Ремонтируем корпус деревянной яхты «Дракон», и не только.

Расскажу о ремонте своего “Дракона” таллинской постройки 1967 г. Он был найден и куплен на Ладоге, перевезен в Москву, полностью отремонтирован в соотетствии с правилами класса и превращен в отличную гоночную машину.

 Всего были восстановлены 24 сломанных бимса и полубимса, шесть поломанных шпангоутов, сгнившая палуба, “убитый” ватервейс, поврежденный киль, шесть поясьев обшивки, сгнивший карленгс, ликвидированы щели и трещины, изготовлена новая палуба из отборного тика. Причем здесь перечислено еще далеко не все.

В зависимости от причины образования щелей и трещин выбирают и способы ремонта. Если ослабли медные гвозди, потребуется лишь дополни тельное крепление обшивки к набору шурупом. Более серьезные повреждения конструкции элементов набора повлекут замену, например, досок обшивки, палубы и т.д.

 В эту технологию мы не будем углубляться, она описана в учебниках. Cамая большая “головная боль” владельца деревянного судна — естественное изменение древесины в размерах при увеличении влажности, вызывающей ее сезонное набухание и рассыхание, следствием чего и становится образование щелей и трещин на обшивке корпуса.

 Тут возможно несколько подходов. Первый, радикальный — оклеивание корпуса стеклотканью в два - три слоя. Он достаточно хорошо раскрыт в соответствующей литературе. Но если есть желание сохранить естественную деревянную фактуру обшивки, существуют другие пути.

Так называемая “старая технология”: древесину пропитывают антисептиком, а затем либо красят, либо лакируют. Щели при этом конопатят, причем вместе с паклей можно использовать густотертую краску. Некоторые предпочитают заделывать щели герметиком.

 Корпус замачивают недели на полторыдве, дерево набухает, и щели затягиваются. Судно поднимают из воды и обрезают выдавившуюся паклю или герметик. Все — корпус можно эксплуатировать. Но на следующий сезон операцию придется повторить.

Новая технология (она была неоднократно использована нами для ремонта гоночных деревянных яхт класса “Дракон”): прежде всего корпус следует высушить до естественной влажности (12 %).

 Далее аккуратно расшивают все выявленные трещины и щели под рейки трехчетырех различных толщин, внимательно осмотрев весь корпус на предмет малозаметных щелей и трещин.

Расшивку можно выполнять ножовкой или ручным фрезером, с обязательным загрублением поверхностей для лучшего склеивания по всей длине трещины или щели. Будьте осторожны, опасность представляют нагели, скрепляющие доски обшивки, и еще — не распилите нечаянно шпангоуты.

 Придется полностью удалить старую шпаклевку. Для предупреждения излишне го загрязнения обшивки расшитые участки стоит оклеить снаружи и изнутри малярным скотчем.

Подготовьте рейку, она должна быть сухой, радиального распила, с плотной структурой, без сучков, той же породы дерева, что и обшивка. Ширина — на 5 мм больше толщины обшивки, длина произвольная. Поверхность рейки должна быть достаточно шероховатой для лучшего склеивания.

 Аккуратно и плотно подгоните каждую рейку  в расшитые швы, в рейке сделайте пропилы под нагели. Рейка клеится на компаунд из эпоксидной смолы с древесной пылью. Обязательно используйте пластифицированные составы либо добавьте немного пластификатора.

 Рейки следует стыковать “на ус”. Для их фиксации в пазе удобно использовать скотч. При установке важно контролировать,  прошла ли рейка всю толщину борта. После того как смола встанет, аккуратно сошлифуйте выступающие части реек снаружи и изнутри.

 Снаружи можно оставить 0.5 мм под чистовую обработку. Не спешите, не ленитесь, и результат вас порадует. Для защиты деревянного корпуса мы использовали “Eposeal300” — двухкомпонентную прозрачную пропитку чуть желтоватого цвета, созданную специально для защиты древесины от влаги. 

Глубина впитывания очень сильно зависит от плотности древесины и ее влажности. При полимеризации образует пластичную, стойкую к механическим нагрузкам, водонепроницаемую пленку толщиной около 13 мкм на один слой.

Для комплексной защиты древесины при постройке с нуля требуется семьвосемь слоев. При пропитке сухой, но не новой древесины рекомендуется до 10 слоев, в зависимости от пористости дерева.

 “Eposeal300” весьма полезна для укрепления очень ветхих участков. Не разрушайте структуру ветхой древесины — ее можно пропитать до полного насыщения, и тогда она станет прочной и водонепроницаемой.

