раз — и это при сомнительном качестве готовых изделий! Но об этом знает узкий круг людей, которые так или иначе соприкоснулись с отечественным производством. Например, яхтенный туз весом 22 кг на одном из ведущих высокотехнологичных производств выклеивался в автоклаве за сутки (с использованием эпоксидного связующего, горячего воздуха высокого давления и вакуума) усилиями 15 человек (включая, правда, пять начальников).

На малом предприятии “Навигатор” в СанктПетербурге такой же туз (по такому же проекту) весом 26 кг с использованием смолы ПН1 и отечественной стеклоткани выклеивался одной формовщицей за 40 мин. При одной и той же оптовой цене рентабельность и качество во втором случае будут значительно выше. Не стоит называть первое предприятие, которое в недалеком прошлом было гордостью страны, но полагаю, что и в лучшие свои времена оно не могло бы выпускать конкурентоспособную продукцию, хотя пользовалось тогда режимом наибольшего благоприятствования. Там завязли мои предложения по производству катамарана “Крошка”, который способен гоняться в одном классе с английским катамараном “Огненная птица” (рис. 2, фото любезно предоставлено В. Беляковым).

В силу своего характера автору довелось долго “экспериментировать” с парусными многокорпусниками. Поэтому он считает должным поделиться некоторыми своими соображениями. Прежде чем приступать к строительству многокорпусника, надо как можно точнее определить для себя, зачем он нужен? Как и где судно будет использоваться? Есть ли реальные возможности построить его на современном уровне, за приемлемый срок, из доступного материала?

До настоящего времени самые доступные материалы для постройки — это фанера, дерево, стекломатериалы, эпоксидная и полиэфирная смолы. Надежды отдельных россиян на сверхсовременные материалы, технологии, сэндвичевые  конструкции  оболочек необоснованны. Впечатляющие результаты гонки “The Race” по развитию многокорпусников — итог серьезной профессиональной работы на базе развитого национального производства и всей мировой технической культуры. Нам же пока придется строить из имеющихся материалов, надеясь на то, что новейшие достижения в строительстве К и Т удастся использовать в последующем. Но удача возможна только в том случае, если будут накоплены знания и опыт по применению более доступных материалов.

Конечно, впечатляет такой катамаран, как “Стилетто”, изготавливаемый на одном из авиапромышленных предприятий США, — он весит всего 500 кг. Мой калифорнийский друг Курт Хойт, владелец такого катамарана, каждый год меняет на нем паруса, которые стоят 5000 долл. Кому у нас доступны такие расходы? Кому доступны — тому не нужны паруса, и наоборот! Дорогие многокорпусные лодки, такие как “Стилетто”, “Корсар”, “Стрекоза”, “Огненная птица”, составляют менее 1% многокорпусников в мире. А вот все остальные изготовлены из более прозаических материалов, но зачастую не только не уступают своим более дорогим серийным сестрам, но иногда даже превосходят их.

Не только любители, но и профессиональные верфи при строительстве многокорпусников широко используют композитные конструкции из традиционных дерева, фанеры, стеклопластика на эпоксидной или полиэфирной основе. Даже в “Корсаре” ценой свыше 110 тыс. долл. США — всего лишь 1 кг  кевлара и 15 м2 углеткани! Особенно широко применяют фанеру голландские и австралийские верфи. Да и тенденции строительства К и Т в Австралии, скорее, ближе всего к отечественным. Матричное изготовление оболочек корпусов там в настоящее время отходит в прошлое, поскольку становится нерентабельным изза высокой трудоемкости.

На смену этому в настоящее время приходит технология использования многослойных полимерных листовых материалов, которая позволяет затратить не более 5–7 дней на изготовление легких и прочных оболочек корпусов с плавными обводами и полированной поверхностью. Легко освоить эту технологию можно лишь после того, как накоплен опыт работы с фанерой. И хотя качество и свойства фанеры, используемой в Австралии, отличаются от нашей в лучшую сторону, в России тоже сейчас можно купить подходящую фанеру (предпочтительней, пожалуй, импортную “габоновую”), в том числе и местного производства.

В зависимости от поставленной задачи с помощью различных приемов можно получить требуемые обводы. Так, на разборном катамаране “Бумеранг” (самом маленьком крейсерском судне подобного типа в мире) применены многоскулые обводы, а сам корпус изготовлен из сшитых полос, что позволило создать не только легкое, но и достаточно грузоподъемное судно. Даже с малой площадью парусов (изза разборной мачты) он показывает прекрасные ходовые качества, а при полноразмерной мачте и соответствующих парусах они могут быть еще лучше. По официальным подсчетам, в России сейчас семь таких катамаранов, и еще два строятся в Литве (г. Клайпеда) и в Болгарии.

В настоящее время этот проект трансформирован в семейное судно длиной 7.5 м с несколько измененной архитектурой. По предварительным расчетам, он будет значительно превосходить по скорости своего предшественника (рис. 3). Вес подобного катамарана должен быть в пределах 700–750 кг (что, разумеется, зависит от квалификации строителя), стоимость материалов для корпусных конструкций — около 80 тыс. руб., а прогнозируемое время постройки без перекуров и обсуждений о недостатках и т. п. — примерно 1600 чел.ч.

Основываясь на той же конструкции и технологии, автор в настоящий момент разрабатывает тримаран “Муха” (рис. 4). Его длина — 8 м, высота у камбуза в каюте — 1.9 м, вес — 800–850 кг, предварительная стоимость основных материалов — 135 тыс. руб., время постройки — 2000 чел.ч. Строитель из Геленджика, судя по присланным им эскизам, решил строить свой катамаран многоскулым в соответствии с весовыми нормами, а архитектура его судна зависит от вкуса и условий эксплуатации (рис. 5).

