Современное пластиковое судостроение. Часть 3.

Развитие современных технологий и совершенствование качества смол позволило технологам реализовать давнюю мечту производственников: механизировать процесс пропитки ламината, исключив (или существенно уменьшив) применение ручного труда при выполнении этой операции.

 Еще одной важной задачей фактически с самого момента зарождения стеклопластикового судостроения была необходимость обеспечить идентичность качества изделий, сделав ее как можно менее зависящей от качества рабочей силы. Так стали появляться различные технологии усовершенствования пропитки ламината смолой и его формования.

Современные методы формования .

С самого начала применения волокнистых термореактивных пластиков в промышленности (в судостроении это произошло ровно 50 лет назад, так что данный цикл статей, по замыслу автора, как раз и предназначен для того, чтобы оценить развитие технологий работы с пластиком за эти годы), инженеры и технологи задумывались о том, как усовершенствовать процесс формовки изделий.

Высокая доля ручного труда и отсутствие строгой повторяемости (особенно весовой) при производстве серийных деталей оказались серьезными факторами, сдерживающими массовое применение стекловолоконных материалов при выпуске крупномасштабных партий продукции.

 Собственно говоря, именно этим обстоятельством и объясняется тот факт, что малое судостроение стало, по сути, пионером в освоении этих типов материалов и лидером в области новейших технологий работы с ними.

 Поскольку при производстве яхт (особенно – крупных) не так важно отсутствие точной весовой идентичности деталей, а высокая доля ручного труда при формовании корпусов тоже не очень критична при производстве нескольких десятков лодок в год (особенно парусных), где неавтоматизированных процессов в любом случае более чем хватает.

SMC.

Однако время шло, достоинства стеклопластика заметили в других областях промышленности (например, в автомобилестроении), где с указанными выше недостатками мириться было нельзя. Да и производство стеклопластиковых судов стало предъявлять все новые и новые требования как в плане снижения себестоимости, так и в части уменьшения эмиссионных выбросов при производстве.

 Ученые головы задумались  и в конце 60-х гг. прошлого века родили первый частично автоматизированный процесс формовки деталей из волокнистых пластиков, названный SMC (sheet molding compound). Суть новой технологии заключалась в следующем: разогретая примерно до 180–190° С массивная стальная матрица заполнялась заранее подготовленной смесью связующего, отвердителя (и при необходимости какого-нибудь заполнителя), к которой добавлялся армирующий материал.

 После этого матрица закрывалась разогретым до той же температуры пуансоном с давлением порядка 15–18 МПа и выдерживалась в таком состоянии несколько минут. После разъема из матрицы вынималась готовая деталь, имеющая отличный внешний вид, гарантированное качество и требующая минимум дополнительной обработки. 

Помимо этого новый метод обеспечивал и высокую весовую повторяемость деталей, поскольку смешивание и дозирование связующего состава могло быть автоматизировано, равно как и подача армирующего материала (частично).

Создание этой технологии было большим шагом вперед, оказавшимся, однако, совершенно непригодным для пластикового судостроения.

 Значительные капиталовложения, необходимые для изготовления сложных по форме стальных матриц, вкупе с требованием применения мощного пресса могли окупиться лишь при годовом выпуске многих тысяч единиц продукции. Эта технология восхитила автомобилестроителей, но разочаровала специалистов яхтенных верфей.

 Процесс SMC нашел широкое применение в автомобилестроении (одна из самых известных деталей, изготавливаемых по этой технологии – пластиковая поперечная рессора подвески автомобиля «Chevrolet Corvette»), а также в некоторых других областях промышленности. Для яхтостроения же требовались иные процессы.

Вакуумирование.

Параллельно с этим в пластиковом судостроении активно развивалось применение вакуумных методик формования.

 Строго говоря, эту технологию формования в его изначальном виде следует отнести к ручной формовке пластика, поскольку пропитка ламината смолой здесь производится вручную (за исключением применения препрегов) и лишь на следующей стадии применяется вакуумная «наволочка», эффективно отжимающая избыток смолы из ламината и минимизирующая вероятность возникновения пузырей и непроклеев.

 Вакуумирование было сравнительно недорогим (не требовалось практически никакого дорогостоящего оборудования), эффективным и несложным способом обеспечить высокую весовую идентичность формуемых деталей и их высокое качество.

