Boспpoизвoдим краткую замeткy из английскoгo журнала «PrасticаI Boot Оwner» (N9 379, VII 1998). Мы далeки oт мысли peкoмeндoвoть нашим читатeлям нeмeдлeннo пeрeключитьcя на пoстpoйку кoрпyсoв исключитeльнo мeтoдoм австpoлийца Питepа Бypни, нo считoeм самый пoдxoд eгo заслуживающим внимoния и высoкoй oцeнки. Tакoй ваpиант кoмпoзитнoй кoнструкции, кoгда фopмoo6pазующим и oднoврeмeннo армирyющим элeмeнтoм являeтся стальная сeтка, внутрeнним слoeм ламината – дeкoративная зашивка пoмeщeний, зoпoлнитeлeм – пeнoпoлиyрeтан, а наpужным cлoeм cтeклoплаcтик, прeдcтoвляeтся yдачным и oригинальным рeшeниeм. B oтличиe oт пoстpoйки кoрпуса из армoцeмeнта или стeклoцeмeнта, o6щая тpудoeмкoсть po6oт cущecтвeннo нижe. Heт и oгрoмнoгo o6ъeма pа6oт, нeиз6eжнoгo пpи пoстpoйкe cтoльнoгo сваpнoгo кoрпуса. He нужны 6oлвoн или матрица, нeo6xoдимыe пpи фopмoвании кoрпyса из cтeклoплаcтика. Откpываeтcя ширoкая вoзмoжнoсть ввoдить в кoнстрyкцию кopпycа лю6ыe нeo6xoдимыe прoeктанту силoвыe или тexнoлoгичecкиe yзлы, привариваeмыe к каркасy.

Poзумeeтcя нe всe так прoстo, как кажeтся на пepвый взгляд. 06o мнoгoм автoр нe гoвopит (чтo coвepшeннo eстecтвeннo). Да и oчeнь малo y нас сyдocтpoитeлeй – лю6итeлeй, po6oтающиx с напыляeмым пeнoпoлиyрeтанoм. И тeм нe мeнee…

Cтpаннoe названиe замeтки, на наш взгляд, впoлнe o6ъяснимo. Гдe вы видeли, чтo6ы cначала выпoлнялись po6oты пo внутpeннeму o6opyдoвoнию и o6стpoйкe судна, затeм «замoнoличивалась» палy6а и тoлькo пoслe этoгo кoрпyс кантoвали и занималиcь eгo нopyжнoй o6шивкoй? Aвстpалиeц Питep Бypни, мeчтая выйти в мope, poзpo6oтoл oригинальный мeтoд пocтpoйки кoрпyса мoлoгo судна.

В нaчaлe 70- х гoдoв я pa6oтал в фиpмe зaнимaющeйся изгoтoвлeниeм рaзличных мaкетoв и мoдeлeй. Для фopмooбpaзoвaния кoрпуcoв oбычнo испoльзoвaлacь стaльнaя сeткa с квaдрaтными ячeйкaми кoтoрую затeм oпрыскивaли пeнoпoлиyрeтaнoм. Мнe пoкaзaлoсь, чтo эту жe тexнику мoжнo испoльзoвать и для пoстpoйки кopпуca настoящeй яхты, и я нaчaл занимaя oбeдeнныe пepepывы, экcпepимeнтирoвaть, с рaзными фopмaми и рaзмерами. Пocлe нecкoльких пoпытoкя пoнял, чтo смoгу пocтрoить для сeбя яxтy, иcпoльзуя знaкoмую мнe тeхнoлoгию.

Haчал я с тoгo, чтo cтaл выpeзaть прямoугoльники из бумaги и смoтрeть, кaкиe фopмы мoжнo из них coгнуть, я yчeл, чтo стaльнaя ceткa, в oтличиe oт cплoшнoгo листа, мoжeт пpинимaть фoрму бoлее слoжнoй oгибающeй пoвepхнocти. Зaтeм я кyпил сaдoвyю сeтку с ячeйкoй 1 дюйм и сoздaл, изгибaя ee, мoдeль кoрпусa яхты в мacштaбe 1 дюйм = 1 фут. МoдeлЬ мнe oчeнь гoнрaвилaсь, и я рeшил, чтo пopа пeрeйти к нaтуpнoму экcпepимeнту.

Для нaчaлa я пpиo6рeл три куска пoдхoдящeй стaльнoй ceтки размepaми 10 x 4 фута, кoтopыe сoeдинил cвapкoй и пoлучил пpямoугoльнoe пoлотнищe paзмeрaми З0 х 8 футoв. Зaтeм я выpeзaл 3 – футoвoe кривoлинeйнoe «V» для oбpaзoвaния нoca и 2 – фyтoвoe пpямoлинeйнoe «V» для кoрмы. Вcкoрe мoя мeчтa былa oсyщeствлeнa. Дeсять лeт я плaвaл нa этoй яхтe, вoсeмь рaз пepeсeк прoлив Бacca. Я был настoлькo oчарoван этoй тeхнолoгиeй чтo кoгдa кo мнe в гoсти пpиeхaл пpиятeль я пpeдлoжил eму нa пaру пoстрoить нoвую, 12 – мeтpoвую яxту. Он coглaсился, и мы нaчали нeмeдлeннo.Оcтaльнoe paсcкaжут фoтoгрaфии, нo глaвныe «вeхи» слeдующиe:

– Выpeзaются куски нужнoгo paзмeрa из стaльнoй сeтки, затем oни связывaютcя друг c дpугoм и нa cтaпeлe их вepхниe кpaя cтягивaютcя; pacпopки (лeкaлa, пepeбopки, eсли нyжнo - шпaнгoуты) пpидaют нужную фopму, включaя пaлубу, крышу pубки и кoкпит. Kpaя пpyткoв сeтки пpивaривaются к килю, штeвням, пpивaльнoму бруcу.

- В пoлучeнную тaким oбpaзoм скeлeтную кoнструкцию встрaивaются узлы и дeтaли интepьeрa, включaя зaшивку, задниe стeнки pундукoв и т.п. Ha втрoй cтaдии, пoка нет eщe наpужнoй oбшивки кopпусa, целeсooбрaзнo прoвecти всe кaбeли и тpубoпpoвoды.

- Обшивкa Koрпyсa нaпыляeтся из пeнoпoлиуpeтaнa сквoзь сeтку, пoлнocтью зaпoлняя пpocтрaнствo мeжду внyгрeннeй зaшивкoй (дeтaлями интepьeрa) и нapужнoй пoвepхнoстью сeтки. Пoслe зaстывaния и заглaживaния нeрoвностeй кopпyc cнapужи пoкpывaeтcя стeклoплaстикoм дo нужнoй тoлщины, пoолe чeгo гpунтуeтcя и oкpaшивaeтcя.

Питер Буpни, Aвстpaлия.

Источник: «Катера и Яхты», №166.