Для специфичных внутренних российских акваторий (мелководных, с резким изменением уровня воды, обилием водных растений и др.) К и Т — одни из самых подходящих типов яхт. В свое время автором были предприняты значительные усилия, чтобы организовать показательные гонки с целью популяризации подобных судов в стране. Зарубежные коллеги горячо откликнулись на это предложение, и был даже учрежден специальный приз для иностранных яхтсменов, которые придут к нам на гонки, чтобы продемонстрировать эти легкие, удобные, прекрасные лодки и тем самым вызвать у россиян интерес к их развитию. Увы, эти усилия не получили тогда дальнейшего развития.

Тем не менее автор не исключает появления в ближайшем будущем очень интересных судов, сконструированных и построенных россиянами. Именно поэтому основной целью этой статьи и, возможно, ряда последующих является рассмотрение основных принципов создания удачной конструкции многокорпусника с учетом наших, порой скромных, возможностей — конструкции, приспособленной к реальным условиям эксплуатации.

Герман Адрианов.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №182.

08.02.2012 Posted by | Многокорпусники. | , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Рассказ о мечте, или как строили «Кралю». Часть 2.

После установки «теплицы» вокруг формуемой палубы мы начали обклейку болвана, и опять по пройденной схеме: сперва стеклотканью, затем пенопластом и наконец шестью слоями стеклоткани. Спустя чуть более месяца, палуба была готова, отсутствовало только дно кокпита. Сняли палубу с болвана и аккуратно вынесли во двор, затем разобрали болван, а палубу перевернули и занесли обратно в гараж, так как предстояло вклеить дно кокпита и набор.

Постепенно, не торопясь, вклеили продольный набор и бимсы. Технология уже отработана на корпусе, поэтому работа идет довольно быстро. Палуба готова – снова выносим ее, кантуем и заносим, устанавливаем на корпус. Она легла как «родная», даже подгонка не потребовалась.

Теперь предстояло приформовать ее к корпусу, и тут снова на помощь пришел Константин, который посоветовал уложить в месте стыка палубы и корпуса узкие полоски стеклоткани, пропитанные эпоксидной смолой, а сверху установить палубу и плотно прижать ее. После этого излишки эпоксидной смолы были выдавлены, а корпус – приформован к палубе стеклотканью снаружи и изнутри. После этого он приобрел законченный вид.

Теперь предстояли шпатлевка и окраска. В первую очередь решили красить днище, для чего нужно было снова перекантовать корпус, а вручную это уже не получалось. Дворик довольно маленький, два крана не помещались, поэтому Альберт предложил обвязать корпус и поднять яхту за нос вертикально вверх. Согласился при условии, что обвязывать будет он сам.

Заказали кран и решили проверить качество приформовки пластика к пенопласту. Взяли дрель с тонким сверлом и начали сначала простукивать, затем пытались продавить, а там, где появлялись сомнения, просверливали отверстия. В носовой части палубы на довольно большой площади стеклопластик плохо приклеился, образовав пустотелые полости. Наутро решил, что нужно демонтировать палубу и снова все переделать.

Вообще в строительстве всегда есть место ошибкам и недочетам, никто от этого не застрахован. Когда меня спрашивают, сложно ли строить, я отвечаю, что строить несложно, сложно перестраивать. Тут необходимы огромное терпение, целеустремленность и уверенность в своих силах, нельзя, чтобы неудача взяла верх. Скажу честно, что одну деталь я переделывал четыре раза, пока не был достигнут желаемый результат.

Итак, один день ушел на снятие старой стеклоткани и зачистку от смолы, пара дней – на поклейку, затем еще целый день потребовался на приформовку набора, так что за не делю справились. Снова установили палубу на прежнее место. В носовой части из пенопласта приклеили пенопластовый оформитель фальшборта, который оклеили несколькими слоями стеклоткани. По такой же технологии сделали в кокпите и упоры для ног.

После перекантовки корпуса предстояли шпатлевка и покраска. Шпатлевали эпоксидной смолой, разведенной с аэросилом и микросферами: это достаточно бюджетный (по сравнению с фирменными эпоксидными патлевками) вариант, но неплохо себя зарекомендовавший. Есть единственный нюанс: шпатлевать нужно при невысокой влажности и температуре не ниже 22–25° С. Если шпатлевка не наберет должной твердости, то шкурить ее невозможно: сразу забивается шкурка, и работа прекращается.

Когда мы только начинали постройку, мне хотелось, чтобы лодка выглядела, как иностранные фирменные яхты с обложек глянцевых журналов. Поэтому были куплены лако — красочные материалы французской фирмы «Nautix», которая разработала простую стандартную систему покраски пластиковых судов и дала четкие рекомендации по соблюдению температурного и временного графика.

По технологии после шпатлевки на корпус должны быть нанесены двухкомпонентный эпоксидный грунт, затем грунт под покраску и далее двухкомпонентная полиуретановая эмаль. Помимо шпатлевки и окраски корпуса предстояло проделать множество других работ. Лодка стояла вверх днищем, поэтому, поставив внутри каюты обогреватель, начали проклеивать стык между палубой и днищем по всему периметру. Пока яхта находилась в нормальном положении, сделать это было бы затруднительно, так как пришлось бы клеить в «потолочном» положении.