 Для сравнительно небольших верфей, не готовых к широкомасштабным инвестициям в современные технологии, вакуумирование до сих пор остается одним из самых простых средств, способных повысить качество судов.

При вакуумном обжатии формуемого ламината на его поверхность оказывается избыточное давление, теоретически (в пределе) равное атмосферному (101.3 кПа). 

На практике же такой величины достичь, разумеется, не удается – при современном оборудовании реальнее говорить об избыточном давлении порядка 70–80 кПа. Существует две основные разновидности формования с использованием вакуума. Первый из них («сухое» формование) осуществляется, когда верхний слой выклеиваемого композита является сухим, т.е. свободен от связующего.

 Сегодня такой способ применяется только тогда, когда верхним слоем ламинируемой детали является наполнитель – пенопласт, фанера или что-то иное. Во всех остальных случаях рекомендуется применять «мокрое» формование, поскольку оно имеет заметные преимущества. В этом случае верхняя поверхность ламината, обращенная к вакуумному мешку, покрыта связующим.

 При данной технологии из ламината хорошо удаляются излишки смолы, за счет чего весовое отношение «смола/ткань» становится более выгодным (у ряда фирм оно стремится к величине 30/70, порой доходя до рекордных 25/75), что делает формуемую деталь легче.

 Помимо этого при таком методе из ламината эффективно уходят пузырьки воздуха, а плотный прижим слоев друг к другу исключает их «ерзание» относительно друг друга внутри ламината при сильных знакопеременных нагрузках. Эта же технология применяется и при работе с препрегами (собственно говоря, сегодня она – единственная, которая пригодна для работы с ними).

Следует отметить, что применение вакуумного метода формования оказывает серьезную механическую нагрузку на матрицу, особенно негативно это воздействие сказывается на матрицах с сильно вогнутой формой – как раз тех, в которых формуют секции корпусов.

 В силу этого ряд фирм (в том числе широко известных) традиционно выполняет ламинирование секций корпусов вручную и только для секций палуб применяется вакуумное формование или еще более современные процессы наподобие инжекционных или инфузионных. 

В среднем рекомендуется иметь одну вакуумную «соску» на 1–2 м²  поверхности при «мокром» формовании, для «сухого» формования цифры (особенно при большой площади поверхности) могут быть заметно ниже.

Препреги.

Препреги (сокращение от английского слова «preimpregnated», что означает предварительно пропитанный) представляют собой выпускаемые на специализированных фабриках заранее пропитанные смолой (как правило эпоксидной, но встречаются и варианты с фенольными смолами) листы и рулоны стекло- или углеткани.

 Они появились как следствие одного из требований судостроителей (а чуть позднее – и ракетчиков): иметь постоянно стабильный уровень весового соотношения «ткань/смола».

 Еще одной причиной их появления стали довольно жесткие требования по охране труда: эпоксидная смола – весьма токсичный материал, и продолжительная работа с ней в «ручном» режиме (т.е. при ручной пропитке ламината смолой) весьма неблагоприятна для здоровья персонала.

 На специализированных же фабриках обработка ткани смолой с заранее добавленными туда отвердителем и катализатором ведется в режиме, не требующем контакта работников с токсичным связующим.

Наряду с этими очевидными достоинствами у препрегов есть и существенные недостатки. Один из них – это не самое благоприятное весовое соотношение смолы и ткани, составляющее примерно 45:55. Как видим, весовая доля стеклоткани здесь ниже, чем при использовании вакуумирования формуемого ламината. 

Вторым недостатком является необходимость хранить готовые препреги (до момента их использования в производстве) исключительно в холодильных камерах, что повышает производственные затраты.

 Далее, чтобы после выкладки в матрице полотнищ препрегов запустить процесс полимеризации смолы, содержащейся в них (его дополнительно сдерживают специальные ингибиторы), смолу надо нагреть, «запекая» корпус лодки в печи или некоем ее подобии (что производственных расходов тоже не сокращает).

 Ну и наконец нельзя не сказать о том, что при нарушении норм хранения препрегов содержащееся в них связующее (сложный комплекс, включающий в себя эпоксидную смолу, отвердитель, ингибитор, предотвращающий реакцию отверждения смолы при низкой и комнатной температуре, и катализатор, наоборот, инициирующий запуск процесса полимеризации при нагреве) может деградировать и резко потерять свои качества.

