МЕТОДЫ ПОСТРОЙКИ

Наиболее распространенным методом постройки яхт яз пластмасс является формирование корпуса с монолитной оболочкой, которая состоит из армированной стекловолокном пластмассы. Изготовителю предоставляется право выбора стекловолокнистых наполнителей, будь то стекломат, стеклоткань или ровница. Обычно на поверхность матрицы наносят сначала декоративный поверхностный слой, а затем ламинируют матом или тканью поверхностной плотностью 200—300 г/м2. Другие слои составляются чередованием матов поверхностной плотностью 450 г/м2 и стеклоткани поверхностной плотностью примерно 700 г/м2, пока не будет достигнута нужная толщина обшивки или необходимая прочность на разрыв.

Для небольших лодок с весьма выпуклыми поверхностями прочность и жесткость достигаются без дополнительных элементов жесткости — набора. Большие корпуса и особенно корпуса, состоящие из малоизогнутых поверхностей, должны иметь дополнительные элементы, обеспечивающие жесткость оболочки. На яхтах такими элементами обычно служат поперечные переборки или рамные шпангоуты в сочетании с продольными стрингерами. Хорошие результаты дает применение внутренних оболочек, которые укладывают в виде каркаса из продольных и поперечных связей в готовую наружную обшивку и склеивают с ней. При этом методе постройки детали внутреннего оборудования помещения также можно включить в состав элементов набора корпуса.

Комбинированный метод постройки, или «сэндвич», применяют для изготовления деталей, которые должны быть очень жесткими при относительно небольшой массе. Конструкция состоит из трех основных связанных между собой слоев и в районе действия самых высоких напряжений — с наружной и внутренней стороны — имеет армированные стеклотканью несущие слои. В качестве заполнителя между этими слоями применяют преимущественно жесткие пенопласта из поливинилхлорида или маты из бальзовой древесины. Есть и другие типы заполнителей, например сотообразные маты, продольные сплошные трубы или трапециевидные профили. Необходимо следить за тем, чтобы существовала надежная связь между заполнителем и относительно тонкими наружными слоями, так как в этом месте весьма велики скалывающие напряжения,

Механические качества древесины бальзы ненамного лучше, чем пенопласта, однако бальза сильнее поглощает воду и больше подвержена гниению. Следует применять пенопластовые плиты только с минимальной плотностью 60 кг/м3. Так как пенопласт растворяется стиролом, то плиты перед склеиванием стеклотканью необходимо покрывать быстротвердеющей полиэфирной смолой или эпоксидной смолой.

Толщина среднего слоя из пенопласта не должна превышать 2,5-кратной толщины обоих наружных слоев, иначе адгезия пенопласта с наружным слоем не будет достаточно прочной. При использовании бальзы толщину заполнителя можно увеличить, но тогда деталь, по сравнению с пенопластовой, становится слишком тяжелой, так как плотность бальзовой древесины составляет около 145 кг/м3.

Трехслойную конструкцию, изготовленную иным способом, применяют для постройки открытых швертботов. В этом случае наружный корпус и верхнюю часть формуют отдельно от внутренней оболочки и потом склеивают вместе. Пустые пространства между ними заполняют пенополиуретаном (жидким самовспенивающимся пластиком). При этом необходимо следить за тем, чтобы не возникали слишком высокие давления, которые могут деформировать корпус.

Метод заливки, пенополиуретана особенно эффективен и применяется, например, для изготовления корпусов катамарана «Торнадо». Оснастка состоит из наружной и внутренней форм, которые должны быть выполнены очень прочными, так как при заливке пенополиуретана в пространство между ними давление достигает 2,5—3 кгс/см2. Лодки,. построенные по этому методу, имеют высокую прочность, и их корпус обладает упругими свойствами при ударах. Этот метод окупает себя только при постройке большого количества лодок, так как затраты на изготовление формы примерно в восемь раз больше, чем при изготовлении матрицы. Экономичным использованием формы считается съем 200 корпусов в год (один корпус за рабочий день). Поэтому размеры изготовляемых этим методом лодок ограничены. Кроме того, затруднено внесение изменений в формы, как это можно делать на матрицах для контактного формования.

Стеклопластиком покрывают и новые яхты, но преимущественно старые деревянные яхты. Если для новых яхт покрытие надо рассматривать как улучшенную окраску, то для старых яхт оно предназначено только для продления срока службы. Недостатки, выявившиеся с течением времени у деревянных лодок, покрытых пластмассами, надо отнести за счет непрофессионального выполнения этой работы. Как при постройке яхт из пластмасс, так и при покрытии деревянных лодок надо строго соблюдать технологические инструкции и проводить все работы в помещении с постоянной температурой. Кроме того,. саму лодку следует так подготовить, чтобы была гарантирована безупречная адгезия стеклопластика к дереву. Корпус надо полностью освободить от старой краски, масляные места обезжирить, все дельные вещи снять и после нанесения покрытия вновь смонтировать. Перед покрытием корпус должен хорошо просохнуть. Затем его обрабатывают механической шкуровальной машиной грубой шкуркой. Для лучшего сцепления рекомендуется обработать поверхность диагональным строганием с помощью рубанка с зубчатым резцом и высверлить на глубину 3 мм отверстия диаметром около 5 мм. Только после этого можно приступать к нанесению покрытия. Особенно пригодна для этих целей эпоксидная смола благодаря своим хорошим клеящим свойствам.