Немного подравняли подволок с помощью пенопласта и зашили кожзаменителем. После этого изготовили перья рулей и киля. Посоветовавшись с Альбертом, приняли решение сделать сердечники из 10-мм фанеры, затем обклеить их деревянной рейкой, а полученную заготовку обработать таким образом, чтобы получить правильный профиль, который и обформовать стеклопластиком.

С перьями рулей особых проблем не возникло, а вот с плавником киля пришлось повозиться. Сама его конструкция не вызвала у меня доверия: эта деталь имела значительное удлинение – при габаритной длине 2185 мм толщина в самом широком месте составляла всего 40 мм. Поэтому я решил перестраховаться и вставил две стальные полосы по всей длине, крепившиеся к бульбу киля через нержавеющие шпильки.

Чтобы завершить все работы по окраске, пришлось дождаться весеннего тепла и сухой погоды. К этому времени корпус был покрыт эпоксидным грунтом, теперь его предстояло ошкурить, покрыть белым грунтом и нанести финальный штрих – полиуретановую эмаль. Стандартный белый цвет нам показался скучным, хотелось, чтобы боевая окраска яхты подчеркивала ее экстремальность. Рассмотрели около десяти вариантов, но выбрали два, один из которых оказался нереальным – в палитре цветов «Nautix» не было подходящего оттенка, а размешивать дорогостоящую эмаль для получения нужного цвета я не рискнул.

Решено было использовать зеленый и белый цвета. На компьютере сделали дизайн-макет в масштабе 1:1, затем на плоттере из пленки вырезали трафарет, который сначала наклеили для покраски зеленым цветом, а затем белым. Эмаль наносили с 2-мм нахлестом одного цвета на другой, затем нахлест сошкурили.

После завершения покрасочных работ корпус отполировали. На этом работы по днищу были закончены, и мы перекантовали корпус в нормальное положение. По сравнению с сияющими и переливающимися на солнце бортами необработанная палуба выглядела уныло. Ее и рубку покрасили в однотонный белый цвет, после чего дно кокпита и палубу по бортам и в носу покрыли специальным нескользящим лаком.

Теперь оставалось изготовить бульб, рулевой механизм, вант-путенсы, степс и т.п. Для изготовления бульба собрали около 150 кг свинца, сделали чертеж, по которому на заводе нам его отлили. Правда, то ли мастер-модель, то ли сама форма были сделаны не очень точно, деталь получилась асимметричной, к тому же при погрузке бульб уронили тонким концом вниз. Свинец – очень мягкий материал, поэтому от удара задняя часть деформировалась.

Рихтовать было бесполезно, пришлось обформовать свинец толстым слоем стеклопластика, а затем с помощью болгарки и лепесткового круга придавать ему симметричность и более правильную форму. Предполагалось, что бульб будет съемным, поэтому в нем изначально решено было сделать колодец под плавник киля и сквозными шпильками зафиксировать бульб на киле. По неопытности при отливке этот колодец не сделали, поэтому пришлось спасать положение с помощью зубила, стамески, молотка и терпения.

Вант-путенсы, штаг-путенс, закрутку стакселя, а также рулевые петли изготовили по собственным чертежам из нержавеющей стали. В принципе, установка этих деталей особых сложностей не вызвала. Исключение составили вант-путенсы, их мы решили перенести с корпуса на  палубу, а изнутри закрепить таким образом, чтобы перенести нагрузку от такелажа на корпус.

В остальном – все по проекту: штаг — путенс и закрутка установлены под палубой, степс стоит на палубе. Я уговорил Альберта установить в отличие от проекта два рулевых пера. Были опасения, что из-за широкой кормы при больших углах крена рулевое перо может выйти из воды, и яхта станет неуправляемой. Сделали один румпель, который установили в ДП лодки; усилие на перья передается с помощью шарнирных соединений и двух штанг.

Для опускания киля изготовили рамку из труб с парой блоков и лебедкой. Для удобства хранения и транспортировки рамку сделали разборной, состоящей из трех частей.

К сожалению, наш бюджет не позволил заказать фирменную мачту, поэтому нашли старую подходящего сечения. Под нее изготовили шпор с пятью встроенными лопарями, установили пластины для крепления стоячего такелажа, провели фалы. Из оборудования был минимальный комплект, состоящий из погона гика-шкота, двух погонов стаксель-шкота и нескольких блоков. Причем на палубе закрепили только погон гика-шкота, остальные дельные вещи решили монтировать, когда будет поставлена мачта.

6 августа, погрузив мачту на лодку, а все остальное сложив в каюте, мы отправились в яхт-клуб. Установили мачту, набили такелаж – и середина мачты начала выгибаться в корму. Опять проблема, а как с ней бороться, пока не знаем – краспицы уже и так максимально отведены в корму. Нужны более длинные, но их нет. Короче говоря, подвигали мачту по степсу, немного отрегулировали ее завал, и пока на этом остановились.

23 августа на вечер назначили первый спуск яхты. Проконсультировались с «бывалыми», как правильно провести обряд крещения. Крестной за помощь, терпение и понимание была назначена моя супруга Татьяна. Подкатили лодку под кран, завели стропы и приступили к спуску. Как только лодка коснулась бульбом воды, откупорили бутылку шампанского, крестная на рекла ее именем «Киви» и произнесла напутственные слова. Я смотрел на стоящую на воде яхту и не мог поверить своим глазам, что наконец-то этот день настал.  За три года строительства  привык видеть ее только в ограниченном пространстве гаража, и до сих пор не верилось, что через несколько минут мы поднимем паруса и пойдем в море.