Каждый, кто строит и эксплуатирует пластмассовые суда, знает, какую важную роль играет правильный выбор наружного покрытия. Оно должно защищать конструкции от воздействия воды, атмосферы и ультрафиолета, создавать глянцевую декоративную поверхность, иметь хорошую адгезию с последующим ламинатом. Всем этим требованиям удовлетворяет специальное защитно декоративное покрытие — гелькоут.

На сегодня Neste Chemicals производит следующие основные типы гелькоутов:

— GE ххххх S(H) — самый распространенный гелькоут, выпускаемый в вариантах для нанесения распылением (S) и при помощи кисти и валика (Н) (ххххх — цвет по каталогу):

— GN xxxxx S — Maxguard для изделий, подвергающихся повышенному воздействию ультрафиолета и воды; отличается повышенной твердостью и термостойкостью;

— GM xxxxx S — с эффектом “Металлик” (цвета определяются по отдельному каталогу);

— GF xxxxx S(H) — для изделий с повышенными требованиями по пожаростойкости;

— GS75400 S(H) — зеленый;

— GS75200 S(H) — черный — для изготовления оснастки; характеризуется повышенной твердостью, термостойкостью, стойкостью к растрескиванию и помутнению, что позволяет увеличить срок эксплуатации оснастки;

— Топкоуты ТМ ххххх S(H) — для создания сухой твердой грязеводоотталкивающей внутренней поверхности ламината, препятствующей остаточной эмиссии стирола из ламината в окружающую среду.

Maxguard NP — это новый шаг в достижении качества без урона для окружающей среды. По мнению журнала “Reinforced Plastics Magazine” (Лондон) MaxguardNP признан в 1999 году самым перспективным гелькоутом для индустрии стеклопластика.

Новый гелькоут Maxguard NP призван уменьшить количество выбросов стирола в атмосферу без ухудшения основных свойств гелькоута. Подсчитано, что эмиссия стирола при напылении гелькоута составляет около 1/3 общей эмиссии в целом. Оригинальная технология Neste Polyester хорошо сочетает стирол с уникальным ненасыщенным полиэфиром, что позволило создать гелькоут с содержанием стирола меньше 30%.

Улучшена тиксотропная система, благодаря чему получился легко напыляемый гелькоут. Поскольку стирол — один из главных виновников пожелтения и усадки, применение Maxguard NP позволяет получать более качественную глянцевую поверхность. Усадка снижена на 20 30%.

Тесты, проведенные независимой лабораторией в Финляндии, и результаты промышленных испытаний в цехе показали, что суммарная эмиссия стирола при использовании Maxguard NP на 50% меньше, чем стандартного гелькоута, что позволяет сократить концентрацию стирола на рабочем месте и расходы на вентиляцию. Важно отметить и лучшую, чем у стандартных гелькоутов, адгезию к ламинату (даже после 3 дневной выдержки перед ламинированием), хорошую саморастекаемость и высвобождение воздуха.

При нанесении гелькоута напылением важно правильно выбрать оборудование, которое обеспечит максимальный перенос материала на матрицу и сократит загрязнение рабочего места. Фирма “Композит” предлагает ряд специальных распылителей.

При напылении небольших поверхностей с незначительной интенсивностью работы хорошо себя зарекомендовали распылители G100 и G200. Их особенностью является то, что гелькоут вытекает самотеком: воздух проходит через сопло, устроенное в виде инжектора, вытягивает гелькоут и формирует направленную струю. Это снижает аэрозольный эффект, уменьшает “отскок ” материала от формы. Различие между G100 и G200 заключается в том, что G200 имеет дополнительную емкость для ПМЭК.

Для напыления значительных поверхностей целесообразно использовать установки фирмы “Glas Craft” (США). Самая популярная из них — 3WPG. Установка сама дозирует заранее установленное процентное соотношение ПМЭК. Смешение ПМЭК с гелькоутом происходит непосредственно за соплом распылителя, что предотвращает полимеризацию гелькоута в шлангах или установке.

Подача гелькоута гидравлическим насосом предотвращает попадание в гелькоут лишнего воздуха. Характерной особенностью установки является организация “воздушного тоннеля” вокруг струи смолы и ПМЭК, что уменьшает аэрозольный эффект и способствует максимальному переносу гелькоута на матрицу.

Источник: «Катера и Яхты», №171.

Автор — инженер – кораблестроитель Эдуард Романченко, известный читателям “КиЯ” по многим публикациям (первая его статья напечатана у нас еще в 1965 г.), поднимает интересную и перспективную тему сочетания разнородных материалов в одном корпусе со стыкованием в районе ватерлинии.Действительно, эта идея представляется наиболее заманчивой при постройке мини – яхт, так как позволяет и отказаться от днищевого набора, и использовать увеличение веса нижней части корпуса как балласт для обеспечения остойчивости.

В принципе идея композитного корпуса далеко не нова (см. например, книгу П.С .Якшарова “Малые стальные суда”). Широкому применению варианта “дерево+сталь” в любительском судостроении, на наш взгляд, мешала не малоизвестность идеи, а возрастание объема технических и организационных сложностей при одновременном использовании двух классических технологий.

Применение стали малых толщин само по себе дело непростое. Достаточно сказать, что сварка стальных листов толщиной 2 3 мм требует достаточно высокой культуры производства и квалификации рабочих, а специалистов по клепке вообще вряд ли удастся найти.

Судостроителей любителей будет настораживать и вывод автора о необходимости выпуска существенно более подробной построечной документации. Стоило бы проработать вариант яхты с двумя тяжелыми скуловыми килями (это позволит несколько уменьшить габаритную осадку при увеличении остойчивости яхт).

Сталь и дерево – наиболее доступные для любительской постройки судов материалы. Однако применению стали чаще всего мешает устоявшееся мнение, что при толщине листов 2 – 3 мм делать корпуса длиной менее 9 м стальными нецелесообразно из за значительного увеличения веса по сравнению с деревянными. При этом не учитывают, что стальной корпус обладает значительной прочностью и надежностью при тяжелых условиях эксплуатации, долговечнее де ревянного и проще в ремонте.

Большим недостатком стального корпуса является необходимость установки теплоизоляции и ее зашивки, если она выполнена из волокнистых материалов (которая чаще всего и используется). Размеры деталей оборудования и листов зашивки определяются размерами палубных люков, через которые в корпус грузятся эти детали.

Деревянные яхты чаще всего приходит ся снабжать твердым балластом (например, в швертбот “ЛЭС 750” его погружено 300 кг), который “съедает” весь выигрыш в весе по сравнению со стальным вариантом.

Практически не используется компромиссный вариант — постройка малых судов с композитными корпусами. Сочетание стали и дерева позволит совместить основные преимущества и избавиться от некоторых недостатков, свойственных стальному и деревянному вариантам конструкции.