В качестве армирующего слоя кладут сначала стеклоткань поверхностной плотностью примерно 200—300 г/м2 и потом попеременно стекломаты и ровницу с эпоксидной смолой. У лодок с недостаточно жестким корпусом и тонкой обшивкой покрытие должно состоять примерно из шести слоев, для новых лодок достаточно обычно двух-трех слоев. При использовании полиэфирной смолы наружную обшивку предварительно покрывают подходящим грунтом для лучшего сцепления. После покрытия стеклопластиком корпус шкурят, шпаклюют и окрашивают одним или двумя слоями краски на полиуретановой основе. Расходы на покрытие деревянных корпусов пластмассой довольно значительные, поэтому всегда надо заранее рассчитывать, окупятся ли они в дальнейшем.

1. Оборудование

При постройке яхт из пластмасс непременным условием является оборудование специальных цехов и складов. Прошли времена, когда лодку из пластмассы строили где-нибудь в углу цеха. Сейчас лодки, построенные в таких условиях, уже не могут отвечать предъявляемым требованиям. Конечно, и для постройки яхт из металла и особенно из дерева оборудование мастерских должно отвечать повышенным требованиям, однако к помещениям для строительства и хранения яхт из пластмасс предъявляются совершенно особые требования.

Германский Ллойд как административное общество по наблюдению за постройкой и приемкой лодок и судов дает разрешение на постройку яхт из пластмасс, которые должны получить свидетельство на приемку только в том случае, если предварительно осмотрены и одобрены мастерские. Помещения, предназначенные для постройки лодок из пластмасс, должны быть хорошо изолированными, отапливаемыми, без сквозняков. В них необходимо постоянно поддерживать минимальную температуру -18°С и максимальную влажность воздуха не выше 65%. Хорошо зарекомендовали себя термостатически регулируемые установки центрального отопления с дополнительными вентиляционными вытяжными устройствами. При использовании центрального отопления можно достичь особенно низкой влажности воздуха. Обогрев помещения нагнетателем теплого воздуха не совсем благоприятен для поддержания требуемой влажности воздуха и, кроме того, при таком обогреве происходит взметание пыли.

В мастерских, где производится формование, должны быть установлены термографы и гигрографы. Показания этих приборов являются гарантией для безупречного отверждения ламината. Ни в коем случае нельзя выключать отопление вне рабочего времени, так как примерно при +12°С в зависимости от примеси отвердителя или ускорителя отверждение ламината прерывается и его можно возобновить только при температурах выше +25°С. В этом случае требуется выдержка изделия при температуре 40—50°С примерно в течение восьми часов.

Важна также вентиляция мастерских и отсос паров от мест, где при отверждении выделяются пары стирола. При сильной концентрации пары стирола разъедающе действуют на кожу и органы дыхания. Людей, у которых эти газы вызывают аллергию, не следует допускать к работе со стеклопластиком. В мастерских, где производится ламинирование, по возможности не должно быть пыли. Шкурование, напыление волокон и окраску нужно выполнять в особых помещениях. На больших верфях смолы следует приготовлять в отдельном помещении. Их надо держать холодными в закрытых сосудах и хранить, защищая от света. Температура на складе не должна превышать 20°С. Отвердители, ускорители и растворители хранят в темных прохладных помещениях при температуре ниже 20°С отдельно друг от друга. Склады и помещения для приготовления смолы должны быть огнестойкими и отделены от всех других помещений. Электрическое оборудование следует при< менять взрывозащищенного типа. Склады и мастерские должны быть приняты компетентной службой надзора предприятия.

Стекломаты и стеклоткань нужно хранить в отдельном помещении и защищать от повышенной влажности. На больших предприятиях следует выделять также отдельное помещение для развертывания и раскраивания матов и тканей. При обработке и хранении смол, отвердителей, ускорителей, растворителей и т. д., надо, кроме всего прочего, соблюдать инструкции химической промышленности, чтобы избежать явлений, вредных для здоровья работающих, и опасности возникновения огня. При постройке яхт из пластмасс непременным условием является чрезвычайная чистота на рабочем месте.

Инструменты различают в зависимости от видов выполняемых работ. Для нанесения поверхностного слоя необходим сосуд (чаша), в котором смешивается связующее с пигментом, вместимостью около 3 л или для небольших порций кружка 0,5 л, мешалка и плоская кисть. Для нанесения связующего нужны валики из цигейки или нейлона различной ширины. Для пропитывания стеклоткани и удаления воздуха из слоев используют валики из плюша и диски с целью прикатки ткани в углах и труднодоступных местах; при формовании небольших деталей применяют кисть шириной около 50 мм. Для разрезания стекломатов и стеклоткани нужны мощные ручные и электрические ножницы. Для подготовки форм применяют дисковые шлифовальные круги с различной частотой вращения, водостойкую шкурку с размером зерна 180—600 мкм, фетровый (войлочный) диск и пасту для полировки. Разделительный слой окончательно наносят чаще всего мягкой тряпкой. Для обработки затвердевших деталей лучше всего зарекомендовали себя алмазные инструменты: сверла, фрезы, напильники, дисковые пилы и ножовки.