Первый выход прошел при идеальных погодных условиях: легком ветре 3–4 м/с и гладкой воде, поэтому особых замечаний мы не выявили. Яхточка довольно бодро бежала как в бейдевинд, так и полными курсами, на руле не лежала, нормально управлялась под одним стакселем. В общем, было понятно, что она хорошо сбалансирована и легка в управлении.

На тот момент мне казалось, что мы спустим лодку и без всяких доработок будем ходить. Хотя когда я устанавливал палубное оборудование, Альберт говорил: «Сколько ни размечай, все равно придется переставлять, так как море поставит все на свои места». Так и случилось: первое, с чем мы столкнулись, так это с проблемами подъема и опускания киля. Киль имел обратную стреловидность и при опускании в нижней точке начинал клинить. Пришлось в колодце, в нижней и в верхней его частях устанавливать ролики.

Но при первом же выходе в свежий ветер киль начал сильно болтаться в продольном направлении – а это была куда более серьезная проблема. Надо было найти способ жестко зафиксировать перо киля в колодце. Для этого в его передней части установили резьбовые втулки, через которые двумя шпильками киль поджали к задней стенке колодца. И снова – на ходовые.

Только показалось, что вроде все хорошо и киль стоит «мертво», как после разгона до 8 уз перо киля начало жутко вибрировать, передавая колебания на корпус, причем все это происходило по нарастающей. (В авиации это называется флаттером, и возникает он из-за неравномерного набегания воздушного потока.) Все знатоки в один голос сказали, что дело в обратной стреловидности и посоветовали переделать колодец под вертикальное перо киля. Но при такой компоновке мы рисковали разбалансировать всю лодку.

Поэтому мы решили провести ходовые испытания и оценить поведение лодки сначала с килем, имеющим обратную стреловидность, а затем переставить его вертикально, и снова произвести замеры.

Выбрав подходящую погоду, прошлись каждым курсом по три раза, фиксируя данные анемометра, GPS и кренометра и выводя среднее значение. Затем демонтировали перо киля, установили его вертикально и дождались погодного окна с идентичными погодными условиями. После второго выхода стало ясно, что вибрация киля наблюдается в обоих случаях – и всегда на полных курсах при достижении 8 уз.

Таким образом выяснили, что флаттер происходит из-за недостаточной жесткости плавника.  Поэтому в межсезонье сделали новый плавник, склеив пакет из дерева, затем обработав его под профиль и обформовав стеклопластиком толщиной 5 мм с каждой стороны. Решили уже лета не ждать, а провести испытания прямо во дворе. Один конец пера киля закрепили жестко в горизонтальном положении, а на второй положили бульб. Перо сильно прогнулось, стрелка погиби составила почти 150 мм, стало понятно, что этот вариант – тоже неудачный.

 В конце концов нашли, как кажется, правильное решение: разрезали ножовкой последний вариант киля вдоль на две половинки, вовнутрь вставили пакет из труб квадратного сечения и снова собрали. Перо получилось настолько жестким, что практически не прогибалось даже под нагрузкой в 250 кг, что почти на 100 кг больше веса бульба.

С мачтой тоже пришлось повозиться – к следующему сезону она была заменена, но проблема неправильного прогиба осталась. Переставили вант- путенсы и переделали места раскрепления под палубой. Заодно усилили крепление степса к пиллерсу. Позднее переделали и бульб, но на этот раз все – от болвана до литейной формы – изготовили самостоятельно. На этом серьезные доводочные работы были закончены…

Изначально яхта проекта «Краля 630» задумывалась как соперник замечательному проекту Игоря Сиденко «Нева», очень популярному на всей территории бывшего СССР. Обе лодки имеют схожие габариты и примерно одинаковое водоизмещение. Кстати, первый экземпляр этой серии, яхта под названием «Револьвер» (или, как местные в шутку называют, «Черный пистолет»), которую строил непосредственно сам Сиденко, находится в Севастополе. К сожалению, несколько лет лодка стоит на берегу, поэтому прикинуться с прямым соперником пока не было возможности.

Но на сегодняшний день за плечами – четвертый сезон, и можно уже делать какие-то выводы. За это время «Киви» побывала в разных погодных условиях, начиная от штиля и заканчивая ветром 18–20 м/с с волной высотой до 2 м. Думаю, теперь действительно можно сказать, что ВСЕ ПОЛУЧИЛОСЬ. Ведь то, что изначально было заложено в проект, лодка реализовала на сто процентов, и даже больше.

Когда мы с Альбертом в первый раз обсуждали будущую яхту, он меня сразу предупредил, что она «заточена» под полные курсы, а на острых будет просто передвигаться, проигрывая по скорости и углу лавировки. Тем не менее в легкий и средний ветер в крутой бейдевинд лодка без труда разгоняется до 5–7 уз, а по углу лавировки не проигрывает «Конраду 25». Конечно, в сильный ветер, особенно на крутой встречной волне более тяжелые яхты уходят вперед, но при таком раскладе мы стараемся просто удерживаться в общей группе. Как я говорю, нам главное дотянуть до первого знака, а там уже наш конек – полные курсы. Вот тут понимаешь, подо что проектировалась лодка. Яхта начинает глиссировать на скорости 6.5–7 уз, но я бы назвал это, скорее, скольжением.

Как правило, при слове «глиссирование» или «серфинг» мы представляем несущуюся с задранным носом яхту и взды мающиеся усы волн с каждого борта, а в нашем случае этого не наблюдается. Лодка идет почти без дифферента, очень стабильна, рысканье, присущее яхтам с узкой кормой, абсолютно отсутствует. Поворот фордевинд без труда выполняется в любой ветер и на гладкой воде, и на волнении. Яхта не склонна и к брочингам – даже на критических углах крена.