Так, если говорить о малых яхтах, то вес внутреннего балласта, типичного для дереянных судов, можно использовать для изготовления стальной нижней части корпуса. Чтобы исключить необходимость в изоляции и зашивке бортов и палубы, стальную нижнюю часть надо выполнить минимальной высоты, обрезав борт, а верхнюю часть борта, рубку, палубу и все оборудование делать из фанеры по деревянному набору. Эти части судна обычно плоские и легко обшиваются листовым материалом.

Уменьшение стальной части до минимума, исключение изоляции и зашивки позволит резко уменьшить вес подобного корпуса по сравнению с чисто стальным, сохранив его преимущества. Для проверки этой концепции был разработан проект прототипа — яхты длиной 5.5 м. Основным отличием этого судна являлось то, что корпус был разрезан горизонтальной плоскостью примерно на половине высоты надводного борта.

Нижняя часть изготовлена из стали, верхняя — из фанеры по деревянному набору. Так как прорабатывался прототип, никаких «поблажек» не допускалось: стальная обшивка бралась толщиной 2 – 3 мм, фанера – толщиной 6 - 8 мм по набору общепринятых норм. Проработка выполнена для четырех вариантов: килевая яхта, компромисс, яхта с подъемным тяжелым килем и швертбот.

Проработка прототипа показала, что при принятой конструкции вес корпуса вполне приемлем и сравним с весом корпусов из алюминия и стеклопластика, но заведомо тяжелее чисто фанерных корпусов. Нижняя стальная часть корпуса обеспечивает повышенную остойчивость судна, соответственно оптимальными при подобной конструкции корпуса вариантами будут швертбот и яхта с подъемным тяжелым килем. Возможен даже корпус меньшей длины 4,2 – 4,5 м, но с транцевым носом, однако стальной корпус длиной 4 м — уже экзотика.

Долговечность стали и фанеры не сопоставима, поэтому желательно использовать только наиболее долговечную фанеру – морскую или авиационную. При применении строительной фанеры ее необходимо оклеить одним или двумя слоями стеклосетки. Вообще необходимо принять все доступные меры по увеличению срока службы деревянных частей.

На основе данных прототипа был разработан проект морского швертбота длиной 7.5 м. Эта минимальная длина, при которой уже разрешен выход в море. Затраты на строительство и содержание судна прямо пропорциональны его весу и размерам, поэтому даже при минимальных расходах на постройку этой яхты ее район плавания будет “река море”.

Общее расположение принято по деревянному швертботу “ЛЭС 750” как оптимальному при подобных размерениях. Оценка остойчивости при крене 90° показала, что ее запас при этом – около 360 кГм. Из приводимой ниже таблицы видно, что композитный корпус будет тяжелее “ЛЭС – 750” на 380 кг, но в нем не использованы резервы уменьшения веса: борт обшит сталью толщиной 2.5 мм (можно 2.0 мм), скула — 3.0 мм (можно 2.5 мм); переборки обшиты строительной фанерой 6 мм с обеих сторон по слишком мощному набору; палуба обшита фанерой 10 мм (можно 8) и т.д . Вес стали можно уменьшить примерно на 100 кг, вес дерева — на 120 кг.

При расчете общей прочности подобных композитных конструкций возможно использование методов составных стержней или приведения жесткостей. Первый более точен и правилен с точки зрения строительной механики, но очень сложен. Учитывая низкий уровень действующих в корпусе малой яхты напряжений (десятки кг/см2), более целесообразен второй метод, когда заменяются стальные детали на условные деревянные или, наоборот, деревянные — на условные стальные с коэффициентами перехода, обратно пропорциональными соотношению жесткостей (20 или 1/20). Подобный метод применяется в железобетонном судостроении.

Местная прочность определяется обычными методами, так как нагрузка действует отдельно или на деревянную конструкцию или на стальную. Положение линии стыка “сталь—дерево” на борту определяется двумя факто рами: желанием избежать установки изоляции и зашивки и необходимостью того, чтобы при нормальном крене 30 40 ° стык не входил в воду.

Чтобы уменьшить высоту борта и понизить положение центра тяжести, стальное днище в средней части (в проходах) выполнено увеличенной толщины и без подкрепления его флорами. Линолеум пайола приклеен прямо к обшивке. Это позволило обеспечить высоту каюты у камбуза 1700 мм.

Стальными выполнены нижние части переборок, продольная переборка гальюна, на которой стоит мачта, дно ванны самоотливного кокпита, цистерна пресной воды. Деревянные части соединяются со стальными на герметике болтами и шурупами. Герметик должен сохранять упругость на весь период эксплуатации судна.

Для предотвращения деформаций сближения — расхождения бортов при общем изгибе корпуса – деревянные переборки должны быть достаточно мощными, а кромка стального борта корпуса подкреплена развитым ребром — шельфом, который опирается на стальные части переборок.

В проектах стальных яхт часто дается только общее расположение оборудования без подробной проработки, что удешевляет проект, но заставляет строителя самостоятельно решать массу вопросов при обстройке помещений — подгонять и крепить детали по месту, а детали затаскивать в люки габаритами 600–700 мм. При оборудовании килевых яхт существенно мешает и большая общая высота корпуса с килем (яхта длиной 9 м имеет высоту около 1.9 м).

Подобное положение дел часто затягивает процесс достройки стального корпуса на годы. Достаточно сказать, что для оборудования помещений яхты “Гидра” длиной 14 м необходимо разработать 14–15 чертежей формата А1. Объем документации зависит не столько от размеров лодки, сколько от состава оборудования, для которого необходим выпуск документации (столов, шкафов, рундуков и т.д.). Состав оборудования швертбота длиной 7.5 м в принципе мало чем отличается от такового для судна вдвое большей длины. Расположение же этого оборудования в меньшем судне намного сложнее, так как приходится учитывать каждый дюйм внутреннего пространства.

Опыт показал, что в отличие от чисто стального композитный корпус требует подробной проработки и стальной, и деревянной частей. Объем необходимой документации на корпус возрос в три раза (сталь — 8 листов, дерево — 16 листов). Вместе с тем постройка значительно упрощается, так как конструктор вынужден был заранее решать все вопросы.

Кроме того, оказался намного проще монтаж деревянных узлов — стальная часть корпуса полностью открыта сверху для работы. Готовые деревянные части переборок вставляются и привинчиваются к сталь ным переборкам. Монтируется все внутреннее, заранее изготовленное по чертежам оборудование (койки, столы, шкафы и т.п.) . Выставляются рейки продольного набора бортов и набор палубы. После малковки борта обшиваются фанерой, монтируются стенки рубки и палуба, устанавливаются люки.

Если учесть, что стык “сталь—дерево” проходит ниже уровня верхних коек – в шкафах, то изоляции и зашивки бортов не требуется. Изнутри корпус выглядит как полностью деревянный.

Анализ проделанной работы показывает, что возможна постройка малых судов длиной 4 8 м композитной конструкции (“сталь—дерево”) при приемлемых весовых характеристиках. Корпус при этом будет иметь повышенную остойчивость.

Проектирование такого композитного корпуса требует особо тщательной конструкторской проработки всех без исключения его частей и узлов соединения “сталь—дерево”.

