судостроение

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 пре-прегами (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 инфузи-онных. 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 ( 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 отвердите-лем 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 вакуумирова-ния 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 ТАСС 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 сэнд-вичевых 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, опробовавшая применение этой технологии на яхте. Затем это знамя подхватили фирмы среднего и массового сегмента: например, германская, выпускающая широкий ассортимент яхт в варианте с эпоксидными корпусами, сделанными из препрегов.

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 , строящая яхты, 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 «Сгееп Маппе» 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: инжек-

ционными, инфузионными и - вершина технологических достижений! - процессами с закрытой матрицей, довольно часто именуемыми КТМ-процессами.

Палубы с пенным заполнителем. Пенопласт может показаться превосходной заменой бальзы , поскольку он не гниет. Но это вовсе не значит , что он не разрушается. А именно это с ним и происходит. Разными путями и способами. Проблема , которую я вижу в пенопластах , заключается в следующем : бальза есть бальза и она не имеет сотни различных составов. С бальзой вы точно знаете , как она себя поведет при конкретных условиях. Но с пенопластом все не так. Взгляните на его кусок и попытайтесь понять , что это такое. Не получается. Все , что можно - это нажать на него ногтем и определить его плотность и усилие сжатия . Или согнуть и сломать . 

Мы многое знаем о пенопластах , поскольку часто видим их применение в упаковке и изоляции и знаем , что большинство из них представляют собой недолговечный материал. Если положить его на солнце , то спустя пару месяцев он просто исчезнет . То есть буквально испарится. Попробуйте вылить на него какой-нибудь растворитель . Возьмите из шкафа несколько банок с краской и обнаружите минимум одну , которая его растворяет. Положите на пол и наступите на него ногой - рассыпается легко. Поковыряйте ногтем - он крошится. Теперь попробуйте температуру. Всего лишь поднесите спичку и попробуйте поджечь . Горит хорошо. А теперь попробуйте произвести все эти действия с куском бальзы. Практически по всем параметрам бальза превосходит пенопласт. И даже когда речь заходит о биологической деградации (в смысле гниения) , во многих случаях бальза и тут превосходит . Подобно тику , бальза содержит в себе токсин , который грибки не любят. И пока этот токсин не будет вымыт водой , бальза не загниет. 

Еще одна проблема. Большинство применяемых в судостроении пенопластов имеют крайне низкую температуру теплового разрушения. Для обычного ПВХ-пенопласта она равна примерно 65 градусам (Ц). Это примерно та температура , которую имеет белая палуба под летним солнцем. А если поверхности добавить немного цвета , температура пойдет вверх. Я сам замерял температуру окрашенных в черный цвет поверхностей на лодках и она была 115 градусов (Ц). Вот почему можно увидеть лодки с заполнителем и с темной отделкой или темным гелькоатом , которые имеют клетчатую поверхность. Тепловое разрушение необратимо. Все эти пенопласты при нагреве начинают тянуться и ползти , в результате чего конструкция теряет свою проектную прочность и может даже изменить форму. А температура теплового разрушения бальзы , кстати , равна 180 градусам. 

Прочность на сдвиг : У большинства ПВХ-пенопластов он лежит в диапазоне от 40 до 60 пси . У бальзы - 400 пси. И больше тут добавить нечего. 

Так почему же кому-то на этой планете все еще хочется применять подобные материалы ? Но ответ заранее известен. Деньги. Вам хочется иметь лодку из такого материала ? Или вы хотите иметь лодку из материала , свойства которого вам известны ? Проблема , видите ли , заключается в том , что мы не знаем свойств пенопласта , который заформован в лодке. Мы только можем определить , что это он , и на этом все. Что это за один из бесконечных его видов , мы не знаем , а стало быть и не можем ничего сказать о его поведении. И хотя свойства материала выясняются в процессе эксплуатации , из-за десятков его разновидностей трудно вести какую-то статистику. Обследование таких судов вызывает у меня как минимум нервную дрожь , поскольку я не знаю , что там внутри. 