Что касается условий нахождения экипажа на борту, то можно сказать, что лодка относится к яхтам «выходного дня». Большой и удобный кокпит сочетается с рубкой-убежищем, а поскольку мы ходим по выходным, в режиме прибрежного плавания, то подобная концепция вполне нас устраивает.

Дмитрий Бондарь. Севастополь, Украина.

Источник:  «Катера и Яхты»,  № 222.

27.01.2012 Posted by | проектирование, строительство | , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Покрытие корпуса судна стеклопластиком.

Недостатки древесины как судостроительного материала общеизвестны она набухает, увеличиваясь в весе, гниет, разрушается червями-древоточцами. При длительном хранении деревянные корпуса судов рассыхаются. В значительной степени эти недостатки древесины могут быть устранены, если оклеить ее стеклопластиком.

Кроме защитных свойств, стеклопластик повышает прочность корпуса, упрощает весенний ремонт судна. Нередко стеклопластик используется также и для оклейки стальных и дюралевых корпусов Считается, что такое покрытие одновременно уменьшает обрастание подводной части судна.

Для защитной оклейки корпуса судна наиболее подходящими будут ткани марок Т или Т (табл. 1) либо стеклоткани редких переплетений — так называемые «сетки» марок СЭ (ССТЭ-б или ССТЭ-9). Вследствие малой плотности они легко пропитываются смолой и благодаря своей эластичности хорошо облегают корпус. Годится также стеклоткань сатинового переплетения марки АСТТ (б) С 2.

Стеклоткань авиационную марок А и АС рекомендуется применять только для оклейки корпусов из легких сплавов. Электроизоляционные ткани марок ЛСМ, ЛСМИ, ЛСЭ, ЛСБ, ЛСК выпускают уже пропитанными синтетическими смолами, от которых очистить их практически невозможно. Наличие смолы ограничивает выбор клея (можно использовать лишь перхлорвиниловый клей) и усложняет нанесение лакокрасочных покрытий. По этой причине электроизоляционные ткани применяются только при отсутствии любых других тканей.

Металлические корпуса лучше оклеивать эпоксидными компаундами, обеспечивающими лучшее сцепление, а деревянные можно и полиэфирными смолами, которые дешевле эпоксидных. Оклеивание производится при температуре не ниже +18° С и относительной влажности воздуха не выше 65%. Время отверждения от 1 до 7 суток.

Подготовка деревянног о корпуса.

На деревянном корпусе необходимо перед оклейкой скруглить все острые кромки и углы, на которых стеклоткань, вследствие резкого перелома нитей, плохо держится. Необходимо утопить крепеж в обшивку и зашпаклевать углубления над ним, удалить имеющиеся подтеки клея. Неровную, шероховатую поверхность надо прострогать. Расколы и задиры подрезать стамеской или острым ножом. Обшивку обработать мелкой шкуркой и рашпилем.

Затем пропитать горячей олифой или этинолевым лаком: в этом случае древесина меньше будет впитывать воду. Олифа должна хорошо просохнуть: лучше выдержать корпус несколько дней. Часа за 2—3 перед оклейкой корпус протирается уайт-спиритом (или бензином) для удаления пыли и обезжиривания. Следует помнить, что даже малейшие следы жира ухудшают адгезию.

Если придется оклеивать корпус судна, уже бывшего в эксплуатации, то появятся дополнительные заботы: надо удалить старую, отслаивающуюся краску и шпаклевку. Если дощатый корпус был проконопачен, надо удалить и слабо держащуюся конопатку. Вновь проконопаченные места нельзя заливать варом или мастикой; надо просто хорошо осадить конопатку.

Отдельные трухлявые участки необходимо удалить до прочной целой древесины, иначе в этих местах неизбежно будет происходить отслаивание стеклоткани при малейшем попадании влаги. Если трухлявая древесина удаляется глубже чем на 5 мм, приходится делать вставки на клею. Во всех случаях перед оклейкой корпус необходимо тщательно высушивать. Отдельные выбоины можно зашпаклевать смесью связующего, которое будет применяться для оклейки корпуса, с древесной мукой.

Подготовк а корпус а из легких сплавов.

Новый корпус достаточно тщательно протереть и перед самой оклейкой обезжирить уайт-спиритом или ацетоном. Надо обратить внимание на состояние кромок и углов; заусенцы надо снять, погнутые места подправить, острые углы и края скруглить. Если корпус был окрашен глифталевыми или пентафталевыми красками, нитроэмалью или эпоксидной эмалью, то можно оклеивать стеклотканью прямо по старой краске. Слишком гладкую, блестящую поверхность лучше прошкурить для придания ей некоторой шероховатости, при которой стеклоткань лучше приклеивается. После этого надо тщательно удалить пыль ацетоном или бензином.

Подготовк а стальног о корпуса.

Со стального корпуса надо удалить ржавчину с помощью металлической щетки, наждачного камня, шкурки и скребка. Далее металл следует протереть от пыли и обезжирить уайт-спиритом. Окрашенный корпус очищается от краски в местах отслоений и на поврежденных участках. Приступать к оклейке надо не позже чем через сутки после обезжиривания, так как при высокой влажности воздуха очищенный металл может окислиться, появятся признаки коррозии и корпус придется обрабатывать вторично. Лучше всего первый слой связующего нанести сразу же после окончания очистки и обезжиривания.

Подготовка и раскрой стеклоткани.