Эдуард Романченко, г. Клайпеда.

Источник: «Катера и Яхты», №178.

За два последних десятилетия в ракетно-космической технике, в самолетостроении и судостроении, при создании ряда уникальных машин, таких, как гоночные автомобили, все шире применяются новые волокнистые конструкционные материалы, подобные стеклопластикам (СП), но во мнoгoм превосходящие их по важнейшим характеристикам.Образуются такие мaтepиалы армированием матрицы металлическими или неметаллическими высокопрочными и высокомодульными волокнами. К мeталлическим волокнам относятся волокна (нити) из бора, нержавеющей стали и различных жаропрочных сплавов, а к неметаллическим – волокна углерода, графита, кремнеземные и кварцевые нити и др. Композиции, apмиpoванныe неметаллическими волокнами, получили общее название - полимерные композиционные материалы (ПКМ).

Сами матрицы также мoгут быть как металлическими (чаще вceгo – из алюминия), так и неметаллическими – полимерными (из синтетических смол). Mеталлические матрицы – пластичны, неметаллические – нe пластичны, т. е. не имеют пластических деформаций под нагрузкой вплоть до разрушения.

В судостроении из всех новых полимерных композиционных материалов наибольшее pаспpoстранение получили углепластики (УП), т. е. композиты с непластичными матрицами на основе синтетических смол, aрмированными углеродным волокнами (УВ). В ряде случаев УВ используются в сочетании со стеклянными волокнами (такой материал называется углестеклопластиком) или с органическими волокнами (углеорганопластик).

УГЛЕРОДНЫЙ АРМИРУЮЩИЙ НАПОЛНИТЕЛЬ. Углepoдное волокно на 85 – 99 % состоит нз углерода. Получают углеродные волокна термической обработкой таких органических волокон, как вискозное кордное волокно, полиакрилонитрильное волокно (ПАН – волокно), нефтяной пек; реже производят УВ из кaмeннoyгoльныx пеков, лигнина, феноло – формальдегидных волокон. Волокна, предназначенные для переработки на УВ, не должны плавиться при термической обработке, должны давать высокое коксовое число, т. е. показатель (% по массе), характеризующий выход нелетучего остатка (углерода) при нагревании.

В зависимости от температуры обработки и содержания углерода углеволокно делится на частично карбонизированное (до 9000С; 85 – 90 % С), карбонизированное (900 – 15000С; 95 – 99 % С) и графитизированное (1500 – 3000ОС; более 99 % С).

Технология получения УВ начинается со стадии пoдготовки волокон. Так, полиакрилонитрильные волокна предварительно подвергают тepмоокислительной обработке (сумма всех химических превращений, протекающих в полимере при действии тепла и кислорода) на воздухе при температуре порядка 220 – 300оС в течение суток. При применении вискозного кopднoгo волокна сначала opгaническими растворителями удаляют с нeгo замасливатели, а затем вводят антипирены, т. е. вещества, понижающие горючесть.

На стадии низкотемпературной обработки - карбонизации волокна в интервале температур от 250 до 3000С происходит частичное разрушение волокон и снижение их прочности и модуля упругости: однако при повышении температуры, выше 450 – 5000С показатели указанных свойств начинают возрастать, увеличивается также и плотность волокон. Время протекания этих процессов для различных волокон может значительно отличаться; например, для ПАН – волокна это 0,5 – 4,0 ч, а для вискозного кордного 3 – 200 ч.

Третья стадия высокотeмпературная (вплоть до 3000О С) обработка происходит в течение вceгo нескольких минут. При этом повышаются прочностные свойства УВ, уменьшается eгo удельная поверхность, что в дальнейшем снижает уровень водопоглощения.

Частично карбонизированные УВ могут поставляться в виде ткани или предварительно подготовленных к формованию «полуфабрикатов» – препрегов (из ткани, пропитанной связующим); каpбонизированные – в виде волокон, лент, тканей, пpeпpeгов; графитизированные в виде волокон, жгутов, лент, реже – тканей.

Углеволокно обладает рядом ценных физико-механических свойств, в том числе высокой теплостойкостью, благодаря чему служит теплоизоляционным материалом, работающим при температурах до 2000оС. Стойкость к воздействию агрессивных сред позволяет применять УВ в качестве фильтров для очистки газов (виде мембран); из него изготавливают химзащитные костюмы. Кроме тoго, УВ являются пpeкpaсными copбентами – веществами, применяющимися для поглощения газов, паров и pаcтвopeнныx веществ.

В зависимости от условий термообработки УВ обладает широким спектром электрофизических свойств. Так, удельное объемное электрическое сопротивление eгo может меняться от 2 . 10-3 до 104 Ом . см. В связи с этим УВ широко применяется в качестве электронагревательных элементов для обогрева трубопроводов, костюмов, помещений (вместо масляных радиаторов), для изготовления термопар и т. п.

СВЯЗУЮЩИЕ. В качестве матриц (связующих) при изготовлении судовых конструкций используются преимущественно эпоксидные н полиэфирные синтетические смолы.

До момента отверждения связующее остается вязкотекучей жидкостью. В определенных условиях (при повышении температуры, добавлении иницирующих реакцию веществ и т. п.) молекулы этой жидкости взаимодействуют между собой, образуя большие пространственные молекулы, вследствие чего вся масса связующего необратимо отверждается – затвердевает.

Сравнительно новым классом термостойких высокомолекулярных соединений являются полиамидные смолы. Их главное отличие от полиэфирных и эпоксидных смол заключается в более высоких механических характеристиках и большей стойкости к окислению при высоких температурах (после отверждения). Однако применение полиамидных смол требует разработки специальной технологии нзготовлення ПКМ. Основные характеристики перечисленных смол приведены в табл. 1.

ПРЕПРEГИ. За рубежом около 80% конструкционных ПКМ получают с использованием препрегов, представляющих собой ленту или ткань из углеармирующего наполнителя, пропитанную определенным количеством связующего и защищенную с обеих сторон легко удаляемыми пленками. Препреги поступают в продажу в виде рулонов; длина свернутой в рулон углеленты может составлять до 250 м, углеткани – до 50 м. В упакованном виде и при строго определенной тeмпepатype, препятствующей отверждению, рулоны мoгут храниться довольно долго.

Работать с препрегами ocобенно удобно в условиях массового производства; обеспечивается стабильность соотношения связующее – наполнитель; отпадает необходимость введения отверждающих добавок, так как отверждение происходит за счет повышения температуры при формовании; заметно уменьшается токсичное воздействие на людей.

СВОЙСТВА УГЛЕПЛАСТИКОВ. Основным преимуществом УП, по сравнению с металлами, является их сравнительно небольшая плотность при достаточно высоких прочноетных и yпpyгиx характеристиках (табл. 2), а также коррозионная стойкость при эксплуатации изделий.

При сравнении со стеклопластиком важно отметить значительно более высокий модуль упругости, т. е. большую жесткость углепластика.