 К сожалению, способов оперативно проверить на месте пригодность препрегов не существует, и в процессе производства подобную потерю качества основного конструкционного материала попросту не обнаружить.

Все это вместе взятое осложняет использование препрегов. До сравнительно недавнего времени они применялись лишь при строительстве уникальных судов, наподобие кубковых яхт IACC и океанских гоночных яхт. Однако с началом нового тысячелетия они пошли в сравнительно массовое использование.

 Во многом, за счет того, что удалось решить ряд технологических проблем, серьезно затруднявших применение препрегов: например, увеличения объема и/или коробления пенопластов, используемых в качестве наполнителей в сэндвичевых конструкциях.

 Существует также опасность химического разложения пенопласта -наполнителя под воздействием горячих паров смолы при «запекании» корпуса, поскольку находящаяся в гелеобразном, полузастывшем состоянии смола при нагреве корпуса меняет фазовое состояние (еще до начала полимеризации), превращаясь в довольно текучую и летучую жидкость.

 Поэтому серьезные изготовители конструкционных материалов составляют таблицы их совместимости в различных комбинациях и пренебрегать ими ни в коем случае нельзя (кстати, многие изготовители препрегов очень рекомендуют в процессе укладки отделять наполнитель от препрега специальными клеющими пленками с особо высокой адгезией).

 Одним из пионеров широкого применения эпоксидных углетканых препрегов стала словенская верфь «Shipman», опробовавшая применение этой технологии на яхте «Shipman 50» («КиЯ» № 191).

 Затем это знамя подхватили фирмы среднего и массового сегмента: например, германская «HanseYachts AG», выпускающая широкий ассортимент яхт в варианте с эпоксидными корпусами, сделанными из препрегов («КиЯ» № 209).

Специалисты малого судостроения ожидают, что в ближайшие несколько лет практика применения препрегов серьезно расширится. И одной из причин ее этого станет отнюдь не только высокое качество получающихся таким образом корпусов, а требования «зеленых» к чистоте производственных процессов. 

Работа с препрегами на судоверфи означает практически нулевой (в сравнении с ручной пропиткой) выброс вредных веществ в атмосферу, а также отсутствие необходимости размещать на предприятии мощную фильтровентиляционную установку, стоящую немалые деньги.

 На многих крупных современных европейских верфях единые централизованные ФВУ представляют собой сложную разветвленную систему воздуховодов, оснащенных большим количеством фильтров, вкупе с весьма высокой трубой, обеспечивающей выброс очищенного воздуха в окружающую атмосферу на высоте не менее 25 м.

 По оценке владельцев ряда подобных предприятий, стоимость подобного рода систем может доходить до 20–25% полной стоимости всего предприятия.

 Несмотря на это, строгие европейские нормы в любом случае запрещают размещение верфей, работающих с жидкими смолами, в пределах городской черты, требуя их выноса за пределы населенных пунктов (например, британская компания «Northshore Marine», строящая яхты «Southerly», по этой причине вынуждена ламинировать корпуса на производственном участке, находящемся в часе езды от основного сборочного цеха верфи).

 В то же самое время судоверфь, работающая исключительно с препрегами может (исходя из санитарных соображений) располагаться даже в черте города (как, например, британская же компания «Green Marine» в Лимингтоне).

Но и препреги сегодня уже не являются самыми совершенными технологиями работы с волокнистыми термореактивными материалами. Умы многих ведущих специалистов заняты  разработкой новейших процессов пропитывания тканей смолами: инжекционными, инфузионными и – вершина технологических достижений! – процессами с закрытой матрицей, довольно часто именуемыми RTM-процессами.

 В работы по их созданию включены ведущие научные учреждения мира – так, например, одна из разновидностей RTM-технологий разработана в знаменитом Массачусетском технологическом институте, в честь чего и получила наименование RTM MIT.

Артур Гороховский.

Источник:  «Катера и Яхты»,  № 219.

Тиковая палуба по технологии "SIKAFLEX".

Сегодня трудно представить процесс строительства любого катера или яхты без применения клеевых технологий. Всеобщее признание  получили материалы “Sikaflex”  “синей линии” производства  корпорации “Sika”. С использованием материалов этой фирмы  можно решить широкую гамму  технических задач, но мы остановимся лишь на одной: технологии укладки тиковых палуб.