Инструменты, применяемые для ламинирования, нужно перед каждым перерывом в работе основательно промывать в ацетоне. Валик или кисть, один раз затвердевшие, уже теряют необходимые качества. Следует помнить, что ацетон легко испаряется и также легко воспламеняется. Хранить ацетон или промывать им инструмент можно только в огнестойком помещении.

На крупных предприятиях процессы изготовления пластмассовых судов частично механизированы. Для нанесения поверхностного слоя имеются распылители, которые из-за сильного образования паров нельзя применять без отсасывающего устройства. Существуют различные распылители, работающие от баллона со сжатым газом.

Широко распространены установки для напыления стекловолокна, которые одновременно впрыскивают разрезанные мелко стеклонити и два компонента связующего: один с примесью отвердителя, другой с примесью ускорителя. Недостатком этих установок является насыщение воздуха помещения мельчайшими нитями стекловолокна и каплями смолы, в связи с чем необходимо предусматривать отсасывающее устройство.

Существуют простые станки для пропитывания матов. С помощью комбинированного насоса через смесительную камеру в сопло нагнетаются смола с предварительно введенным в нее ускорителем и отвердитель. Вращающимся валиком из цигейки связующее наносится на стекломатериал. Этот станок целесообразно использовать в том случае, когда нельзя работать методом напыления и когда необходима укладка слоев из матов и стеклоткани. В смесительной машине смола с предварительно введенным в нее ускорителем смешивается с отвердите-лем и затем смесь разливают в различных количествах для ламинирования вручную.

Для изготовления очень больших деталей используется установка для пропитывания матов и тканей. Мат или ткань или несколько слоев сразу проходят через ванну со связующим, а затем через отжимные валики, снимающие излишек смолье и подаются в матрицу для ламинирования.

Все эти приспособления сокращают трудоемкость изготовления корпуса и позволяют достигнуть такого же качества работ, какое обеспечивается при контактном методе формования. Экономическую целесообразность применения приспособлений надо для каждого случая продумывать и калькулировать. При расчете прочных размеров набора и обшивки лодок или яхт из стеклопластика конструктор должен, с одной стороны, учитывать все силы, действующие на корпус, а с другой — иметь данные о прочности стеклопластика и размерах связей. Ламинат и связи нужно рассчитывать с коэффициентом надежности примерно в 4—6 раз большим, чем это требуется для обеспечения прочности на разрыв.

Так как у стекловолокна относительно низкий модуль нормальной упругости, элементы жесткости надо распределить по всей площади сетеобразно. Следует продумать, что выгоднее — применить продольную систему набора или поперечную. Только небольшие корпуса, имеющие значительную кривизну поверхностей обшивки, получаются достаточно жесткими без дополнительного набора. Силы, действующие на корпус яхты, можно определить либо на основании опытных данных, либо путем расчета. Сначала надо учесть гидростатическое давление, которое возрастает пропорционально глубине погружения, затем динамическую нагрузку от воздействия волны и особенно динамическую нагрузку, обусловленную скоростью судна, которая достигает у глиссирующих катеров больших значений. Возможно появление местных нагрузок, например в виде реакций стоячего такелажа, от массы балластного киля или швертового колодца и, кроме того, нагрузок от вибрации у фундаментов под двигатель. Эти силы частично накладываются одни на другие и их трудно рассчитать. Поэтому конструктор и классификационное общество полагаются на данные, которые зависят от размеров яхты, и берут эти данные за основу расчета.

Правила Германского Ллойда для постройки и классификации пластмассовых яхт основаны на расчетах и данных опыта. Они переработаны в 1972 г. Конструктор может руководствоваться этими правилами при определении толщины ламината или размеров связей. В постройке пластмассовых яхт получила распространение конструкция корпуса с продольными стрингерами, опирающимися на поперечные переборки или рамные шпангоуты. В таблицах Германского Ллойда определены необходимые расстояния между продольными стрингерами и шпангоутами и их поперечные сечения.

По многим причинам, например для обеспечения более высокой жесткости и улучшения тепловой изоляции, палубы часто изготовляют трехслойной конструкции. В районе крепления вант-путенсов, киповых планок и уток, где действуют сосредоточенные усилия, допускается не применять заполнитель из пенопласта, а наружный слой укладывать прямо на внутренний.

Руководством для рабочего является конструктивный чертеж с продольным и поперечными разрезами яхты. На нем указаны все переборки, продольные и поперечные связи набора, палуба с рубкой и соответствующими связями. Здесь же приведены толщины переборок и данные о смоле для поверхностного декоративного слоя и для формования всей конструкции.