Технология пропитки такова:

1. Удаляют старую краску и лак с помощью фена, цикли и шпателя. Важно не усердствовать и не сильно перегревать старуюкраску и обшивку под ней. Не следует применять смывку для краски на деревянном корпусе.

2. Ошкуривают лодку шкуркой № 36–80 до чистого дерева снаружи и изнутри (не жалейте времени и сил на этом этапе).

3. Обильно промывают поверхность ацетоном, лучше два раза, дают высохнуть.

4. Наносят кистью последовательно семьвосемь слоев “Eposeal300” снаружи и изнутри борта. Заливают его даже в самые труднодоступные места, для этого можно использовать пластиковый медицинский шприц.

 Дают каждому слою высохнуть до отлипа — приблизительно 30–50 минут в зависимости от температуры и влажности: поврежденные участки надо пропитывать до полного насыщения. Слегка сбивают шкуркой глянец и пыль и наносят еще два слоя пропитки. Дают окончательно высохнуть в течение 24 часов.

Надводный наружный борт после такой обработки покрывают четырьмя -  пятью слоями двухкомпонентного полиуретанового лака с ультрафиолетовым фильтром или красят.

Подводную часть можно обработать по технологии фирмы “Hempel”, изложенной в соответствующих руководствах. Обработанный корпус больше не набухнет и не рассохнется. На следующий сезон понадобится только косметический ремонт.

Егор Бабенков, Москва.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №196.

Знакомьтесь – «дюракор», или второй век деревянной рейки.

В последней четверти XIX столетия на Атлантическом побережье Северной Америки среди строителей небольших рыбопромысловых судов стал быстро распространяться новый метод постройки корпусов.

 Вместо широких дoсок поясьев наружной обшивки, тщательно подгоняемых друг к другу, стали при менять узкие рейки, заранее нарезанные в чистый размер.

 Закрепив первую рейку где - то в районе скулы к выставленным на стапеле поперечным лекалам или шпангоутам, к ней тут же прикладывали вторую, крепили к предыдущей при помощи деревянных нагелей (позже для этой цели стали использовать гвозди и клей), затем ставили следующую рейку и так далее.

 Работа по обшивке корпуса пошла быстрее, чем при старых способах "кромка иа кромку" (клинкер) или "вгладь". Только небольшая часть реек, в основном, в оконечностях судна или в местах крyтoгo изгиба шпаигоутов нуждалась в подгонке - сострагивании малки и cгoнe по шириие.

Способ этот с успехом при меняется и по ныне как иа профессиональных верфях, так и судостроителями - любителями. Снаружи корпус, обшитый рейками, теперь оклеивают одним или несколькими слоями стеклоткани, так что по внешнему виду трудно определить, построена лодка из дерева или она стеклопластиковая.

 Иногда реечную обшивку покрывают стеклопластиком с обеих сторон, и тогда дерево, по существу, превращается в заполнитель тpexслойной  конструкции.

 Но достоинства тaкoгo способа использования качественной судостроительной древесины весьма сомнительны корпуса получаются слишком тяжелыми, при недостаточно тщательном покрытии пластиком вода проникает к древесине и она, лишенная возможности "дышать" - отдавать излишнюю влагу через внутреннюю поверхность обшивки в атмосферу, быстро загнивает.

 Преимущества трехслойной обшивки -  высокая прочность и жесткость при малом весе  в данном случае используются не полностью. Поэтому с внедрением стеклопластика в малое судостроение рейки чаще применяют лишь при обшивке оснастки для формования пластмассовых корпусов - пуансонов и мaтриц.

Так и исчезла бы совсем деревянная рейка со стапелей верфей, если бы не был изобретен в 1980 г. новый композитный материал  дюрaкор, которому, по - видимому, предстоит перешагнуть в новое столетие.

Изобретателем этого материала стал Арни Дакворт, коммерческий директор новозеландской компании, производящей эпоксидные смолы и компаунды.

 Проводя эксперименты с трехслойными конструкциями из пластмасс, он предложил использовать в качестве заполнителя плиты и рейки из торцевых срезов бальзы, облицованные тонкими слоями шпона твердых пород дpeвесины.

 Первые же опыты по постройке яхт из дюракора подтвердили технологичность и высокие качества этого материала для малого судостpoeния. Но расскажем сначала нeмнoгo о бальзе, одном из древнейших судостроительных материалов.