Палуба как лицо корабля. Тиковые палубы применяются в судостроении на протяжении столетий, и до сих пор не найдено другой, более подходящей для этих целей породы дерева. Палуба из тика является отличным теплоизолятором, обладает хорошими противоскользящими свойствами и не гниет, хотя на нее воздействуют солнце и вода, жара и холод.

 Для укладки тиковых планок нужна специальная технология, которая могла бы обеспечить максимально длительный срок службы палубного покрытия в столь жестких условиях. Процесс укладки является сложным и многостадийным, рассмотрим основные его моменты.

Качество тика и условия работы. Важнейший вопрос — качество тика, который в зависимости от происхождения и возраста различается по плотности и содержанию масел. Палубные планки могут поставляться различной формы и размеров, однако в любом случае годичные кольца на планке должны располагаться вертикально, а влажность сердцевины не должна превышать 12%.

Укладывать настил следует  при температуре основания и воздуха от 5 до 25 °С, при этом рабочая зона должны быть защищена от дождя и прямых солнечных лучей.

Подготовка основания очень важна, так как от ее качества во многом зависит качество палубного покрытия. При этом необходимо защитить основание от коррозии, выровнять и обеспечить адгезию состава, непосредственно на который будет приклеиваться тиковая планка.

 При укладке палубы на металлическое основание (сталь, сплавы алюминия) после очистки поверхности наносится двухкомпонентный эпоксидный грунт “Icosit EG-1”. На основания из стеклопластика после абразивной обработки, очистки и обезжиривания наносится грунт (праймер) “Sika Primer-206 G+P”.

Для выравнивания палубы используется облегченный двухкомпонентный полиуретан “SikaTransfloor-352 ST” (стандартная, более густая модификация) или/и “SikaTransfloor-352 SL” (более жидкая, самовыравнивающаяся модификация). Подготовленный материал наносится на основание и разравнивается зубчатым шпателем. 

Толщина слоя не должна превышать 30 мм. Для получения более толстого слоя следует выполнять послойное нанесение. После полимеризации (через 24 часа) образуется эластичное звукопоглощающее покрытие, которое при необходимости можно подвергать абразивной обработке.

Укладка тиковой планки. Перед укладкой тиковая планка грунтуется праймером “Sika Primer-290 DC”, что необходимо для обеспечения полной адгезии к клеящему материалу. 

Планка к основанию приклеивается однокомпонентным полиуретановым клеем “Sikaflex 298”, который наносится на основание и разравнивается зубчатым шпателем. Далее укладывается тиковая планка на основание. После этого рейка на 24 часа фиксируется.

Подготовка зазоров. Грунтовка зазоров планок праймером “Sika Primer-290 DC” — важнейший ключевой этап укладки палубного покрытия. Неправильное и некачественно нанесение грунтовки может оказать пагубное влияние на долговечность покрытия из-за преждевременной разгерметизации швов между планками. 

Грунтовать швы можно после тщательной очистки и обезжиривания зазоров планок. Грунтовка наносится тонким ровным слоем за один проход. После ее высыхания поверхность должна блестеть и создавать впечатление “мокрой”. Зазоры можно заполнять герметиком через один час.

Следующим важным моментом является укладка на основание зазора разделительной ленты. Под влиянием перемены погоды меняется влажность дерева, что влечет за собой линейную деформацию планок.

 Для обеспечения нормального функционирования в зазоре герметизирующий материал “Sikaflex-290 DC” не должен иметь прочного контакта с дном зазора. Для этого после высыхания грунтовочного слоя на дно зазора следует уложить разделяющую ленту которая защищает эту поверхность от прямого контакта с материалом “Sikaflex-290 DC”.

При его нанесении вытеснительный пистолет располагается под углом около 60°, что исключает образование пузырьков воздуха между дном зазора и наносимым материалом.

 Избыток материала с поверхности удаляется эластичным шпателем (наклон — 45°). В зависимости от окружающей температуры, влажности и размера шва “Sikaflex-290 DC” можно шлифовать примерно через семь суток.

Обратим внимание на то, что корпорация “Sika” предоставляет проверенную технологию и полный комплекс материалов для укладки тика. Замена или исключение из технологического процесса даже одного материала может повлечь за собой непредсказуемые для качества последствия.

Источник:  «Катера и яхты»,  №199.

«Покрасил и забыл» ?

