Условия размещения и площадки для размещения статей смотрите здесь
Глава 1 Типы малых судов. Материал корпуса
1.2. Технико-экономические предпосылки выбора
материала корпуса
Синтетические материалы
Пластик на основе полиэфирных смол, армированный
стекловолокнистыми материалами, т. е. стеклопластик, наиболее широко
применяется для постройки малых судов во многих странах мира. Это
обусловлено высокой прочностью и другими технико-экономическими
характеристиками стеклопластика.
В СССР стеклопластиковые шлюпки и катера начали серийно строиться
примерно с 1958 г. На основе накопленного опыта и проведенных научных
исследований в Правила Регистра СССР с 1974 г. включена часть XVI "Конструкция и прочность корпусов судов и шлюпок из стеклопластика" В
Правила Речного Регистра 1975 г. введен раздел "Корпус судов из
пластмасс". В настоящее время стеклопластик является основным материалом
для постройки малых судов в США. Японии. Франции. Англии и ряде других
стран.
Для постройки многих судов применение стеклопластика следует считать
наиболее целесообразным по эксплуатационным соображениям.
Стеклопластиковые спасательные шлюпки и другие малые суда, длительное
время хранящиеся на берегу или па палубе крупнотоннажного судна,
благодаря высокой стойкости к воздействию внешней среды сохраняют свою
форму и непроницаемость при спуске на воду.
В отличие от дерева и металлов стеклопластик не гниет, не разрушается
древоточцами, не корродирует и при длительном нахождении в воде меньше
обрастает водорослями и ракушками. В связи с этим стеклопластиковые суда
не требуют сложного ремонта и даже окраски, если пигмент введен в смолу.
Это облегчает их эксплуатацию и значительно снижает эксплуатационные
расходы по сравнению с расходами на поддержание в хорошем техническом
состоянии судов из других материалов.
Заделка пробоин в стеклопластиковой обшивке не представляет особых
трудностей. Срок службы качественно построенных стеклопластиковых судов
при нормальной эксплуатации весьма велик.
Суда, которые сбрасываются на воду, сталкиваются с плавающими
предметами, выбрасываются с хода на берег, тоже целесообразно строить из
стеклопластика Если нагрузка не превзойдет допускаемых пределов, то
стеклопластиковые суда сохраняют не только целостность и
непроницаемость, но и в отличие от металлических судов не получают
остаточных деформаций Это качество обеспечивается сочетанием высокой
прочности и упругости материала. Однако, металлические корпуса способны
выдерживать большую нагрузку без нарушения непроницаемости, чем
стеклопластиковые. Нагрузка, вызывающая появление трещины в
стеклопластиковой обшивке, в металлическом корпусе может привести лишь к
значительным остаточным деформациям без разрывов и трещин в обшивке.
При изготовлении стеклопластиковых корпусов в матрице удается получить
очень гладкую и красивую наружную поверхность обшивки, палубы и рубки,
что ведет к снижению сопротивления воды и улучшает внешний вид судна.
Хорошая обитаемость стеклопластиковых судов обеспечивается надежной
непроницаемостью и хорошими тепло- и звукоизоляционными качествами
материала, лучшими, чем у металлов и армоцемента, но худшими, чем у
дерева. Однако, стеклопластик имеет специфический запах, что делает
пребывание человека внутри пластмассового судна менее приятным, чем
пребывание внутри деревянного судна. В связи с этим внутренняя отделка
помещений стеклопластикового судна должна выполняться из других
материалов.
Стеклопластик - материал анизотропный. Его прочностные характеристики
зависят от процентного содержания стекловолокнистых материалов и от
расположения волокон в них. При конструировании корпусов
стеклопластиковых судов в направлении наибольших усилий связей
предусматривают и более плотное / расположение стекловолокнистых
материалов, благодаря чему некоторая анизотропность стеклопластика не
может рассматриваться как отрицательное качество. Из стеклопластика в
отличие от дерева и металлов, возможности гибки которых ограничены,
можно изготовлять корпуса любой формы.
Стеклопластик-материал высокой прочности, но имеет небольшой модуль
нормальной упругости (примерно в 15 раз ниже, чем у стали). Последнее
приводит к уменьшению жесткости отдельных конструкций и всего корпуса в
целом, что в ряде случаев вызывает необходимость выбора прочных размеров
связей корпуса по жесткости конструкции, а это утяжеляет корпус и ведет
к недоиспользован ню прочностных качеств материала. Недостаточная
жесткость стеклопластикового корпуса (общий прогиб примерно в шесть -
восемь раз больше, чем прогиб стального корпуса) -одна из причин отказа
от этого материала при постройке судов длиной свыше 30 м. Механические
свойства стеклопластика нестабильны: они зависят от температуры
окружающей среды, несколько снижаются со временем.