Об океанских плотах, построенных в Перу из бальзовых бревен современниками Kон -  Тики 1500 лет назад, и о замечательных свойствах этой легчайшей породы древесины немало сказано в книге знаменитого Тура Хейердала.

 Собственно и само название происходит от испанского «Balsa» -  плот.

Бальза  одна нз самых быстрорастущих пород  растет в экваториальных областях Южной  Америки.

 В сухом виде древесина бальзы легка, прочна и достаточно тверда. Плотиость ее колеблется от 96 до 250 кг/м³ (напомним, что кубометр воздушно - сухой древесины ели весит 450 кг, кедра - 440 кг).

 Под микроскопом можно обнаружить, что древесина бальзы состоит из множества закрытых сот ориентированных вдоль волокон древесины. Размеры сот на порядок меньше, чем у синтетических пористых материалов например пенопласта типа ПХВ.

 Средняя длина соты А = 0,64 мм; поперечный размер В =  0,032 мм; толщина стенки С = 1,5 микрона. Как и любая другая древесина, бальза имеет различные физико - механические свойства в направлении вдоль волокон и поперек них.

 Наибольшую нагрузку бальза выдерживает при сжатии вдоль волокон: перемычки между сотами хорошо распределяют сжимающую нагрузку.

 Предел прочности на сжатие существенно зависит от плотности древесины, но при испытаниях образцов различных заполнителей бальза выдержала практически такую же нагрузку, как и соты из алюминиевой фольги и бумаги с включением высокопрочных арамидных волокон. 

В то же вpeмя предел прочности на сжатие оказался в пять раз выше, чем у пенопласта типа ПХВ одинаковой плотности. Но особое значение при использовании бальзы в качестве заполнителя трехслойной обшивки имеет высокая прочность самой древесины и ее соединения с наружными слоями стеклопластика на сдвиг.

 Дело в том, что при изгибе обшивки наружные слои подвергаются растяжению и сжатию, а заполнитель «работает» на сдвиг -  в нем действуют касательные напряжения.

 Так вот: при попытке разрушить образцы с бальзой скорее разрушаются наружные слои, а не заполнитель, тoгдa как при аналогичных испытаниях сэндвича с пенопластом разрушается пенопласт, к тому же при значительно меньшей нагрузке.

Благодаря пористой структуре торцевого cpeза бальза прекрасно склеивается с наружными слоями. При попытке оторвать спой пластика от бальзового заполнителя рвется обычно стеклоткань; клеевой слой, проникший в поры бальзы, обладает высокой прочностью.

Любопытно, что первые испытания в качестве заполнителя трехслойной конструкции бальза прошла в авиации. В 1943 г. в небе воевавшей Европы появились американские самолеты «Mocкито», фюзеляж которых был изготовлен из бальзовых реек, оклеенных шпоном на казеииовом клее.

 Это обеспечивало «фанерным» самолетам высокую прочность и жесткость, стойкость к вибрациям при малом весе. А главное  в случае попадания осколков снарядов или пуль, от пробоин не распространялись опасные трещины, как это происходило на фюзеляжах самолетов, построенных из фанеры.

 Были попытки применять бальзу и в клееной композиции с тонкими алюминиевыми листами  такой материал получил название «металлит».

В пластмассовом судостроении трехслойные конструкции с бальзой впервые появились в 1951 г., кoгдa был построен американский катер «Гайдродин».

 Но потребовались еще долгие гoды, чтобы бальза получила официальное одобрение крупнейших морских классификационных обществ -  Aмepикaнcкoгo бюро судоходства, Гepманского и Английского Ллойдов и т. п.

 Cомнения морских специалистов вызывала именно пористая структура срезов древесины: считалось, что вода заполнит внутренние соты и бальза, заключенная в стеклопластиковую рубашку, будет гнить.  Потребовались многочисленные и длительные испытания, чтобы опровергнуть это мнение.

При одиом из таких испытаний образцы тpexслойных конструкций панелей с умышленно поврежденным слоем стеклопластика погружались в подкрашенную воду и выдерживались здесь под давлением 0,7 атм в течение двух лет.

 После разрезания образцов оказалось, что за это время вода проникла только в весьма ограниченную область непосредственно в месте повреждения.

Наиболее же убедительными были результаты испытаний, проведенных в течение 36 месяцев в одном из доков Нью - Йорка.