Как и все ПКМ, углепластики обладают тем положительным свойством, что их характеристики мoгут в широком диапазоне регулироваться уже на стадии проектирования конструкций, так как сами материалы образуются в процессе изготовления этих конструкций.

Наряду с достаточно высокими абсолютными значениями показателей прочности и модуля упругости углепластики имеют и значительно более высокие, чем у других материалов, удельные показатели. В табл. 2 для различных ПКМ и традиционных конструкционных материалов приведены прочность при растяжении и модуль упругости, отнесенные к плотности. Связанные вместе массовые, прочностные и упругие характеристики позволяют более полно судить о возможностях нового материала.

Следует отметить и ряд недостатков углепластиков. Сравнительно невысока их прочность при cдвигe, а также ударная прочность. Поскольку основой УП являются синтетические смолы, на механические характеристики которых существенное влияние оказывает воздействие внешней среды (увлажнение, изменение температуры, солнечная радиация и т. п.), прочность и жесткость УП в процессе эксплуатации изделия снижается на 10 – 20 %. Являясь в основном горючими, синтетические смолы в определенной, хотя и в меньшей, чем у СП, степени переносят этот недостаток на УП.

Необходимо учитывать и значительную анизотpoпию свойств получаемого УП, особенно ярко проявляющуюся при однонаправленном расположении армирующих волокон. Как у всех ПКМ, свойства этого материала в трех перпендикулярных направлениях могут отличаться очень сильно.

КОМБИНИРОВАННЫЕ КОНСТРУКЦИИ. Влияние перечисленных отрицательных факторов можно уменьшить, учитывая их как при создании ПКМ, так и при проектировании конструкций из них.

Так, во многих случаях использование ПКМ, армированных только углеволокном, не рационально как из – за высокой его стоимости, так и из – за упомянутой выше анизотропии свойства. Поэтому оказываются наиболее перспектывными ПКМ, в которых сочетаются армирующие волокна разной природы. Возможны, различные технологические варианты, начиная от создания нитей или жгутов, содержащих разные волокна, до образования бикомпонентных лент и тканей и чередования в процессе формования изделия слоев листовых наполнителей с разными армирующими волокнами. Это позволяет получить менее дорогиe материалы с заданными характеристиками.

Наиболее удачно углеволокно сочетается со стекловолокном и с органоволокнами. Сложной задачей при создании таких гибридных композиций является определение критического содержания УВ в получаемом материале. Как показали исследования, критическое объемное содержание УВ в углестеклопластике составляет 26 – 27 % вceгo количества армирующих волокон, а в углеорганопластиках – 22 – 24 %. Повышение содержания УВ заметно повышает стоимостъ материала и отрицательно сказывается на уровне eгo ударной прочности, уменьшение – приводит к снижению модуля упругости.

Иллюстрацией сказанному могyт служить результаты испытаний на растяжение различных образцов углестеклопластиков, плученных методом контактного формования на основе полиэфирного связующего из углеродной ленты и значительно более дешевой стеклоткани (рис.1). Видно, что модуль упругости при уменьшении содержания УВ монотонно снижается, а прочность имеет точку перегиба при критическом содержании УВ. Очевидно, что этой точке соответствует содержание УВ, относительное с точки зрения обеспечения прочности и жесткости материала, способности его к деформированию и восприятию ударных нагрузок. Оптимальной будет и стоимость такого УП.

Добавим, что уровень ударной прочности трехкомпонентных систем (связующее + углелента + стеклоткань) существенно зависит от их структуры. Целесообразно чередование слоев разных армирующих наполнителей по толщине материала.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ. Существуют три основных способа изготовления изделий из ПКМ.

1. Намотка. При этом обеспечивается получение наивысших прочностных и yпpyгиx свойств метериала, но мoгут быть” изготовлены только изделия, имеющие форму тел вращения. Среди судостроительных конструкций их нeмнoгo: это трубчатые мачты, пиллерсы, кили, буи, трубы и т. п. Некоторые изделия симметричной формы на время намотки совмещают, так, чтобы они образовали тело вращения (рис.2), а после отверждения разделяют.

2. Прессование. При этом прочностные и упругие свойства материала получаются несколько ниже, так как невозможно обеспечить строго ориентированную укладку армирующего материала. Из – за необходимости использовать парные формы (матрицу и пуансон) прессование для изготовления крупногабаритных конструкций не применяют. Этим способом формируют изделия небольших размеров, например, двери, крышки, корпуса малых лодок, пластины обшивки, элементы набора и т. п. На матрицу укладывается заготовка материала требуемой толщины, набранная из препрегов или из слоев армирующего наполнителя, пропитанных связующим непосредственно перед прессованием. Затем заготовка подвергается давлению при одновременном повышении температуры.

Величины давления и температуры назначаются в зависимости от качеств применяемого связующего, размеров и конфигурации изделия и других фактоpов. В случаях помещения в форму «сухой» заготовки только из армирующего наполнителя – без связующего, пропитка ее производится под давлением, создаваемым вакуумированием или нагнетанием связующего в форму (возможно также сочетание вакуумирования и нагнетания).

3. Контактное формование. Этот способ обеспечивает достаточно высокие прочностные и упругие свойства только при использовании армирующих материалов в виде тканей и широких лент. Прочность и жесткость материала получаются ниже, чем при намотке или прессовании, зато этот способ наиболее доступен и универсален, позволяет создавать конструкции любыx габаритов и конфигурации и до настоящего времени остается в судостроении главным. Использование ручного труда, к сожалению, приводит к заметному снижению уровня качеств получаемогo материала.

ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ. При проектировании конструкций из ПКМ нельзя копировать традиционные решения, принятые в металлическом судостроении. Наиболее перспективно применение трехслойных конструкций, в которых несущие наружные слои из прочного ПКМ coeдиняются при помощи лeгкoгo заполнителя (соты, вспененные пластмассы и т. п.).

При использовании однослойной обшивки балки подкрепляющего набора надо конструировать наиболее полно отвечающими свойствам применяемого материала.

Учитывая высокую стоимость углепластика и eгo недостаточную ударную прочность, УП рекомендовано применять в качестве усиливающих элементов конструкций. Например, обшивку или настил делают из стеклопластика, а набор из УП; узлы набора мoгyт быть монолитными (рис. 4), либо составными (рис. 3 и 5).

Следует максимально сокращать число составляющих элементов и соединений, делая конструкции монолитными. Это ведет к уменьшению массы и повышению надежности конструкций, снижению трудоемкости их изготовления.

Поскольку углeпластики склонны к высокой концентрации напряжений, то при проектировании узлов соединений и прерывистых связей необходимо избегaть концентраторов напряжений. С помощью ПКМ можно делать обшивку и настилы без резких перепадов толщин, с необходимыми закруглениями и внутренними усилениями.