К недостаткам стеклопластиковых судов также следует отнести трудность
обнаружения дефектов конструкции, связанных с технологическим процессом
постройки (отслоения, непроклеен и т. п.).
Стеклопластиковые суда однокорпусной конструкции при заливании водой
тонут, поэтому на них необходимо иметь цистерны плавучести, либо
заполненные легким заполнителем объемы. Для полутора-, двух- и
трехкорпусных судов специальных объемов плавучести не требуется.'
Для серийной постройки стеклопластиковых судов необходимо иметь
специальные предприятия или отапливаемые и хороню вентилируемые цехи и
дорогостоящие технологическую оснастку и оборудование. Постройка
единичных судов на необорудованных предприятиях обходится дорого, и
качество судов получается низким.
В процессе постройки стеклопластиковых судов происходит выделение
летучих ингредиентов связующих смол, летучих компонентов жидкого
пенополиуретана, пыли и паров лакокрасочных материалов, что обязывает
принимать специальные меры по охране здоровья рабочих, но снижению
вредности производства.
Благодаря усовершенствованию конструкции, разработке новых
технологических процессов, использованию механизации в последние годы
удалось существенно снизить трудоемкость постройки, и дефицитность
исходных материалов остается основным тормозом для широкого
использования стеклопластика в отечественном малом судостроении.
По стеклопластиковым судам имеются специальные разделы в Правилах
отечественных классификационных органов [36, 37], а также ведомственные
нормативные документы. Конструкция и технология постройки
стеклопластиковых судов с достаточной полнотой описаны в большом
количестве книг и статей. В 60-70-х годах для постройки шлюпок и других
судов длиной до 4-5 м начали использовать термопласты.
Легкие сплавы
Для постройки глиссирующих катеров и мотолодок,
крейсерско-гоночных яхт, судов на подводных крыльях, судов на воздушной
подушке и других скоростных судов широко используются алюминиевые
сплавы. Это обусловливается тем, что масса металлического корпуса из них
получается примерно вдвое меньше массы стального корпуса. В морском
судостроении применяются термически не упрочняемые алюминиево-магниевые
сплавы (АМг), обладающие хорошей прочностью, малой плотностью и хорошей
свариваемостью. Этот материал внедрен в судостроение в послевоенный
период и используется не только для постройки упомянутых выше судов, но
и для изготовления надстроек крупнотоннажных судов.
В речном судостроении наряду с алюминиево-магниевыми сплавами находят
применение сплавы типа дюралюминия, более прочные, чем АМг, но менее
стойкие к воздействию морской воды и плохо сваривающиеся. Последнее
приводит к необходимости соединения элементов корпуса на заклепках, что
существенно усложняет и удорожает технологию постройки.
Алюминиевые сплавы, так же как и сталь, требуют установки тепловой и
звуковой изоляции, покрытий и зашивки внутренних поверхностей помещений.
Алюминиевые конструкции более чувствительны к концентрации напряжений,
чем стальные, что требует особого внимания к проектированию конструкций
корпуса. Модуль упругости сплавов АМг примерно в три раза меньше, чем у
стали, что отрицательно влияет на устойчивость связей и жесткость
конструкций. Малый модуль также является причиной значительно больших,
чем у стали, сварочных деформаций, с которыми трудно бороться.
Алюминиево-магниевые сплавы лучше, чем сталь, подвергаются обычным
способам горячей и холодной обработки, и, кроме того, они обладают
свойством хорошо прессоваться, что позволяет использовать в постройке
корпуса не только листы и профили, но и прессованные панели и
крупногабаритные заготовки. Это повышает качество конструкций и снижает
трудоемкость постройки.
Алюминиевые сплавы хорошо склеиваются, что обусловливает применение
клеевых и клеесварных соединений, уменьшающих массу и повышающих
надежность тонколистовых конструкций в эксплуатации, позволяет
использовать трехслойные конструкции.
Выполнение сварных соединений при постройке судов из АМг сложнее,
а объем правки после сварки больше, чем для стальных корпусов. Стоимость
сплавов АМг в шесть- восемь раз больше, чем стоимость стали. Это
препятствует использованию АМг для судов с водоизмещающим режимом
движения.
При наличии хороших лакокрасочных покрытий долговечность корпуса из
сплавов АМг увеличивается.
Определить размеры прочных связей корпуса из АМг можно по правилам
Речного Регистра РСФСР [37], по правилам Регистра СССР [36] путем
пересчета размеров стальною малого судна. Вопросам использования
алюминиевых сплавов в судостроении посвящена книга А. И. Павлова [33].
Алюминиевые малые суда рассматриваются в ряде книг и статей. Имеются
ведомственные нормативные материалы по использованию алюминиевых
сплавов.
Для постройки малых судов можно использовать сплавы титана - более
прочные и стойкие, чем сплавы алюминия. Однако применение титана
сдерживается его дефицитностью, очень высокой стоимостью, трудностями
обработки и сварки металла.