 Сэндвичевые панели из бальзы и пластика размерами 600 Х 600 мм с просверленными в них сквозными отверстиями диаметром 50 и 100 мм опустили на дно. Тысячу дней пролежали образцы, погружаясь на глубину 1,4 м во время прилива и окaзываясь в обсохшем иле при отливе. 

Когда их извлекли, очистили от слоя ракушек и морских червей, то оказалось, что вода проникла в дpeвесину на глубину не более 4 мм от любой откpытой кромки; гнили и червей не обнаружили.

 После этoгo сдались, наконец, и морские инженеры Американского бюро судоходства: бальзу разрешили применять для обшивки подводной части морских катеров и яхт.

За 40 последних лет было построено более трех миллионов различных лодок, яхт и катеров длиной от 3,5 до 46 м, в корпуса которых вошла в качестве заполнителя древесина бальзы. Долгoe время бальза использовалась в виде плиток прямоугольной формы  торцевых срезов толщиной 6 - 50 мм.

 Их производство в основном монополизировала американская фирма «Балтек Корпорэйшн".  Заготовка древесины ведется в лесах Эквадора.  Бревна сушатся в специальных сушилах, причем обработка высокой температурой имеет целью не только удалить влагу из древесины, но и стерилизовать ее, предохранить от личинок древоточцев, гниения.

 Затем бревна обрабатывают до прямоугольного сечения, склеивают брусья в большие блоки и распиливают поперек на тонкие плиты, подобно тому, как режется буханка хлеба. 

Этими плитками и выкладывался средний слой в обшивке стеклопластикового корпуса.

 Позже их стали разрезать на более мелкие плитки до 50 Х 50 мм  и наклеивать на тонкую и редкую (подобную марле) стеклоткань так, чтобы полученная композиция обладала эластичностью, легко ложилась по обводам корпуса и сразу укрывала бы большую площадь. В таком виде материал получил название «контуркор".

«Контуркор» укладывают в матрицу тканью к наружному слою обшивки, отформованной в матрице, тщательно подгоняют кромки отдельных участков друг к другу, чтобы избежать пустот и каналов внутри заполнителя, в которых могла  - бы скапливаться забортная вода. 

Затем поверх бальзы укладывают внутренние слои стекломатериала  ткань, холст или стекломат, пропитывая их смолой и тщательно прикатывая валиками либо обжимая пакет при помощи «вaкуумнoгo мешка».

 При этом открытые соты бальзы поглощают известное количество связующего и, чтобы не нарушалось относительное содержание смолы в прилегающем слое стекломатериала, в ламинат приходится вводить дополнительное количество смолы. 

Конструкция от этoгo становится немного тяжелее, удорожается ее изготовление. Вот в поисках способа избежать этoгo нeдостaтка и появился на свет «дюракор»  -  материал на основе бальзы, которому сулят большое будущее.

«Дюракор» состоит из тех же плиток тopцeвых срезов бальзы, склеенных между собой и приклеенных под прессом с использованием подогpeвa к тонким листам шпона твердых пород древесины. 

По внешнему виду плиты из дюракора напоминают применяющиеся у нас для отделочных работ в помещениях древесно - стружечные плиты, облицованные декоративным слоем фанеры.

«Дюракор» выпускается в виде плит (панелей) с размерами 1,22 Х 2,44 м толщиной от 6.5 мм до 30 мм; обе стороны плит покрыты слоем шпона, причем eгo волокна в одном слое располагаются перпендикулярно слоям другого. Фанерованные поверхности шлифуют и пропитывают синтетической смолой. 

Благодаря этому уменьшается количество смолы, поглощаемой бальзой при оклейке армирующим материалом. В таком виде «дюракор» применяют в качестве заполнителя в плоских трехслойных конструкциях типа переборок, платформ, стенок надстроек.

Для формования корпусов со сложными обводами А. Дакворт предложил использовать узкие рейки из «дюракора» толщиной от 13 до 30 и шириной от 19 до 45 мм. Они также набираются из плиток торцевых срезов бальзы, но облицовываются шпоном только с одной стороны.

 Все рейки имеют стандартную длину 8 футов (2,44 м) и по концам нарезанные на станке шипы для стыковки с другими рейками. Так что строителю лодки не составляет больших забот получить рейки нужной длины.

Рейки из «дюракора» более гибкие, чем из мaccивнoгo дерева, и легко укладываются по практически любым обводам корпуса. 

Так как одна их пласть покрыта шпоном твердой дpeвeсины со шлифованной поверхностью, а вторая заранее пропитана резорциновой смолой, рейки не поглощают связующее из армирующего мaтeриала и на верфи не требуется вводить дополнительное количество смолы при формовании внутреннего слоя обшивки.