Такое достоинство УП, как повышенная жесткость, позволяет использовать eгo при изготовлении отдельных наиболее нагруженных злементов конструкций: балок набора, деталей подкреплений, мачт и т. п. Такие детали, как пиллерсы и стойки, целесообразно изготавливать способом намотки из углежгутов или углелент. Весьма перспективен УП в качестве материала при изготовлении крыльевых устройств СПК.

СОЕДИНЕНИЯ. Особого внимания требуют узлы соединений элементов судовых конструкций. Применяются чаще всего соединения;

- формованные, когда детали (главным образом элементы несущих конструкций) соединяются при помощи приформовочных накладок и «угольников» из того же материала, из котopогo изготовлены сами соединяемые элементы (рис. 6);

- клеевые, в которых детали (главным образом, детали «насыщения» – систем и оборудования) приклеиваются к конструкциям (рис. 7);

- клее - формованные, в которых приклеенные детали дополнительно приформовываются накладками и «yгольниками» из ПКМ (рис. 8);

- клее - механичеcкие, в которых приклеенные детали дополнительно прикрепляются к конструкции болтами или винтами (а в некоторых случаях поверх крепежа еще и приформовываются накладками и “угольниками» из ПКМ).

Иногда применяется и такой традиционный для судостроения способ как клепка в чистом виде. Клепка, особенно за рубежом, продолжает применяться в основном для соединения тонколистовых (толщиной 0,8-5,0 мм) конструкций из ПКМ.

При соединении элементов из углепластика с конструкциями из легких сплавов также применяется клепка. Используются как металлические (легкий сплав), так и пластмассовые заклепки (например, термопласты). Eстeственно заклепки из термопластов по прочности значительно уступают легкосплавным и для соединения нагруженных конструкций не применяются. Наиболее совершенным вариантом являются так называемые клее – клепаные соединения (рис. 9).

Для дальнейшего повышения надежности клепаныx «швов» в районах установки заклепок применяются соответствующие специальные схемы армирования УП или вводятся дополнительные слои армирующего наполнителя, обладающего повышенной пластичностью; это заметно снижает концентрации напряжений у отверстий под заклепки.

Другим резервом повышения надежности считается выполнение отверстий в листах УП не сверлением, а прокалыванием их в процессе формования. Это позволяет повысить прочность соединения на 40 – 50 % благодаря тому, что армирующие волокна не перерезаются сверлом, а раздвигаются при прокалывании еще не отвержденного углепластика.

Л. АЛЬШИЦ, А. ЗИЛЬБНРМАН.

Источник: «Катера и яхты», №151.

Д. Курбатов (По материалам зарубежной печати)

Дерево знакомое. С древесиной— замечательным строительным материалом, дарованным человеку природой, наше знакомство начинается с детства. С того момента, как у нас появляется потребность что-нибудь мастерить. Легкость и прочность, податливость хорошо заточенному резцу, чистота в обработке, привлекательная текстура, волнующий запах стружки — все это заставляет отдавать предпочтение древесине в ряду других доступных материалов.

Не возникали сомнения в выборе древесины и у строителей лодок, катеров и яхт, пока не появились легкие алюминиевые сплавы и стеклопластики. Они смогли конкурировать с деревом по такому показателю, как удельная прочность, т. е. отношение разрушающей нагрузки (или предела текучести) к плотности материала. А значит, поя вилась возможность строить прочные и легкие корпуса малых судов, не уступающие деревянным по ходовым качествам, мореходности и грузоподъемности. В отличие от деревянного корпуса, который состоит из сотен отдельных деталей, суда стали собирать из двух-трех крупных монолитных объемных стеклопластиковых деталей; значительно сократилась трудоемкость изготовления корпусов.

Достоинством пластмассового судостроения является также практически безотходная технология (при правильной организации производства). Деревянный корпус строится только из пиломатериалов самого высокого — отборного сорта; даже при использовании клееных соединений 30—35% пиломатериалов идут в отходы, вместе с которыми удаляются пороки древесины — сучки, косослой, трещины и т. п.

Недостатки дерева как судостроительного материала обусловлены его природным, органическим происхождением. Древесина состоит из множества клеток, образующих вытянутые вдоль ствола волокна. Поэтому материал является анизотропны м, т. е. физико-механические свойства древесины зависят от того, прилагается нагрузка к детали вдоль или поперек волокон. Древесина хорошо сопротивляется изгибу, сжатию и растяжению вдоль волокон, но разрушается уже при нагрузке, в 5—10 раз более низкой, если усилия прилагаются поперек волокон. Прочность зависит от породы древесины, ее влажности и даже условий, в которых дерево выросло. Конструируя корпус, судостроитель должен так расположить в нем детали, чтобы они были ориентированы волокнами по направлению действующих нагрузок, кроме того — учесть низкую прочность древесины на смятие и срез поперек волокон в соединениях этих деталей.

Особые заботы судостроителям доставляет влажность древесины, которая измеряется в процентах содержания воды по отношению к общей массе детали или заготовки. В растущем дереве клетки образуют капиллярные каналы, по которым живительная влага пронизывает весь ствол, поднимаясь до кроны. В свежесрубленном дереве содержится до 24% и более влаги, а для постройки корпусов можно использовать воздушно-сухой материал с влажностью не выше 12—15%. Свойства древесины — ее плотность, объем, прочность — в большой степени зависят от влажности. Например, при снижении влажности с 24% всего на 1 % прочность на изгиб повышается на 5%, на сжатие—на 6%, на сдвиг и ударный изгиб—на 3%. Поэтому судостроители стараются хорошо защитить наружную обшивку и детали набора корпуса от влаги, а самые легкие гоночные суда рекомендуют держать на берегу, спуская на воду лишь для тренировок и соревнований.

С колебанием влажности связано и другое неприятное явление — усушка, разбухание, коробление и образование трещин в деревянных деталях. При впитывании влаги размеры корпусных деталей увеличиваются, изменяется их форма. Меньше всего увеличивается длина — в направлении вдоль волокон — всего на 0, 1— 0. 3% (1—3 мм на метр длины). В поперечном сечении в радиальном направлении (по отношению к годовым кольцам) размеры увеличиваются на 3—5%, в тангенциальном ; направлении (по касательной к годовым кольцам) — разбухание достигает максимума до 10% (или 10 мм при ширине обшивочной доски 100 мм!). В корпусе судна разбухание и усушка деталей приводят к образованию неровностей на наружной поверхности обшивки, появлению зазоров, трещин, нарушению водонепроницаемости, обрыву и ослаблению соединений с металлическим крепежом.

Органическое происхождение древесины, ее способность поглощать влагу вместе с кислородом воздуха обуславливают развитие при определенных условиях загнивания и поражения грибками; в странах с теплым климатом бичом деревянного судна становятся морские черви и древоточцы.

Всех этих недостатков лишены корпуса из стеклопластика и металла. Хотя по опыту многолетней эксплуатации нельзя утверждать, что стеклопластик не поглощает воду, и что его прочность и долговечность не зависят от влажности, а алюминиевый корпус не разрушается коррозией. Но происходящие здесь процессы менее интенсивны и нейтрализуются применением соответствующей защиты.