Корпуса с пенным заполнителем. Как я уже говорил , пенопласт и бальза ведут себя различным образом в силу своих конструктивных особенностей. И у бальзы есть много положительных качеств , которыми пенопласт не обладает. К примеру , бальза благодаря торцевому распилу обладает способностью хорошо впитывать смолу клетками древесины и из-за капиллярного эффекта волокон клеевое соединение получается очень прочным. Ей не нужны специальные клеи , которых требуют многие (если не большинство) пенопластов. Все , что требуется от рабочего - вдавить ее в слой смолы и при достаточном ее количестве она даже не попытается отклеиться. Про пенопласты мы этого сказать не можем ,поскольку они имеют крупнозернистую структуру и не втягивают смолу в ячейки , потому что ячейки круглые , а не трубчатые , как у бальзы. Соединение его со смолой оказывается неприемлемо слабым. поэтому приходится использовать густые пастообразные клеи , которые заполняют круглые ячейки немного лучше. И трудно понять , в чем же производитель находит тут выгоду , потому что трудозатраты при этом только возросли и рабочий теперь должен со всем этим мучиться , что тоже повышает стоимость . И все ради того , чтобы прилепить этот проклятый пенопласт , что весьма непросто. И как видно на фото рядом , не всегда это получается как задумано. Разве не было бы проще и дешевле просто положить еще несколько слоев стеклопластика ? 

Тут можно обвинять как небрежную работу так и сложность самого материала. Могло ли такое произойти с бальзой ? Весьма маловероятно , поскольку при этом отсутствует дополнительный материал типа мастики . Сложность техпроцесса выступает на первый план , когда мы имеем дело с неквалифицированной низкооплачиваемой рабочей силой. Все это только повышает вероятность потенциальных ошибок , чего фирма должна избегать любой ценой. Цена одного бракованного судна может перечеркнуть экономию любого техпроцесса , сводя на нет все его выгоды. 

Брак формования сложно показать на снимке , но в данном случае имеется яркий пример того , как это выглядит в жизни. Клетчатый рисунок представляет собой непроклей стеклоткани на крупном катере для спортивной рыбалки . В таком состоянии весь корпус - он неремонтопригоден . Причина заключается в отсутствии надзора за бригадой формования , которая нарушила техпроцесс.

Есть так называемый закон уменьшения прибылей. Он гласит , что вероятность ошибок возрастает пропорционально сложности операций. Особенно это касается квалификации рабочих по сравнению с автоматизированными устройствами. В отличие от человека машина не бывает рассеянной , неуравновешенной , она не может чего-то забыть. Люди же делают ошибки пропорционально сложности работы по рассеянности или просто потому , что им на это наплевать. Ситуация еще более обостряется тем , что большинство фирм не ведут (или крайне мало) надзора за самим процессом формования. Они не хотят платить зарплату человеку , в чьи обязанности входило бы стоять и следить за процессом. Поэтому при совершении брака он обычно проходит незамеченными. 

Поскольку я постоянно твержу о недостатках "дорогих" лодок , давайте прикинем стоимость такого контроля. Скажем , будем платить человеку $30К в год. Со всеми отчислениями и соцстраховкой он обойдется тысяч в 40. И если он проконтролирует за год процесс формования 40 корпусов (а это очень много) , это добавит по $1000 к стоимости каждой независимо от ее цены. И если оптовая цена лодки $15К , то это добавит к ее цене лишних 6.6%. Картина , надеюсь , ясна ? Заплатите ли вы лишних процентов десять только за гарантию , что лодка ваша не развалится ? Нет , конечно . И в этом и кроется причина того , что фирмы не имеют надзора , не имеют контроля качества , абсолютно ничего. Разумеется , есть человек , отвечающий за внешний вид лодки , за надежность же никто ответственности не несет. 