 Интерес представляет сравнение жесткости и прочности на изгиб трех вариантов корпуса: традиционной конструкции с обшивкой из кeдpoвых реек толщиной 19 мм; из таких же реек, но толщиной 16 мм и оклеенных стеклотканью весом 320 г/м² , и с обшивкой из реек «дюракора» толщиной 19мм, оклеенной «триаксиальной»  тканью (нити в ней расположены под углами 0⁰, 45⁰ и 90⁰) весом 1,12 кг/м².

Вес квадратного метра всех трех типов обшивки приблизительно одинаков (к слову, рейка из «дюракора» весит на 50% меньше кедровой тaкoгo же сечения). Так вот, если прочность и жесткость кедровой обшивки принять за 100 %, то композит из кедра и стеклопластика будет иметь 91 % прочности и 76 % жесткости, а из «дюракора» - 150 % и 120 % соответственно.

 К тому же, обшивка с заполнителем из «дюракора» гораздо лучше сопротивляется ударным нагpузкам и образованию трещин, так как бальза хорошо поглощает энергию удара.

Как и другие трехслойные конструкции, обшивка из «дюракора» является отличной звуко и термоизоляцией, обеспечивает аварийный запас плавучести (это важно для небольших лодок, так как позволяет обойтись без дополнительных блоков плавучести).

«Дюракор» дал новую жизнь деревянной peйке. Уже после испытания первых корпусов яхт, построенных из этогo материала в Новой Зеландии в 1986 - 1987 гг., судостроители убедились в больших преимуществах, которые «дюракор» дает как в процессе изготовления судна, так и при eгo последующей эксплуатации.

Вот, например, как был построен 11 - мeтpoвый рыбопромысловый бот «Пeттeгpoy – 36» - первое коммерческое судно из «дюракора», демонстрировавшееся на выставке «Фиш Экспо» в 1988 г. в Бостоне.

 Корпус этого катера имеет достаточно сложные круглоскулые обводы, рассчитанные на переходный к глиссированию peжим плавания. Дизель мощностью 400 л.с. сообщает скорость 30 узлов (56 км/ч).

Для обшивки корпуса были использованы рейки из «дюракора» сечением    19 Х 34 мм. Работа началась с изготовления простой матрицы, которая состояла из 14 поперечных лекал, вырезанных из 19 - миллиметровой фанеры.

 В средней части корпуса лекала были поставлены через 1 м, в оконечностях  через 600 мм. Для удобства работы матрицу сделали разъемной из двух частей  правого и левого борта.

 После изготовления обе половины корпуса были приформованы  друг к другy по килю, а палуба и поперечные переборки придали корпусу необходимую жесткость и прочность.

Рейки из «дюракора» склеили до полной длины корпуса. Первую рейку уложили в матрицу в paйоне кpутoгo изгиба скулы, далее работу вели выше и ниже ее, зашивая борта и днище корпуса.

 Каждая рейка временно крепилась к лекалам шурупами, а к предыдущей рейке  клеем и, в промежутках между лекалами, деревянными нагелями. Нагели обеспечили плавность обводов и плотное соединение реек по кромкам. 

Транец, имевший простую, погибь в одном направлении, был вырезан из панели «дюракора» и вклеен в коpпус по завершении обшивки.

Когда все рейки были поставлены, шурупы из лекал удалили, корпус снаружи и изнутри оклеили стеклотканью.

На подводную часть уложили три слоя стеклоткани весом 800 г/м², на борта - два слоя «биаксиальной», ткани (с расположением нитей под углом 45⁰) весом 560 г/м².

 Этот же корпус в облегченном варианте катера для моpcкoгo спортивного лова рыбы оклеивался в подводной части двумя, а в надводной одним слоем стеклоткани. «Дюракор в плитах и рейках был также использован для изготовления палубы, нaдстроек и переборок.

Полный вес одного квадратного метра обшивки составил 11,3 кг (в спортивном варианте 9,8 кг), в то время как однослойная стеклопластиковая обшивка равной жесткости и прочности весит 22 кг.

Таким образом, при использовании «дюракора нет необходимости изготовлять матрицу со сплошной тщательно обработанной поверхностью. Известно, что стоимость такой оснастки нередко окaзывается выше стоимости caмoгo корпуса судна.