Словом, ситуация в малом судостроении в последние десятилетия складывалась таким образом, что возможности древесины считались практически исчерпанными и она должна была уступить свои позиции новым материалам.

ЧТО ТАКОЕ “САТУРАЦИЯ”! Однако широкое развитие современных синтетических материалов и прежде всего — эпоксидных и полиэфирных смол дало новую жизнь и деревянному судостроению. В 70-х годах все настойчивее стала проявляться новая концепция в использовании дерева в малом судостроении. В основе ее заложено применение ламинированных — выклеиваемых из нескольких слоев древесины — деталей набора и наружной обшивки, которые представляют собой композитные конструкции, состоящие из отвердевшей смолы и древесины. Дерево является армирующим элементом, воспринимающим внешние нагрузки подобно стекловолокну в пластике; эпоксидная смола служит связующим для отдельных слоев древесины и обеспечивает надежную защиту ее клеток от проникновения влаги.

Каждая отдельная деревянная деталь в такой композитной конструкции должна быть полностью окружена тонким слоем смолы, подобно тому как отдельные волокна стеклоткани обволакиваются связующим в стеклопластике. В результате воздушно-сухая древесина, поставленная в корпус на верфи, не изменяет влажности и в процессе эксплуатации судна на воде, сохраняет высокую прочность и небольшой объемный вес, не разбухает и не рассыхается. Смоляная пленка преграждает путь к древесине морским червям и древоточцам, а также кислороду воздуха, который стимулирует процессы гниения.

Подобные ламинированные конструкции могут быть выклеены из заготовок небольшого сечения и длины, благодаря чему удается избавиться от пороков древесины, о которых говорилось выше. Более того, ламинированная древесина сулит определенные преимущества, по сравнению со стеклопластиком. Ведь высокая прочность стекловолокна в корпусах малых судов используется далеко не полностью.

Пластмассовую обшивку можно выполнить очень тонкой — прочности стекловолокна хватает с запасом, чтобы выдержать напряжения, возникающие при подъеме и спуске лодки, при ударе о волну или плавающее бревно. Однако жесткость корпуса может оказаться недостаточной, чтобы обшивка не деформировалась, а корпус не получал бы большого общего прогиба, например, при натяжении стоячего такелажа. Гидродинамика такого корпуса будет далека от совершенства, многократно повторяемые изгибы тонкой обшивки в конце концов приведут к образованию трещин и водотечности. Поэтому конструктор стеклопластикового судна вынужден идти на увеличение веса корпуса, делая обшивку более толстой, подкрепляя ее дополнительным набором или применяя трехслойные конструкции — со средним слоем из пенопласта или легких сортов той же древесины.

Благодаря же “объемности” древесины наружную обшивку из ее ламината можно сделать в 2—2,5 раза толще — при одинаковом весе со стеклопластиковой; при этом жесткость, пропорциональная кубу толщины, у деревянной обшивки будет в 8—15 раз больше. Добавим, что деревянная обшивка обладает лучшими теплоизоляционными и звукопоглощающими свойствами, чем пластмассовая.

Для того чтобы смола надежно защитила древесину от влаги, необходимо проникновение связующего в прилегающие к поверхности древесины клетки, заполнение им пор между волокнами. При достаточной теку чести смола в данном случае уподобляется влаге, занимая предназначенное природой для воды место в клетках и волокнах. Иногда этот процесс проникновения смолы в древесину называют “сатурацией” — от латинского saturo— насыщать.

“Сатурации” подвергают каждую деталь корпуса, обработанную окончательно и подогнанную на свое место таким образом, чтобы впоследствии не нужно было бы срезать древесину с поверхности и нарушать тем самым защитный слой. Наносится обычно не менее двух слоев смолы с введенным в нее отвердителем: первый слой должен впитаться в волокна древесины, второй — создать на ее поверхности тонкую защитную пленку. Открытые торцы дерева и перерезанные волокна поглощают большее количество смолы, поэтому требуют дополнительной пропитки. После затвердевания первого слоя поверхность детали слегка ошкуривают и наносят второй, а поверхности, которые подлежат в дальнейшем дополнительной обработке, покрывают в третий (реже — четвертый) раз. Большее число слоев уже не имеет смысла, так как связующее не проникает внутрь волокон, а лишь увеличивается толщина поверхностной пленки.

Можно подвергнуть “сатурации” и уже полностью собранный корпус, но не всегда удобно наносить связующее на вертикальные поверхности и среди пересекающихся реек набора. Лучше это делать на верстаке, используя валики из пенопласта. Придавливая ими смолу, помогают ей внедряться в волокна и одновременно удаляют пузырьки воздуха из поверхностной пленки. Для повышения текучих свойств смолу подогревают, но стараются не использовать разбавители и разжижители: испаряясь, они оставляют в пленке поры, по которым влага впоследствии начнет проникать к древесине. Работы ведут при умеренной влажности воздуха и температуре не ниже 18 °С с тем, чтобы поверхностный слой древесины не воспринимал влагу из воздуха.

Во второй и последующий слои смолы при “сатурации” наружной поверхности обшивки или палубы иногда вводят красящий пигмент ( около 3% по весу). Это позволяет контролировать сплошность второго слоя и получить грунтовку для последующей окраски. Кроме того пигментированная пленка защищает основной слой смолы от разрушающего действия ультрафиолетовых лучей. Подвергнутые сатурации детали склеиваются затем в ламинированную конструкцию при помощи того же связующего, образуя единый компаунд с прочными молекулярными связями. Расход смолы при этом оказывается во много раз меньше, чем в случае формования корпуса из стеклопластика. Если в пластик вводится от 40 до 60 % (по весу) смолы, то в деревянной конструкции достаточно 20%. Ориентировочный расход связующего составляет 140 г. на квадратный метр поверхности.

Защита древесины от проникновения влаги – не единственный дефект, достигаемый при “сатурации”. Заполняя клетки и связывая отдельные волокна между собой, смола уплотняет древесину, повышает ее прочность на сжатие вдоль и поперек волокон, при изгибе. При испытаниях образцов древесины, покрытых эпоксидной смолой, на действие повторяющихся знакопеременных нагрузок, они оказались выносливее (относительно) образцов из стеклопластика. Многое зависит от свойств самой смолы, которая при полимеризации должна стать достаточно жесткой и в то же время должна деформироваться вместе с древесиной.

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЛАМИНАТА. Кстати, упрочение древесины при “сатурации” оказывается тем больше, чем меньше поперечное сечение самих деталей, как раз таких,. что используются для постройки ламинированных корпусов. Наибольшее применение находят шпон, фанера, рейки. Шпон – это тонкие и узкие полоски древесины, которые получают лущением вращающихся цилиндрических распаренных зоготовок. Из нескольких слоев шпона, например, изготавливается обычная фанера, называемая иногда переклейкой. Если корпус имеет круглоскулые обводы, то подобную фанерную обшивку изготавливают по месту, выклеивая слои шпона прямо по набору корпуса или же на специальной оснастке, повторяющей обводы корпуса,— болване. Первый слой полос шпона укладывают на корпус под углом 45—60° к килю и закрепляют на наборе при помощи металлических скрепок, гвоздей, забиваемых через рейки, или ремней. Крепеж впоследствии удаляется, так как основным средством соединения обшивки с набором является клей. Каждая полоса предварительно покрывается 2—3 слоями смолы.

