способ формования крупногабаритных несущих конструкций малых судов

Формула изобретения

1. Способ формования крупногабаритных несущих конструкций малых судов из композиционного материала, включающий послойную укладку стеклоармирующего элемента и связующего состава на поверхность оснастки, прикатку, выдержку до отверждения материала и съем с оснастки, отличающийся тем, что на оснастку наносят разделительное покрытие с антиадгезионными свойствами, используют стеклоармирующий элемент в виде сетки, а связующий состав готовят из смеси портландцемента и воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют стеклоармирующий элемент в виде сетки с ячеей 3×3 мм и портландцемент марки 400, а соотношение портландцемента и воды в смеси выбирают как 3:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии судостроения и может быть использовано для изготовления судовых несущих крупногабаритных конструкций малых судов, типа малых яхт.

За ближайший аналог принят способ формования крупногабаритных несущих конструкций из стеклоармирующего материала (RU 2405710, МПК B63B 9/06, B63B 5/24, опубл. 10.12.2010 г.), при котором укладывают на поверхность оснастки стеклоармирующий материал слоями, между которыми наносят связующий состав в виде смолы и катализатора, производят прикатку материала, выдерживают в течение времени, необходимого для отверждения материала, и производят съем конструкции с оснастки. Операции пропитки и прикатки слоев стеклоармирующего материала осуществляют одновременно посредством подачи связующего состава на пропиточно-прикаточный валик.

К недостаткам описанного способа можно отнести то, что изготовленные конструкции являются дорогими из-за используемого при формовании материала, а сама операция формования требует применения специального оборудования для подачи связующего состава на пропиточно-прикаточный валик.

Изобретение решает задачу снижения стоимости конструкций малых судов, изготовленных предлагаемым способом за счет использования более дешевого стеклоармированного композиционного материала, и упрощения технологии формования.

Для получения необходимого технического результата в известном способе формования крупногабаритных несущих конструкций из композиционного материала, включающем послойную укладку стеклоармирующего элемента и связующего состава на поверхность оснастки, прикатку, выдержку до отверждения материала и съем с оснастки, предлагается на оснастку наносить разделительное покрытие с антиадгезионными свойствами, использовать стеклоармирующий элемент в виде сетки, а связующий состав готовить из смеси портландцемента и воды. Стеклоармирующую сетку предлагается использовать с ячеей 3x3 мм, а портландцемент марки 400, причем соотношение портландцемента и воды в смеси выбирать как 3:1.

Конкретный пример осуществления способа формования.

Изготавливают оснастку корпуса одним из традиционных способов, зашпаклевывают ее нитрошпаклевкой. Затем оснастку покрывают разделительным слоем полиэтиленовой пленки. Подготавливают стеклоармирующий материал - сетку с ячеей 3×3 мм, разрезая ее на узкие полосы по 25-30 см. Готовят связующий состав из портландцемента 400 и воды в соотношении 3:1. Связующий состав должен хорошо проникать в ячейки сетки для сцепления с другими слоями и не должен стекать с оснастки. После чего начинают формование первого слоя, последовательно укладывая полосы стеклоармирующей сетки на оснастку и пропитывая ее связующим составом вручную с помощью малярной кисти и прикатывая валиком. Покрыв всю площадь оснастки первым слоем, сразу же начинают формование второго слоя, укладывая последовательно полосы сетки на первый слой и также пропитывая их связующим составом и прикатывая валиком. Внутри слоев не должны быть пустоты. Таким образом, формируют 10 слоев стеклоармирующей сетки, пропитанных связующим составом, суммарная толщина которых составляет 8 мм.

Изготовленный таким образом корпус выдерживают на оснастке при температуре окружающей среды, периодически увлажняя его до отверждения композиционного материала (примерно 28 суток, в течение которого связующий состав набирает требуемую прочность). После этого корпус снимают с оснастки и ставят на кильблок на достройку. Приступают к изготовлению палубы, которую формуют описанным способом на оснастке.

При выборе оптимального материала производили опыты со стеклоармирующими сетками с размерами ячеи 5×5 мм. Но получаемый при формовании материал в этом случае уступал по своим прочностным характеристикам материалу, в котором использовалась стеклоармирующая сетка с ячеей 3×3 мм. Опытным путем было установлено, что именно сетка с ячеей 3×3 мм дает оптимальное соотношение прочности и веса. Связующий состав по своим текучим свойствам напоминает сметану, оптимальное соотношение портландцемента и воды было подобрано опытным путем и составляет 3:1 соответственно. Более жидкий состав стекает с оснастки при нанесении, а более густой связующий состав плохо пропитывает предыдущий слой. Марка портландцемента 400 обеспечивает необходимую прочность корпусным конструкциям при минимальной цене. Можно использовать портландцемент марки 500 и 600, но изделие получится более дорогим.

Применяемый связующий состав не проникает в глубину волокон сетки, т.к. она покрыта сополимером. Поэтому щелочная среда портландцемента не действует на стекловолокно, не сокращая ее долговечность. Кроме того, удельный вес стеклоармирующей сетки (1,6-1,9 г/см ³) меньше, чем у стеклопластика (1,9-2,2 г/см³ ). Стоимость предлагаемого материала в разы ниже, чем стоимость компонентов стеклопластика.

Из предлагаемого материала были изготовлены опытные образцы двух корпусов для яхт. Размеры корпуса составляли: L_max=4,35 м, B_max=1,98 м, T_max=0,65 м. Вес яхты с балластом составляет 470 кг. Вес балласта - 175 кг. Парусность - 10,5 м². Конструкция - оболочковая.

Эксплуатация яхт в течение 5 лет подтвердила принципиальную возможность использования материала для строительства малых судов из предлагаемого материала. Яхты выдержали испытание на прочность в условиях морских волнений и подтвердили полную водонепроницаемость.

Кроме того, к достоинствам этих яхт можно отнести ежегодную зимовку во льду без негативных последствий для корпусов яхт, а также на яхтах отсутствуют запахи, присущие стеклопластикам.