Для уменьшения пылеобразования, при изготовлении стеклоткань смачивают особым маслом, масляной эмульсией или парафиновым раствором. Для обеспечения лучшей пропитки ткани связующим при оклеивании корпуса, этот замасливатель необходимо удалить. Парафиновый замасливатель удаляют бензином. Другие виды замасливателей снимают уайт-спиритом или ацетоном, с соблюдением всех мер предосторожности и правил техники безопасности. Промытую ткань следует просушить в течение 2—4 час, лучше всею на сквозняке.

Раскраивая ткань, надо стремиться отрезать куски, равные длине корпуса. Желательно, чтобы полосы, укладываемые вдоль киля и ватерлинии, не имели стыков: на кромке стыка при ударе о препятствие материал может задраться и отслоиться на значительном расстоянии; целое же полотно в этом случае прорвется. При раскрое ткани необходимо давать припуск по тем кромкам, которые будут ложиться внакрой.

Для получения нужной длины можно сшивать куски ткани, стараясь, чтобы шов не приходился на наиболее полную, миделевую часть корпуса. При сшивании кромки ткани подгибать не следует, нитки можно употреблять льняные, пропитанные олифой, или стеклянные, выдернутые из кромки полотнища. Сшивать полотнища по продольным кромкам не рекомендуется, во избежание образования складок и перекосов из-за неравномерного натяжения нити в каждой полосе ткани.

Работая со стеклотканью, нужно надевать защитные очки, чтобы в глаза не попадали частицы стекловолокна, а на лицо — марлевую повязку или респиратор для защиты органов дыхания. Помещение, где производятся работы, необходимо постоянно вентилировать, а лучше, если позволяет температура, работать на открытом воздухе.

Приготовление связующих.

Связующие следует готовить в количестве, которое может быть израсходовано за 1,5—2 час работы. Готовят связующее в эмалированной посуде. Использовать медную, латунную или гуммированную посуду нельзя, так как эти материалы могут отрицательно повлиять на его отверждение.

Компоненты связующего смешивают в определенной последовательности. Если предстоит оклеивать вертикальные борта или днище катера, стоящего килем вниз, то за несколько часов до начала оклейки в смолу порциями вводят, при тщательном перемешивании, приготовленную дозу тиксотропного наполнителя — белой сажи марок У-333 или А—5—7% от веса смолы либо аэросила— 1—1,5%. Наполнитель повышает вязкость смолы, предотвращает подтеки связующего. Через 2 час смолу с введенным наполнителем еще раз тщательно перемешивают.

Перед началом оклейки отвешивают необходимое количество смолы и отдельно ускоритель и инициатор. Для полиэфирных смол марок ПН-1 — ПН-3 инициатором служит гипериз (гидроперекись изопропилбензола), который добавляется в количестве 3 вес. ч. На 100 вес. ч. смолы. Смола с гиперизом затвердевает в течение нескольких часов; для ускорения процесса в нее добавляют ускоритель — нафтенат кобальта (10%-ный раствор в стироле) — 8 вес. ч.

Скачала вводят ускоритель и только после хорошего (в течение 10—15 мин) перемешивания — гипериз. Состав снова хорошо перемешивают. Ускоритель и инициатор не должны соединяться непосредственно, так как при этом может произойти взрыв.

При использовании эпоксидных смол ЭД-5, ЭД-6 или ЭД – 20 в смолу добавляют дкбутилфталат — 15 вес. ч. на 100 вес. ч. смолы, с которым она может храниться длительное время. Ускорителем служит полиэтиленполиамин (10 вес. ч.), который вводят непосредственно перед оклейкой корпуса. При смешивании связующего с полиэтиленполиамином выделяется тепло, и вследствие этого смесь может быстро отвердеть. Поэтому ускоритель рекомендуется вводить частями, при хорошем перемешивании.

Если оклейка ведется при температуре ниже + 18° С, в связующее можно ввести соускоритель — диметиланилин в количестве 0,025— 0,1% от веса смолы. Он резко ускоряет желатинизацию смолы.

Работать нужно в резиновых или «биологических» перчатках (употребляя мази Селисского, ХИОТ-6). После окончания оклейки следует обмыть руки и лицо горячей водой с мылом и смазать вазелином.

Порядок оклейки корпуса .

Перед работой надо приготовить инструменты: острый нож, портновские ножницы для раскроя ткани, торцовые кисти, шпатели, ролик для прикатки ткани и эмалированную посуду.

Обработанная поверхность наружной обшивки грунтуется тонким слоем связующего, приготовленного без тиксотропного наполнителя. Размер участка определяется так. Чтобы его можно было оклеить не более чем за час — полтора.

Через 30 мин после грунтовки наносится еще один слой связующего (если необходимо — с тиксотропным наполнителем), и сразу же на него укладывается первый слои стеклоткани, который тщательно разглаживается, простукивается торцовыми кистями от середины полотнища к краям до полного удаления воздушных пузырей и достижения равномерной его пропитки.

Аналогично укладываются последующие слои до получения защитного слоя нужной толщины. Ориентировочно можно сказать, что четыре слоя стеклосетки образуют защитное покрытие толщиной 1—1,5 мм. Толстая стеклоткань создает достаточную защиту корпуса в один-два слоя.

Обычно оклейку корпуса ведут сверху вниз, т. е. от борта к килю. Первый слой должен перекрывать на 50—70 мм скуловой брус, заходя на днище, и на такую же величину — палубу. Последующие слои должны ложиться так, чтобы перекрой по краям ткани был не менее 20—30 мм. Наиболее уязвимые места корпуса, например скулу, соединение борта с палубой, целесообразно защитить дополнительным слоем стеклоткани, наклеив полосу шириной 50—100 мм на основной слой.