Первые теплые недели весны полностью освобождают водоемы ото льда, но основная часть судовладельцев-любителей не торопится покидать зимние площадки – предстоит сезонная подготовка корпусов, внешний вид которых обычно бывает заметно подпорчен после многомесячного отстоя.

Сухие солнечные дни весны лучшее время, чтобы подновить покрытие корпуса, а может, провести и полную реставрацию его поверхности.  Момент выбора технологии работ наиболее критичен.

 С одной стороны, хочется сэкономить время и деньги и не заниматься трудоемким обновлением всего многослойного покрытия. С другой – кто знает, что происходит под ним после двух-трех сезонов косметических подкрашиваний?

 Отслоившаяся, растрескавшаяся краска становится «рассадником» дефектов, потому что проникшая к обшивке по микротрещинам влага способствует коррозии металла и гниению древесины.

 Беглый осмотр корпусов на петербургских лодочных стоянках показывает, что примерно половина из них пребывает в неважном состоянии – покрытие несвежее, часто иссеченное заметными трещинами и отслаивающееся. 

Можно сетовать на леность части судоволадельцев-любителей, по чьей вине наш малый флот выглядит невзрачно и неряшливо, но уж экономными считать их точно не стоит.

 Ежегодное освежение поверхности корпуса дешевыми сортами краски если и немного улучшит внешний вид лодки, то «здоровья» ее корпусу определенно не добавит, так что, пренебрегая в очередной раз регламентными работами по обновлению покрытия на корпусе, готовьтесь к будущим его основательным зачисткам с попутной дефектацией и ремонтом наиболее проблемных участков.

Очевидно, перед нанесение нового покрытия сначала необходимо избавиться от слабодержащихся остатков старого. Для этого стоит воспользоваться в первую очередь специальной гелеобразной смывкой для краски – она сильно уменьшит трудоемкость зачистных работ.

 На деревянных корпусах безотказно работает старый добрый отжиг, на стали – пескоструйная обработка, услуги которой широко предлагают сторонние мастера.

 Образцовый хозяин судна, заботящийся одновременно о его внешнем  виде, ходовых качествах, продолжительной «жизни» корпуса и при этом оптимизирующий расходы на содержание, не станет красить его как и чем попало, а придаст своим действиям регулярный характер и обратит внимание на системы покрытий. 

В мире несколько ведущих компаний производят такие системы для маломерных судов, в их числе – «International», «Hempel», «US Paints», «Epifanes», «Boero» и др.

Система включает помимо собственно цветных красок и эмалей также взаимно совместимые шпатлевки, грунты, подмалевки, разбавители и очистители инструмента и всевозможные лакокрасочные материалы (ЛКМ).

 К несомненным достоинствам систем относятся гарантированно высокое качество получаемого покрытия (при условии соблюдения подробных технологических инструкций), удобство применения в условиях обычной малоприспособленной для ремонтов лодочной стоянки, умеренная вредность для природы и организма.

 К очевидным недостаткам отнесем высокую стоимость «брендовых» компонентов, уместную в зажиточной Европе, но вряд ли на наших холодных просторах с короткой навигацией.

 Более того, сами профессионалы малярного дела, продвигающие системы покрытий на нашем рынке, признают, что наилучшего по соотношению цены и качества результата можно достичь, применяя компоненты разных производителей и в соответствии с собственными технологическими возможностями.

 Правда, их совместимость в этом случае никто гарантировать не сможет, и придется воспользоваться опытом тех, кто уже пытался на свой риск применять те или иные сочетания шпаклевок, красок, грунтов.

 Образно говоря, если вы надели безупречный костюм от Армани, кого должно волновать, что находится под ним? Только вас самих. На Интернет-форуме судостроителей-любителей «Домашняя верфь»  нашего журнала можно найти множество советов по окраске корпусов, подтвержденных с тем или иным успехом практикой.

Попробуем обобщить их. Прежде всего классифицируем покрытия. Типовая система покрытия днища включает шпатлевку для чернового выравнивания поверхности, грунт для заполнения мелких пор и неровностей и обеспечения адгезии основного слоя краски, собственно эмаль и дополнительное необрастающее покрытие.

 Что важно для подводной части постоянно пребывающего на плаву корпуса – покрытия должны обладать достаточной степенью водо-,  био- и износостойкости. 