Корпус 18-метрового тримарана с диагональной шпоновой обшивкой на продольно-поперечном наборе. В показанной на фото стадии готовности весит 190 кг.

После полимеризации клея накладывают второй слой шпона, располагая полосы под углом около 90° к ранее поставленным, и т. д.— до нужной толщины обшивки. Шпон подбирается таким образом, чтобы полоса свободно облегала обводы корпуса. Толщина полос варьируется от 2 мм для малых лодок до 10 мм для корпусов длиннее 10 м. Наиболее употребителен шпон толщиной 3—6 мм и шириной 200 мм. Длина полосы подбирается такой, чтобы уложенная на корпус по диагонали она перекрывала борт от киля до привального бруса.

В практике постройки судов по индивидуальным проектам вместо шпона иногда применяют тонкую водостойкую фанеру, которую распускают на полосы нужной ширины. Такие корпуса получаются несколько тяжелее, чем из шпона, поскольку в обеспечении прочности участвуют только слои, ориентированные вдоль полосы. Короткие перерезанные волокна в слоях фанеры становятся ничем иным, как заполнителем, увеличивающим толщину и жесткость обшивки.

Заметим, что постройка корпусов из шпона не является новинкой: еще в 50-е годы строилось немало шпоновых катеров, яхт и лодок. Но в те времена применялись фенольные клеи, требующие для получения надежного соединения большого давления при запрессовке, а для ускорения затвердевания — подогрева. Поэтому приходилось делать весьма прочную и громоздкую оснастку для формования корпуса — болван и помещать его в автоклав. Это ограничивало размерения судна, которое могло быть построено из шпона, и экономически оправдывалось только при крупносерийном изготовлении однотипных корпусов.

Современные смолы холодного отверждения обеспечивают прочное соединение без большого давления запрессовки и высокой температуры, поэтому формовать обшивку можно прямо по набору корпуса или же на болване легкой конструкции. В практике малого судостроения развитие получают три основных метода постройки: выклейка скорлупы обшивки на болване; изготовление комбинированной обшивки из реек и шпона и формование обшивки по набору корпуса, выставленному на стапеле.

ИЗ ШПОНА, КАК ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА. На болване строят корпуса судов сравнительно небольших размерений, имеющих большую кривизну наружной поверхности. При этих условиях используется эффект “яичной скорлупы” — т. е. повышенной жесткости обшивки за счет ее сильно выпуклой формы. В этом случае обшивка, выклеенная из нескольких слоев шпона, не нуждается в подкреплении шпангоутами и стрингерами. В результате можно получить легкий корпус с большим полезным внутренним объемом.

Для формования необходимо изготовить прочный и жесткий болван; обычно его делают с обшивкой из реек. Работа эта трудоемкая и требующая больших затрат материалов, причем с увеличением размерений корпуса затраты на постройку болвана повышаются и занимают заметную долю в стоимости готового судна. Компенсировать эти затраты можно только при постройке нескольких однотипных корпусов.

Если этот метод применяется для постройки сравнительно крупного судна, ощущается и еще один недостаток: детали внутренней обстройки, переборки и прочий набор можно устанавливать только после съема оболочки с оснастки. Трудоемкость самого формования обшивки сокращают путем использования приспособлений и электрофицированного инструмента для подгонки и обрезки кромок полос шпона, пистолета для крепления шпона к болвану посредством стальных проволочных скрепок. Первый слой шпона укладывают на разделительный слой из бумаги или целлофана, чтобы облегчить снятие готовой оболочки с болвана. Иногда обжатие слоев шпона осуществляют при помощи вакуумного м е ш к а — накрывают болван полотнищем прорезиненной ткани, удаляя из-под него воздух, в результате чего атмосферным давлением полотнище плотно обжимает слой шпона по обводам болвана.

ШПОН ПОВЕРХ РЕЙКИ. Обшивка из узких, склеиваемых по кромкам реек применяется достаточно давно, но в сочетании с традиционной конструкцией корпуса с часто расположенными шпангоутами. Между тем получает развитие композитная конструкция, при которой поверх тонких реек укладываются несколько слоев шпона. Число прочных поперечных связей набора при этом может быть существенно сокращено, так как композитная обшивка сама по себе обладает значительной прочностью и жесткостью. В данном случае в качестве болвана используется сам корпус, обшитый рейками; поперечные лекала в виде переборок и рамных шпангоутов являются деталями корпуса . Следовательно, при использовании данного метода можно сэкономить материал и сократить трудоемкость постройки корпуса, по сравнению с ранее описанным методом.

Для композитной обшивки применяют рейки минимальной толщины (12—14 мм), которая позволяет крепить ее гвоздями или нагелями к ранее установленной рейке. Для того чтобы избежать трудоемкого процесса снятия малки в местах с большой поперечной кривизной обводов, кромки реек фрезеруют по радиусу либо заделывают образующиеся щели по пазам связующим с легким наполнителем — микросферами (Полые шарики диаметром менее 1 мм, получаемые из силикатного сырья). Каждая рейка после ее окончательной подгонки по месту подвергается “сатурации”.

Для получения окончательной толщины на реечную обшивку наклеивают 2—3 слоя шпона. Получается практически монолитная и хорошо защищенная от влаги обшивка толщиной 20 мм и более — в зависимости от размерений судна и выбранных толщин реек и шпона. Квадратный метр такой обшивки в готовом виде весит около 10 кг—довольно много для малой лодки, поэтому метод применяют для изготовления корпусов более 10 м длиной и крейсерских яхт (и катеров меньших размерений, если их вес не имеет критического значения).

ФОРМОВАННАЯ ОБШИВКА НА ПРОДОЛЬНО-ДИАГОНАЛЬНОМ НАБОРЕ. Это универсальный метод, одинаково пригодный для постройки корпусов малых судов в условиях предприятий и на домашних верфях любителей-судостроителей. Независимо от размерений, корпус получается легким при максимальной прочности, что особенно важно для гоночных судов и быстроходных много-корпусников — катамаранов и тримаранов.

Набор корпуса состоит из редко расставленных поперечных переборок и шпангоутов и продольных стрингеров, расстояние между которыми выдерживается в пределах 150— 200 мм.

Шпангоуты вырезают из толстой водостойкой фанеры либо выклеивают ламинированными из реек; в первом случае стрингера врезают в поперечный набор, во втором — пропускают по наружной кромке шпангоутов, не врезая. Перед окончательной установкой на стапель детали набора подве