Корпус получается легче, чем при однослойной обшивке, что позволяет для достижения одинаковой скорости установить двигатель мeньшей мощности и сократить эксплуатационные расходы. В целом стоимость корпуса длиной           9 - 12 м из «дюракора» оказывается в 2 - 3 раза ниже стоимости «монолитиого»  пластмассового корпуса.

 Заметим, что сам «дюракор» довольно дорог:  один метр рейки стоит около 2 долларов, а стоимость одного квадратного метра трехслойной обшивки корпуса упомянутых размерений составляет 85 - 1I0 долл.

За четыре года, что прошли со времени спуска на воду первой яхты, построенной из «дюракора»,  со стапелей верфей разных стран сошло более 500 судов caмoгo различного назначения и размерений, в корпусах которых используется «дюракор».

 Среди них есть и океанские гоиочиые катера, развивающие скорость свыше 90 миль в час, быстроходные многокорпусные парусники (тримаран «Оушн Сюрфер» занял 2 – е  место в Tpaнсатлантической гонкe 1988 г.), 32 - метровая «мeгa - яхта»,  десятки промысловых судов. «Дюракор» успешно конкурирует с уже получившими признание пенопластами и сотовыми заполнителями.

Дмитрий Антонов.

Источник:  «Катера и яхты»,  №150. 

Современное пластиковое судостроение. Часть 2.

Наполнители.

Наполнители сегодня – одни из важнейших компонентов композитных конструкций. В яхтостроении их назначение сводится в основном к увеличению толщины выклеиваемого ламината при одновременном снижении его массы.

 В качестве дополнительных бонусов улучшенные шумо- и теплоизоляция, а также повышенная жесткость корпуса. 

Минусы, правда, тоже имеются: помимо увеличения трудоемкости производства, наличие сэндвича из двух разнородных материалов с разными модулями упргости и уровнями адгезии к смоле может привести к расслоению (деламинации) пластика в процессе эксплуатации, крайне трудно поддающемуся ремонту.

К деламинации (помимо дефектов изготовления) приводит в первую очередь иной механизм деформации сэндвичевого пластика при воздействии на него сильных сосредоточенных (ударных) воздействий. 

С одной стороны, при значительной деформации вследствие сильного удара наполнитель сэндвичевого корпуса воспринимает на себя часть поперечных нагрузок, разгружая наружный слой пластика, при этом внутренний слой начинает работать на растяжение, что весьма благоприятно для стеклоткани (и особенно для углеткани).

 С другой стороны, сильные касательные напряжения, возникающие на границе «пластик–наполнитель», приводят к тому, что пластиковые поверхности сэндвичевого корпуса могут сдвинуться относительно наполнителя (что сопровождается, естественно, разрывом клеевого слоя и потерей общей целостности конструкции), хотя внешне на корпусе может не быть абсолютно никаких дефектов.

 В силу этих обстоятельств ряд известных фирм (например, «Oyster Marine»), прежде всего выпускающих яхты высшей ценовой категории, предпочитают изготавливать их из монолитного стеклопластика. 

Другие же (например, «Northshore Marine») рекомендуют обязательно проводить ультразвуковую дефектоскопию после любых сильных ударов по сэндвичевому корпусу, даже при отсутствии видимых повреждений.

Сегодня применяются в основном четыре вида наполнителей: это дерево, вспенивающиеся материалы, пенопласты и сотовые конструкции. В последнее время популярность также стали набирать синтетические материалы, имеющие в своей структуре воздухонаполненные микрокапсулы или иные воздушные объемы и промежутки.

 У каждого из них – свои достоинства и недостатки. Дерево – традиционный наполнитель, применяемый в пластиковом судостроении с давних пор.

 Это прежде всего бальса, средняя плотность которой в высушенном состоянии колеблется от 120 до 150 кг/м , что примерно в полтора раза легче пробки (и в 3–4 раза – многих пород дерева, произрастающих в России).

 Гораздо реже, чем бальса, применяется морская фанера; иные же варианты деревянных наполнителей не выдержали проверки временем и практически вышли из употребления. Достоинства дерева вполне очевидны: относительно невысокая цена, простота обработки, хорошая доступность. Минусов, однако, тоже немало.

 И если с подверженностью бальсы гниению удалось (или почти удалось) справиться специальными пропитками, то другие недостатки дерева пока выглядят трудноустранимыми.

 Фанеру практически невозможно применять в криволинейных поверхностях (в силу чего ее употребление ограничивается почти исключительно палубами и переборками), бальса же очень сильно впитывает в себя смолу, что увеличивает вес готового композита и повышает риск недостаточного насыщения смолой прилегающих к наполнителю слоев ткани.