При оклеивании днища перекрывают нижнюю часть бортовой оклейки; аналогично поступают при оклейке палубы, транца и форштевня. Нижние кромки днищевых полотнищ на 20—30 мм выводят на наружный брусковый киль (если он имеется), но полностью его обычно не оклеивают.

Кромки ткани на деревянном киле и на форштевне лучше всего заделать рейкой с металлической накладкой. Оклейку нужно вести непрерывно до получения защитного слоя нужной толщины, иначе связующее отвердеет, и для продолжения работы поверхность придется зачищать.

Если приходится оклеивать днище в потолочном положении, стеклоткань предварительно пропитывают связующим на столах. После пропитки, полотнища наматывают на круглые стержни диаметром около 70 мм, и не позднее чем через 30—40 мин их разматывают и укладывают на корпус, пробивая образовавшиеся пузыри торцовыми кистями и прокатывая ткань валиками.

Изнутри корпус обычно не оклеивают; достаточно обшивку и набор покрыть слоем связующего. Для оклейки корпуса, обшитого бакелизированной фанерой, следует применять связующее на основе эпоксидных смол, так как полиэфирные связующие в этом случае не обеспечивают достаточно прочного сцепления. При оклейке клепаных корпусов рекомендуется сначала приклеить полосы стеклоткани по всем заклепочным швам.

Пока клей еще окончательно не высох, выполняют «мокрую шпаклевку». Неровности (риски, наплывы клея) сглаживают, смачивая растворителем. Нередко приходится применять шпаклевку и после того, как стеклопластик отвердеет. Для шпаклевки применяют тот же клей, которым наклеивают ткань, с добавлением наполнителя — кварцевого песка или маршаллита (мел и цемент применять не рекомендуется). Шпаклеванную поверхность выравнивают и сразу же обтирают тампоном, смоченным в растворителе.

После того как шпаклевка высохнет, можно приступить к подготовке корпуса под окраску — устранить глянец стеклянной шкуркой. К матовой поверхности гораздо лучше прилипает краска, особенно эмаль.

Окраска оклеенного корпуса .

Если судно будет эксплуатироваться в пресной воде, из масляных красок чаще всего применяют свинцовые белила, крон (желтого цвета), сурик, ярь-медянку (зеленого цвета). Глифталевую или пентафталевую эмаль можно применять любого цвета, как отечественного производства, так и импортную. Наибольшей водостойкостью отличается хлоркаучуковая эмаль.

Глифталевые и пентафталевые эмали рекомендуется дополнительно покрывать одним слоем глифталевого или пентафталевого лака. Это сохранит от загрязнения декоративный слой краски. Более стойкое, чем краска, декоративное покрытие может быть получено за счет введения в связующее специальных пигментов (табл. 3).

Кроме приведенных в таблице можно применять и другие пигменты, но при этом нельзя забывать об их влиянии на связующее. Известно, например, что процесс отверждения стеклопластика замедляют цинковые белила и цинковый хром, а ускоряет ультрамарин.

Если необходимо осветлить тона, создаваемые связующим, добавляют отбеливающий препарат («белый для пластмасс») — 0,05% от веса связующего. Тогда окрашенные стеклопластики приобретают более чистый и яркий цвет с голубым оттенком. Обычно пигмент вводят только в поверхностный, декоративный слой, но иногда окрашивают и всю массу стеклопластика. Пигмент вводят непосредственно в смолу до смешивания ее с ускорителем.

Минеральные пигменты необходимо просушить в сушильном шкафу при температуре 105 — 110° С, для того чтобы влага, содержащаяся в пигменте, не задерживала отверждения и не снижала прочности стеклопластика. Высушенный пигмент тщательно просеивают через сито (мелкую капроновую сетку).

Из просеянного порошка пигмента и смолы, смешанной с тиксотропным наполнителем (марки У-333 — 5% от веса смолы или аэросил марок А-175, А-380 — 1% от веса смолы), приготовляют пастообразную композицию, состоящую из 50% порошка пигмента и 50% смолы. Для этого их тщательно смешивают и хранят в закрытой посуде. Связующее, не содержащее инициаторов отверждения, может храниться долго.

Чтобы окрасить связующее, предназначенное для нанесения в качестве декоративного слоя на корпус судна, в него добавляют пасту, приготовленную, как указывалось выше, и перемешивают, до тех пор пока не образуется однородная масса. Пасту добавляют до получения нужного колера, и уже после этого вводят отверждающие добавки, перемешивают и употребляют по назначению.

Цвет отвержденного связующего будет отличаться от цвета применяемого пигмента, поэтому, прежде чем приготовить связующее для покрытия всего корпуса, надо сделать несколько проб с различным количеством пасты.

В табл. 10 указано количество сухих пигментов, следовательно приготовленной пасты надо брать в два раза больше. После нанесения декоративного слоя, через сутки корпус можно зачистить от подтеков и окончательно отделать: подшпаклевать неровности связующим и после отверждения шпаклевки отшлифовать.

Шлифуют корпус водостойкой шкуркой № 180—220 с мыльной водой, а после просушки устанавливают на него привальные брусья, буртики, комингсы кокпита и дельные вещи. Под головки крепежных болтов подматывается капроновый или асбестовый шнур, смоченный связующим.

В процессе эксплуатации судов, оклеенных стеклопластиком, защитный слой может быть поврежден. Ремонт поврежденных участков осуществляется так же, как и нанесение слоя стеклопластика на корпус, только требуется более тщательная подготовка поверхности, так как на ней может оказаться масло, грязь или же сама древесина будет влажной.