Мы остановились на проблемах с пенным заполнителем , которые никогда не встречались в корпусах с бальзой. С их применением лодки не стали лучше , а скорее наоборот. Значит ли это , что пенопласты - никуда не годный материал ? Пенопласты бывают разные , но наша проблема исходит из недостатка знаний , вызванным огромным количеством их разновидностей . Большинство судостроителей до сих пор применяют бальзу , а те , кто использует пенопласты , в основном применяют их в палубных конструкциях и надстройках. Самые известные применения пенных заполнителей связаны с небольшими фирмами , делающими лодки на заказ , где участие владельца и степень контроля очень высоки. 

Должны ли корпуса иметь сэндвич ниже ватерлинии ? Ни секунды не раздумывая , я говорю НЕТ. Ни с каким материалом. Слишком велик риск того , что из-за ошибки фирмы , владельца или при работах на лодке что-то произойдет. Все мы знаем , как трудно добиться того , чтобы не текла рубка , но уберечь от воды заполнитель ниже ватерлинии может оказаться просто невозможно . Как известно , стеклопластик и сам по себе обладает свойством впитывать воду без учета прочих факторов риска. Чтобы сделать все правильно , требуется крайняя степень ответственности , при том , что в конечном итоге это может быть сведено на нет одним невинным действием вроде заворачивания шурупа в стеклопластик где-либо в трюме. 

Другая проблема трехслойного днища заключается в том , что невозможно просчитать и оценить нагрузки в конструкциях сложной формы. Это достаточно легко сделать в случае с плоской поверхностью , но измените ее контуры , введите коэффициент поправки на человеческие ошибки и все теоретические выгоды , которые могли бы быть при этом получены , теряются. А риск ошибок растет по экспоненте. И чем меньше размеры лодки , тем это соотношение больше , в силу масштабных и экономических факторов. Одно дело сделать трехслойную конструкцию на 110-футовом судне стоимостью 8 миллионов , совсем другое - для лодки стоимостью тысяч сто . Факт экономической нежизнеспособности небольших судов приводит к тому , что производитель начинает искать экономию , применяя недопустимые техпроцессы. 

Чтобы возникло понимание того , как "высокотехнологичные" материалы и связанные с ними сложности приводят к проблемам , с которыми владельцу приходится иметь дело , приведу несколько выдержек из журнала "Composites Fabrication" за сентябрь 1998 года . Статья "Конфликт между косметикой и конструктивной прочностью стеклопластика" Роба Шофилда , конструктора. В статье упоминаются наиболее распространенные смолы DCPD.  В конце 80-х появилось большое количество трещин в конструкциях , выполненных из стеклопластика на смолах DCPD. Все это продолжается и поныне.  В конструкциях с применением смол DCPD обнаружилось большое количество расслоений и отделения шпангоутов с последующими исками к изготовителям.  Вторая проблема смол типа DCPD состоит в том , что трудно добиться вторичного клеевого соединения в случае выполнения накладок , вклеивания шпангоутов и возобновления прерванного процесса формования.  Пузырению , как правило подвержены смолы с наполнителями (гелькоаты) , находящиеся в водяной среде.  Из другой статьи .  Заполнители на базе ПВХ-пенопластов имеют крайне низкую температуру теплового разрушения и конструкции с их применением не должны находиться на солнце. С жестким ПВХ ситуация несколько лучше (в судостроении применяются в основном именно они - Д.П.) , но не намного ... бальза в качестве термостойкого заполнителя служит лучше всего .  Это только миниатюрный образец технических проблем обычного судостроения , которые обсуждаются в журнале экспертами. Глядя на фото нашего Грэнд Банкса, понимаешь , что именно об этом идет речь в журнале. Разрушение клеевого соединения из-за усадки смолы. А вот еще выдержки из другого номера журнала  ... технология материалов деградирует.  Рекламные буклеты подавляющего большинства этих материалов полны "информации", но важнейшие параметры зачастую отсутствуют.  Во многих случаях производители пытаются применять материалы , не имея данных об их свойствах. В таких случаях конструкция с их использованием основывается на научной догадке. Такой подход часто плохо заканчивается , давая материалу незаслуженную плохую репутацию.  Сравнительно хрупкие пенопласты вроде полиуретановых имеют короткий срок службы из-за усталостных деформаций.  Может быть не вполне очевидным эффект долговременной фильтрации воды и других жидкостей материалом заполнителя.