 Чтобы избежать этого, куски бальсового наполнителя часто заранее монтируют на листе плотной стеклоткани, потом обклеивают их тканью снаружи и вклеивают в ламинируемый корпус, что увеличивает как трудоемкость работы, так и риск последующей деламинации.

 Кроме того, бальса (как и практически любой другой продукт природного происхождения) является негомогенным материалом, свойства и характеристики которого могут заметно отличаться от образца к образцу, в связи с чем ряд фирм (особенно при постройке единичных образцов яхт) стараются заранее подбирать бальсу по плотности.

 Еще один недостаток дерева – анизотропность, выражающаяся в различии его свойств в зависимости от ориентации волокон.

 Несмотря на это, ряд известных фирм (например, «Conyplex») считает бальсу наилучшим материалом для наполнителя корпусов современных пластиковых яхт – в немалой степени по причине близости модуля упругости этого дерева к стеклопластику (что улучшает их совместную работу) и отличной прочности на сжатие.

 Тепло- и шумоизолирующие свойства бальсы заметно уступают этим характеристикам современных пенопластов. В последнее время появились композитные наполнители на основе бальсового дерева (например, ProBalsa), имеющие как высокую стабильность, так и улучшенные физико - механические качества.

Вспенивающиеся материалы (в основном на основе полиуретана), несмотря на периодически повторяющиеся попытки их применения, так и не смогли найти достойное место в изготовлении собственно стеклопластиковых конструкций.

 Их применяют более или менее широко при заливке глухих таранных отсеков, объемов плавучести (в основном на малых судах), теплоизоляции бойлеров и на других тому подобных локальных участках.

Пенопласты сегодня являются, пожалуй, первыми по популярности и значимости наполнителями. Рынок предлагает очень большое их количество самой разнообразной плотности. 

Однако сразу же надо заметить, что подавляющее большинство современных пенопластов, имеющих плотность равную бальсе (или более низкую), существенно уступают ей по прочностным характеристикам, особенно по ударной прочности.

 Основная доля конструкционных пенопластов – это композиции на основе ПВХ с закрытыми порами, имеющие минимальный уровень водопоглощения и отличные изоляционные характеристики. Пенопласты не гниют, многие из них имеют хорошую огнестойкость (либо не поддерживают горение, либо не горят вовсе), их основные свойства высокостабильны от партии к партии.

 Некоторые марки наполнителей могут легко изгибаться в подогретом состоянии, что удобно при выкладке листов пенопласта по криволинейным поверхностям.

Широкому распространению пенопластов способствовала возможность передовой химической индустрии выпускать такие материалы с различными, заранее заданными свойствами.

 На современном рынке несложно найти и сверхлегкие пенопласты, и пенопласты, обладающие повышенной прочностью на сжатие (что необходимо при использовании вакуумных технологий формования), недавно появились и спецпенопласты, рассчитанные для «запекания» корпусов в печи.

 Проблемами здесь до недавнего времени было то, что большинство ПВХ-композиций, во-первых, начинают плавиться при сравнительно небольшом повышении температуры, во-вторых, имеют очень высокий коэффициент теплового объемного расширения.

 Это приводит после «запекания» к короблению корпуса и появлению в нем больших внутренних напряжений. Сравнительно недавно эти проблемы химиками-технологами были устранены.

 К сожалению, объем данной статьи не позволяет хотя бы вкратце рассмотреть весь тот широчайший перечень предлагаемых сегодня пористых ПВХ-материалов, используемых в пластиковом судостроении, и к этой теме мы еще вернемся в отдельной статье.

Сотовые наполнители, представляющие собой вертикально ориентированные шестиугольные соты из тонкого и прочного материала, закрепленного между двумя клейкими поверхностями, применяются почти исключительно для создания экстремальных спортивных яхт.

 Сейчас существуют следующие варианты таких конструкций: с сотами из полипропилена (исключительно легкого пластика) или поликарбоната (довольно прочного материала), из номекса или кевлара (при всем своем химическом сходстве два этих материала довольно заметно различаются по свойствам и цене), из металла (относительно распространен лишь вариант с алюминиевыми сотами, нержавеющие и титановые разновидности – пока суровая экзотика, встречающаяся лишь в авиакосмической индустрии).