Источник:   Д. А. Курбатов.  «15  проектов судов для любительской постройки».

13.12.2011 Posted by | дерево, сталь, стеклопластик, технология | , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Ремонтные материалы «DEVCON».

Судостроителям — маломерщикам всего мира хорошо известны полимерные системы, применяемые при строительстве и ремонте яхт и катеров. Ремонтная система, как правило, включает полный набор материалов, которые могут потребоваться для восстановления поверхности металлических, деревянных, пластиковых корпусов, а также разнообразного судового оборудования, детали которого подвергаются износу в процессе службы.

В состав этих материалов входят эпоксидные смолы, обладающие высокими механическими и химическими свойствами, и некоторые виды наполнителей, что позволяет эффективно восстанавливать работоспособность изношенных элементов, а также защищать их при дальнейшей эксплуатации.

Продукция коипании «Devcon», поставляемая на рынок, широко применяется при эксплуатации, техобслуживании и ремонте оборудования, при аварийных ремонтных работах, в том числе в морских условиях, а также при производстве в машиностроении, автомобилестроении,  строительстве и судостроении.

Ассортимент продуктов и составов, выпускаемых под брендом «Devcon», производится с учетом 50-летнего опыта в этой области и включает:

—  металлонаполненные эпоксидные составы (альтернатива сварке и пайке);

—  составы для ремонта резиновых ремней;

—  составы для ремонта различных металлов, пластиковых и керамических материалов;

—  защитные покрытия и подложки, снижающие истирание;

—  высокопрочные клеи для промышленного применения;

—  составы для быстрого и точного изготовления оснастки и форм.

Металлонаполненные эпоксидные составы «Devcon» предназначены для быстрого, экономичного и полностью совместимого ремонта различных компонентов из металла (из стали, в том числе нержавеющей, алюминия, бронзы и др.) в течение нескольких часов. Составы отверждаются при комнатной температуре, обладают превосходной устойчивостью к воздействию химикатов и включают продукты, которые могут эксплуатироваться в сухих условиях при температурах до 177 °С и наноситься при температурах до 4°С.

Ремонтные продукты, выпускаемые под маркой «Flexane»® – это эластичные материалы на основе уретанов, поставляемые в виде жидкостей или мастик. Жидкости представляют собой пригодные для литья безусадочные компаунды, применяемые в производстве новых, заказных или штучных резиновых изделий, а также гибких форм.

Мастики «Flexane»® можно использовать для ремонта изношенных или поврежденных резиновых деталей оборудования, для создания защитных покрытий в условиях исключительно интенсивного истирания, а также для восстановления элементов, подверженных износу, вибрациям, ударным и динамическим нагрузкам.

Эти ремонтные продукты обладают хорошей адгезией. Они без проблем наносятся с помощью кельмы, кисти или пистолета и быстро отверждаются, образуя твердые резиноподобные компаунды, обладающие превосходной прочностью на разрыв и устойчивостью к истиранию.

Материалы «Devcon» удобны в применении при аварийных ремонтных работах, подходят для ремонта самых разных поверхностей при их минимальной подготовке, что позволяет в короткое время возобновлять эксплуатацию техники.

Современные составы для изготовления оснастки и форм, предлагаемые «Devcon» – это быстрое и экономичное решение, востребованное производителями инструмента, моделей и форм.

Продукты «Devcon» поддаются механической обработке, сверлению и нарезанию резьбы, а их превосходные характеристики текучести делают возможным точное и детальное воссоздание посредством литья поверх существующих компонентов.

«Devcon» выпускает обширный ассортимент эпоксидных клеев, отличающихся друг от друга по показателям вязкости, жизнеспособности, времени «схватывания» и времени отверждения и пригодных для самых разных областей промышленного применения.

Составы метакрилатных клеев «Devcon» разрабатывались специально для «проблемных» конструкционных пластмасс, новейших композитов, редких металлов и других материалов, с трудом поддающихся склеиванию. Применение данных клеев позволяет получить прочную и гибкую склейку при минимальной подготовке поверхности (или вообще без нее).

Ремонтные материалы компании применяются на военно-морских кораблях Великобритании при ремонте:

—  изношенных листов обшивки, установке временных заплат – «Flexane 60»;

—  кронштейнов гребного вала (при сильной язвенной коррозии) – «Wear Resistant Putty», «Aluminium Putty»;

—  балансировочных отверстий воздушного винта – «Bronze Putty»;

—  якорной лебедки – «Flexane Putty»;

—  насосов и клапанов – «Wear Resistant Putty», «Brushable Ceramic»;

—  бронзовых насосов и импеллеров – «Bronze Putty»;

—  привальных брусьев – «Flexane Putty», а также при уплотнении лацпортов и дереревянных палуб – «Flexane Putty» и «Flexane 60» соответственно.

ООО «Интрэй», 105082, г. Москва, ул. Б.Почтовая, д. 36 стр. 6.

Тел. (495) 380-25-01, факс (495) 380-25-02

http://www.intrey.ru

195248, г. Санкт-Петербург, пер. Уманский, д. 76

Тел. (812) 333-18-20, факс (812) 333-18-21

Источник:  «Катера и Яхты»,  №220.

17.11.2011 Posted by | герметики, дерево, стеклопластик, технология | , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

profiinvestor.com

Инвестиции и заработок в интернет

SunKissed

мое вдохновение

The WordPress.com Blog

The latest news on WordPress.com and the WordPress community.

Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками - яхту своей мечты...

Twenty Fourteen

A beautiful magazine theme