• Главная »

• Сфера применение сэндвич структур »

• На основе алюминиевых сот

Алюминиевые и термопластиковые соты, слоистые материалы, многослойные панели

Cильные стороны:

• Широкий спектр продукции, удовлетворяющий большому диапазону функций и технических требований.

• Качество обработки, выполняющейся на наиболее современном оборудовании, соответствующем высочайшим производственным стандартам..

• высокая гибкость, достигнутая благодаря структуре нашей компании и тесному сотрудничеству, продолжающемуся более пятнадцати лет, с сетью надежных поставщиков.

Алюминиевые соты — инновационный материал, разработанный в 20 веке, для облегчения конструкция с сохранением необходимых характеристик.

Преимущество алюминиевых сот — легкий вес, наилучшая устойчивость к сжатию и растяжению, пажоростойкость, коррозионная стойкость и многое другое.

Применение алюминиевых сот имеет большое разнообразие, от транспортных средств, вагоностроение, судостроение, строительство, заканчивая ВПК.

Сотовый наполнитель, используется в качестве основой для сэндвич панелей: потолки и полы в зданиях (строительство), двери, фасады, перегородки, везде, где существует необходимость обеспечить отличную жесткость при низком весе. 

Толщина слоя алюминия составляет от 3 до 300 мм, диаметр отверстия — от 6 до 19 мм, плотность ячеистых (в зависимости от толщины фольги и диаметра ячейки) от 19 кг/м³ до 84 кг/м³.

Сэндвич панели используемые в строительстве В строительстве сэндвич панели применяются как для промышленной отделки, так и для внешних вентилируемых фасадов.

Компания CEL производит сотовые наполнители из алюминия и полипропилена, а также необработанные сэндвич панели или полуобработанные, с внешними слоями из алюминия, нержавеющей стали, меди, цинка, декоративных сталей и.т.д. Панели могут быть реализованы под заказ и использованы как при производстве, так и декорации.

Подвесной потолок реализованный панелями alu-alu CEL

 Применяемые панели:

1. ALU-ALU.

2. HPL-ALU Alustep.

3. Alustep+inox.

4. Соты из полипропилена.

5. Соты из алюминия.

  Сэндвич панели используемые в судостроение

Характеристики сэндвич панелей с сотовым наполнителем очень ценятся в судостроение, в общих конструкциях транспортных средств, в основном для облегчения, облицовки и отделки интерьеров, при этом сохраняются высокие механические свойства.

 В зависимости от требований клиентов сэндвич панели могут быть созданы из разных компонентов:

• Сердцевина из алюминиевого или полипропиленового сотового наполнителя, или пены ПВХ;

• Внешние слои панелей из алюминия, морской фанеры ОКУМЕ (Габон), стекловолокно обработанной промышленной эпоксидной смолой, и промышленный стеклопластик с отделкой гелькоута.

 Комбинация этих материалов, обеспечивает высокие характеристики и функции продукта:

• эстетика;

• прочность, легкость, устойчивость к нагрузкам и ударам;

• устойчивость к атмосферным и химическим агентам, и невоспламеняемость, пожаростойкость;

• повторная переработка;

• термозвуковая изоляция и радио/радарная прозрачность.

Судостроительные верфи, используют сэндвич панели для разнообразных применений:

• структуральные стены;

• стены перегородочные;

• интерьер;

• перекрытия и крыши;

• полы;

• напольное покрытие для промышленного отсека.

Отделка промышленного отсека при помощи сэндвич панелей производства CEL

 Панели применяемые в судостроительстве:

1. OKU-ALU.

2. OKU-PP.

3. OKU-PVC.

4. Alustep.

5. Polistep.

6. ALU-ALU.