Покрытие характеризуется проежде всего типом основы. Для ЛКМ, производимых в России, принята система обозначений, учитывающая тип основы и класс стойкости. 

Для малого судостроения наиболее применимы следующие типы основы ЛКМ: алкидно-уретановые (АУ), пентафталевые (ПФ), полиакриловые (АК), полиуретановые (УР), эпоксидные (ЭП), поливинилацетатные (ВЛ).

После обозначения основы важна цифра, обозначающая класс стойкости и условия эксплуатации материала. Для нас актуальны обозначения 


1 – атмосферостойкая для надводных частей корпуса,

4 – водостойкая для подводной части,

0 – грунтовка и 00 – шпатлевка.

 Таким образом, любимая в народе «пентафталька», она же «алкидка» ПФ-115, будет иметь ограниченное применение – только для окраски бортов и надстроек; для днищ  лодок, пребывающих в воде лишь время от времени. 

«Фирменные» системы также включают основу подобного типа с соответствующей степенью стойкости, но содержат различные модификаторы, улучшающие те или иные качества ЛКМ, собственно, за них мы и переплачиваем деньги.

Опыт показывает, что степенью водостойкости, достаточной для применения на подводных частях корпуса, обладают покрытия на эпоксидной, полиуретановой и акрилоуретановой основе.

 Американские специалисты по домашнему ремонту лодок, чьи очень полезные статьи о технологии покраски можно найти на сайте Сергея Баркалова (www.t22.nm.ru), рекомендуют применять для корпуса только двухкомпонентные ЛКМ.

 Этот совет не лишен смысла – краска либо грунт, отверждающиеся химическим путем, а не при простом испарении растворителя, будут и быстрее вставать, и иметь более высокую прочность и стойкость, меньшую пористость.

 Из двухкомпонентных наиболее доступны у нас эпоксидные краски. Помимо прекрасной адгезии и способности заполнять микропоры подложки, они обладают высоким содержанием твердых веществ, механической стойкостью и совместимостью с покрытиями на разнообразных основах.

 В чем эпоксидные покрытия слабы, так это в способности длительно противостоять солнечному ультрафиолету, поэтому их чаще применяют как грунты либо на закрытых от прямого солнца поверхностях – днищах, в трюмах и т. п.

 Хорошо известны эпоксидные грунты от «International» под названием «Interseal» и «Intercure», их с успехом заменяют ярославские грунты серии ЭП, а также аналоги производства финской компании «Tikkurila», автогрунты «Body» (Греция) и «Novol» (Польша). Выбор можно сделать сообразно объему фасовки и ремонтному бюджету.

Грунт может наноситься с двумя целями: создать пленку покрытия, к которой надежно пристанет отделочный ЛКМ, либо набрать мощный слой, который скроет мелкие дефекты после шпаклевки. В первом случае достаточно одного слоя толщиной 60 – 80 мкм, во втором – покрытие делается за несколько проходов с промежуточной шлифовкой.

 Необходимо предостеречь домашнего судоремонтника от распространенной ошибки: даже прочные двухкомпонентные грунты  не улучшают механических свойств изношенной стеклопластиковой либо деревянной обшивки. 

Если при снятии старых покрытий обнаружились трещины, расслоения, труха – такую обшивку необходимо ремонтировать по специальным технологиям.

Если обшивка металлическая, то задача для грунта усложняется.

 Он должен обеспечить не только стойкость покрытия, но и замедлить коррозионные процессы. Для этого в него вводят оксидирующие либо фосфатирующие компоненты. Благодаря своей эффективности широко известен грунт для алюминия и сплавов ВЛ-02 на поливиниловой основе; перед применением в него добавляют спиртовой раствор  ортофосфорной кислоты.

 Впрочем, эпоксидный грунт прекрасно стоит и на металлах.

Основное декоративное покрытие корпуса должно быть укрывистым (непросвечивающим, если это, конечно, краска, а не лак), безусловно, светои водостойким, а также обладать высокой сопротивляемостью износу.

 По этим критериям сегодня вне конкуренции – покрытия на полиуретановой основе (УР или LPU по зарубежной классификации). Тонкая пленка двухкомпонентного полиуретана исключительно прочна, долговечна, обладает высоким блеском. Существенный минус полиуретанов – значительная цена, если речь идет о специальных марках красок для маломерщиков. 