 Полипропиленовые соты в яхтостроении пока почти не применяются: малая прочность этого материала дает ему шанс на использование лишь при изготовлении деталей мебели или ненагруженных переборок – там, где нужна определенная толщина, а не особо высокая прочность.

Соты из номекса широко распространены при строительстве экстремальных многокорпусников, но недавние многочисленные аварии сильно подорвали реноме этого материала, в силу чего взоры конструкторов обратились к кевларовым сотам (например, типа Plascore PN2), которые гораздо прочнее, но, увы, много дороже.

Алюминиевые сотовые конструкции в яхтостроении пока – очень большая редкость. Навскидку удается вспомнить только одно судно, построенное с их использованием – рекордный катамаран Стива Фоссета «Playstation/Cheyenne».

 Материал, однако, оказался небеспроблемным: по свидетельству участников кругосветного плавания, подводные поверхности корпусов, накопив внутри сотовых поверхностей огромный заряд статического электричества, фактически превратились в гигантский конденсатор, в один прекрасный момент разрядившийся и «погасивший» всю бортовую электронику.

 Сегодня применение алюминиевых сот в яхтостроении, по мнению ряда специалистов, оправданно лишь при изготовлении переборок. Еще один недостаток сотовых конструкций – их плохая стойкость к пиковым ударным нагрузкам, сконцентрированным на малой площади.

 В этой ситуации потеря устойчивости части сот, приводящая к резкому падению несущей способности материала – очень частый сценарий. В силу этого в местах основного сосредоточения ударных нагрузок (районы форштевня/носовой скулы/днища вблизи кормовой оконечности) соты стараются заменять сплошным материалом типа бальсы или пенопластов.

Новейшие материалы с воздушными капсулами или объемами внутри широко представлены очень популярным в России наполнителем Polycore (еще известен под названием Coremat), представляющим собой нетканый полиэфирный материал с воздушными микробаллонами.

 Другие материалы подобного рода (например, «трехмерная» стеклоткань Parabeam 3D, «КиЯ» № 201) лишь начинают находить свое применение в судостроении. 

Наполнители типа Polycore/Сoremat сравнительно дешевы, очень технологичны и просты в обработке, что обеспечило им популярность, в первую очередь среди изготовителей массовых лодок.

 Их главным отличием от большинства ранее рассмотренных наполнителей является то, что они, будучи пронизаны сеткой почти капиллярных отверстий, пропитываются смолой одновременно со стеклотканью, образуя практически единый с последней композит, практически не подверженный расслоению (деламинации).

 Это обстоятельство, без сомнения, выглядит огромным плюсом в глазах всех производителей. Недостаток таких материалов – довольно высокая масса получающегося (после полной пропитки смолой) композита.

 Подобные наполнители совместимы со всеми типами существующих смол, но непригодны для работы с препрегами и в инфузионных процессах.

Напыление .

Постепенное развитие технологий позволило привнести в пластиковое судостроение важное новшество – технологию укладки стекловолокна путем напыления (заметим, что примерноо 40 лет назад на этот метод возлагались очень большие надежды).

 Сам метод заключается в подаче через специальный пистолет-распылитель смолы, перемешанной с отвердителем, вкупе с отрезками однонаправленного стекловолокна (подаваемый длинный жгут волокна нарезается непосредственно перед распылением на отрезки равной длины).

 Из такого пистолета рабочий «запыляет» форму, наполняя ее смолой с отрезками волокна и, увы, с многочисленными пузырьками воздуха. В силу последнего механические качества готового изделия невысоки и сильно уступают изделиям, отформованным с использованием иных технологий.

 Отсутствие длинных цельных «от края до края» изделия стекловолокон тоже не способствует высокой общей прочности получающегося продукта: в нем нет единой целостной структуры, обеспечиваемой стеклотканью.

 Как следствие, в силу все более и более растущих требований к прочностным качествам яхт (и к наиболее выгодному соотношению «масса/прочность») этот метод формования практически полностью сегодня вышел из употребления, так как его единственным, по сути, достоинством является лишь экономия времени.

 Впрочем, порой его применяют при изготовлении корпусов небольших лодок или отдельных некритичных элементов конструкции. Заметим, что некоторые известные в нашей стране яхты постройки 70-х гг. прошлого века (например, польская «Carina») выклеены именно этим способом.

Наиболее же технологически изощренными и качественными с точки зрения получаемых результатов сегодня являются три способа формования пластиковых корпусов: из препрегов, вакуумными и инжекционными методами (их несколько) и в закрытой матрице (самый сложный из них).

Артур Гороховский.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №218.