Промышленные полиуретановые краски обойдутся существенно дешевле, если вы будете приобретать их в крупной упаковке, зачастую такие краски более требовательны к технологии нанесения – скажем, требуют безвоздушного распыления либо специальных условий сушки. 

Поэтому неплохим решением будет применение качественной краски известной марки на хорошо подготовленной поверхности, загрунтованной более бюджетным грунтом. Для наилучшего результата важно тщательно подготовить поверхность перед покраской – вывести ее наждачной бумагой №200 и обезжирить органическим растворителем.

 Полиуретан чувствителен к загрязнениям и может отстать в местах проникновения смолистых или маслянистых веществ. Как упоминалось, трейлерные лодки, которые не проводят весь сезон в воде, можно красить и менее стойкими алкидными эмалями. 

Но из-за того, что они довольно быстро теряют свежий вид и требуют подновления через сезон-другой, имеет смысл все - таки однажды «вложиться» в покраску лодки более долговечной полиуретанкой либо автомобильной акрилоуретановой краской, которая сохранит свой вид лет на пять.

Последний по очередности нанесения компонент системы покрытий – слой необрастающей краски на днище. Нет однозначного мнения о необходимости ее применения, но, по опыту, если лодка проводит на воде более месяца, то даже в умеренных широтах микрофлора наносит ее корпусу вред, проникая в микротрещины декоративного либо красочного покрытия.

 У крейсерских яхт она может заметно снизить скорость хода, поэтому есть основания применять и этот вид покрытий. Если вы не спортсмен-гонщик и не фанатик защиты окружающей среды от биоцидных веществ, то необязательно приобретать «необрастайку» высшего класса. 

Следует знать, что в качестве активного вещества в ней обычно используется порошок меди, и он создает гальваническую пару с более электроотрицательными металлами, поэтому не стоит применять медную «необрастайку» на алюминиевых корпусах, для них существуют специальные краски.

Также надо знать, что необрастающее покрытие бывает «мягкое» и «твердое». Первое на  зывается еще самополирующимся и применяется на быстроходных корпусах, где постепенно смывается.

 «Мягкое» покрытие нельзя наносить ранее чем за месяц до спуска лодки на воду, иначе оно теряет свои защитные свойства. «Твердое» покрытие лучше подходит для гоночных яхт, так как обладает меньшей шероховатостью, но на днище оно постепенно теряет свои защитные свойства, и его придется потом удалять с помощью шкурки.

 «Мягкое» же отработавшее покрытие запросто можно удалить, просто помыв днище из установки под давлением. Фирменные «необрастайки» неприлично дороги, но сейчас в магазинах появляются альтернативные под менее громкими названиями, которые выполнят свою работу хорошо, тем более в пресной прохладной воде.

 Например, цинксодержащая краска «Lowfouling», предлагаемая популярным финским магазином «Biltema», предназначена как раз для пресных вод и вполне бюджетна (16 евро/кг).

 Наконец, напомним, что к любой краске в комплекте идет инструкция по применению, и для достижения положительного результата ее надлежит придерживаться, а чтобы работа не пошла насмарку при применении не опробованных сочетаний, стоит сначала проверить их на опытном образце обшивки.

 И, конечно, нельзя лениться, подготавливая поверхности под окраску – матировать покрываемые слои, тщательно обезжиривать и обеспыливать их. Тогда новое покрытие будет держаться долго и прочно.

Алексей Даняев.

Источник:  «Катера и яхты»,  №226.

Прочно и герметично – новые судостроительные технологии.

С появлением синтетических полимеров судостроительные технологии начали претерпевать существенные изменения. Для соединения разнородных материалов —металлов, пластиков, стекла, дерева — были разработаны всевозможные клеи, жесткие и эластичные, позволяющие получить прочный стык без использования дополнительного крепежа.

Силиконовые герметики, широко известные в обычном строительстве, уже довольно давно применяются и на судах. Новинкой последних лет стали эластичные клеящие герметики на полиуретановой основе.

 При их использовании не требуются ни предварительная механическая обработка и подгонка конструкций, ни специальное оборудование. Склеенные конструкции лучше поглощают вибрации и шум, защищены от электрохимической коррозии, равномернее распределяют механические и температурные напряжения.

 Склеиванием удобно соединять секции и детали набора пластиковых судов, особенно в труднодоступных для ручной приформовки местах. Не менее целесообразной оказалась замена синтетическим клеем - герметиком традиционной конопатки растительной пряжей пазов деревянной обшивки и палубы.

 Клеи устойчивы к морской воде и солнечному свету, клеевые швы потом можно красить обычной краской. Наконец, клеящий герметик ремонтопригоден, он допускает восстановление клеевого шва после удаления старого слоя и обработки поверхностей составом - активатором, силиконовый же — нет.

На наших малых верфях часто применяют клеи производства различных компаний, среди которых наиболее известны “Sika” (Швейцария), “Tremco” (Канада), “Simson MSR” (Нидерланды).

 По назначению их можно условно объединить в три группы: конструкционные клеи, имеющие высокие механические свойства, оконные герметики, особо стойкие к ультрафиолетовому излучению, и палубные мастики, хорошо клеящие деревянные настилы.

 Есть и универсальные составы. Выпускаются обычно в стандартной упаковке — тубах - шприцах по 290—310 мл, а так же “колбасах” по 600 мл и ведрах — для профессионального применения.

Общепризнанным поставщиком клеев герметиков для судостроения является транснациональная компания “Sika”. Материалы “Sikaflex” так называемой “синей”, морской, серии нашли широкое применение в строительстве различных морских плавсредств, от яхт до пассажирских лайнеров.

 Они разрабатывались специально для судостроения, имеют международные сертификаты регистров Veritas и Lloyd, и представляют собой однокомпонентные полиуретаны, отвердевающие при взаимодействии с влагой воздуха.

“Sikaflex - 290DC” специально предназначен для заполнения пазов палубных досок из тика; обладает высокой стойкостью к ультрафиолету, пресной и морской воде, поддается шлифованию после застывания. “Sikaflex - 291” — универсальный клей герметик; пригоден для работы с большинством материалов, используемых в судостроении.

“Sikaflex292” — конструкционный клей - герметик, характеризующийся высокой механической прочностью; используется при соединении узлов и деталей, испытывающих высокие динамические нагрузки.

“Sikaflex295UV” предназначен для вклейки органических стекол (поликарбонат, полиметилметакрилат); обладает уникальной стойкостью к ультрафиолету и может быть использован в качестве герметика для обработки швов в наиболее ответственных местах, подвергаемых интенсивному ультрафиолетовому облучению.

“Sikaflex296” используется для вклейки обычных (силикатных) стекол иллюминаторов и панорамных окон.

“Sikaflex298”, представляющий собой клеящий состав с низкой вязкостью, используется для наклейки палубных досок, нескользящих покрытий и т. п.; обеспечивает эластичное водонепроницаемое покрытие.

Для получения долговременного, прочного и герметичного соединения решающую роль играет подготовка склеиваемых деталей соответствующим образом. Способ подготовки поверхности зависит от вида подложки (металл, пластмасса, дерево, краска и т. д.), условий эксплуатации, состояния поверхности, а также особенностей нанесения.

 В общем виде подготовка поверхности состоит из механической очистки, удаления пыли и обезжиривания. Большинство подложек перед нанесением клея дополнительно грунтуется. Грунт (праймер) модифицирует соединяемые поверхности, обеспечивая соответствующую адгезию клеящего состава.

Убедиться в том, что грунт — важнейшая составляющая технологии “Sikaflex”, очень просто. Проведите следующий эксперимент. Возьмите два обрезка тиковой рейки.

 Один обработайте праймером “Sika Primer -  290DC” и дайте высохнуть в течение 30–60 минут. Второй обрезок не обрабатывайте. Нанесите на оба образца “Sikaflex -  290DC” и дайте клею полностью затвердеть (выдержите в течение не менее семи дней).

 Опустите образцы в ведро с водой. Через два - три дня достаньте образцы и попробуйте оторвать “Sikaflex - 290DC”. С первого образца (обработанного праймером “Sika Primer -  290DC”) оторвать полоску клея от тика не удастся.

 При определенном усилии порвется сам клей, но от тика не отстанет. Со второго образца валик клея отстанет от тика при небольшом усилии.

 Комментарии здесь не требуются. Стоимость материалов “Sikaflex” на 1 м²  тиковой палубы составит порядка 45–50 евро.

Алексей Даняев.

Источник:  «Катера и Яхты» ,  №193.

Композитный корпус малой яхты.

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.