В этой статье я хочу рассказать о современных композитных материалах на примере изготовления корпуса лодки. Это абсолютно рабочая модель, которая изготовлена из стеклопластика и «сотового сендвича». Все материалы и инструмент абсолютно доступны. А их цена соизмерима со стоимостью изготовления фанерно-эпоксидного варианта. Но технология на столько проста, что после полученного опыта вы перестанете даже думать в сторону фанеры. На выходе мы получим легкую и крепкую лодку, которая не будет бояться перепадов температуры, влаги, ультрафиолета и прочих агрессивных составляющих среды. Вся работа в чистом виде заняла бы не больше недели, но гонки не было. Занимались лодкой в свободное время долгими зимними вечерами, приглашая к этому процессу многих участников водномоторного «кружка», за что им всем огромное спасибо! Хорошая лодочка получилась!
И так…
- Ты видел видео, которое я тебе присылал? Спросил Игорь. (Папа-Гарик, надо сказать, любит начинать издалека)
- Смотрю видео... Вижу австралийских аква-маньяков, гоняющих в узких протоках реки Муррей между коряг и топляков. Делают это на немыслимых скоростях в алюминиевых кастрюльках весом 40-50кг и длиной около 3,5 метров с моторами 40-50л.с.! Очень красиво, завораживающее! Круто!
Тут по горящим глазам Игоря я понял, что его в шею укусил австралийский акваманьяк. И теперь в его венах течет кровь одержимого и беспощадного австралийского гонщика, который не будет спать до тех пор, пока не напьется крови всех своих соперников!
Так начался проект 360 лодки.
Беря во внимание спортивные амбиции будущей лодки, мы все-таки хотели сделать ее в первую очередь «гражданской». Если грубо выделить основные характеристики любого корпуса, то они будут состоять из следующих качеств:
- • Мореходность
• Скорость
• Практичность.
Взяв на вооружение простую и удобную программу FreeShip, мы нарисовали корпус лодки с небольшой килеватостью, гидролыжей и развитыми скулами. Геометрию судна сделали максимально простой с учетом развертываемости на поверхности. А зачем нам сложности? В простой лодке все должно быть просто.
- FS_360-1.png (51.61 КБ) 8127 просмотров
Помусолив теоретический чертеж будущей лодки в водномоторном «кружке» мы внесли некоторые изменения, добавили реданы и вперед! Раскрой на стол!
- FS_360-2.png (53.61 КБ) 8127 просмотров
Сотовый сэндвич:
- polysota.jpg (73.51 КБ) 8115 просмотров
Как я упомянул в самом начале, лодку будем строить из сотового сендвича, армированного снаружи слоями стеклопластика. Это очень простой и удобный в работе материал. Удельный вес 80кг на м.куб., что почти в 10 раз легче фанеры (600-800кг на 1 м.куб.). Режется обычным ножом и легко скрепляется между собой обычным термоклеем. Легко гнется, но если нужен маленький радиус то делаем их с помощью надрезов с наружной стороны листа. Раньше этот материал выпускали только европейцы и он был довольно дорогим. Использовался в авиастроении, где цена являлась не главным критерием. Но вскоре его производство было освоено сначала Китайскими товарищами, а сейчас запущено производство в России компанией «Полисота». Цена стала сопоставимой со стоимостью фанеры, ну может чуть дороже.Стандартные листы сендвича имеют размеры 1220х2440мм. Толщины: 5, 6, 8, 10, 15, 18, 20, 28 и т.д. до 60мм. В нашем случае мы использовали толщину 10мм.
- polysota_2.jpg (13.03 КБ) 8127 просмотров
Перенесли контур деталей разложенных в координатной сетке FreeShip на листы сэндвича. Нарезали детали.
- 360_1.jpg (189.31 КБ) 8115 просмотров
- 360_2.jpg (183.83 КБ) 8115 просмотров
Для придания жесткости нашего полуфабриката мы сделали временный остов из 18мм фанеры по килевой части лодки. На него и начали укладывать листы сендвича, склеивая между собой термоклеем. Немного помучались со стыковкой, т.к. на чертежах указаны осевые значения без поправок на толщину материала. Но справились быстро.
- 360_3.jpg (167.38 КБ) 8115 просмотров
- 360_4.jpg (205.31 КБ) 8115 просмотров
Собрав скорлупу будущего корпуса поняли, что на больших прямых плоскостях сендвич немного провисает. Для придания жесткости проклеили с внутренней стороны поперечным набором из полосок того же сендвича(торцом на термоклей). Потом все это легко оторвалось.
- 360_5.jpg (200.75 КБ) 8115 просмотров
- 360_6.jpg (185.21 КБ) 8115 просмотров
Теперь можно приступать к формовке набора стеклопластиком.
Стеклопластик это один из видов композитных(композиционных) материалов, который состоит из Армирующего и Связующего материалов. В качестве Армирующего мы используем Стеклоткань(Стеклорогожа) Ortex560 и Рубленый эмульсионный стекломат Jushi E300. Бывает еще большое количество Тканных, Не тканных, Сшитых и Комбинированных материалов, но в нашем случае используются эти. Эмульсионный стекломат это нарубленные по 3-7см стеклянные нити(ровинга), скрепленные между собой специальной эмульсией, которая быстро растворяется при пропитывании полиэфирной смолой. Стекломат очень удобен при формовании сложных геометрических форм и обеспечивает хорошую связь между этими слоями. Но жесткость стеклопластиковой конструкции лучше обеспечивает стеклоткань, т.к. имеет плетеную структуру из цельных нитей. Стеклоткань хуже укладывается на криволинейной поверхности и может оставлять под собой пустоты. Так же, у нее очень плохая адгезия между собой. В связи с чем, мы комбинируем 2 этих армирующих материала, получая одновременно и жесткость и хорошую адгезию между слоями.
В качестве связующего мы используем полиэфирную смолу Ashland 105. Это стойкая к воздействию ультрафиолета, атмосферных явлений и агрессивных жидкостей смола. Широко применяемая в т.ч. в производстве судов. Она уже «предускоренная», т.е. для ее полимеризации требуется добавить только отвердитель в пропорции 1/100 – 5/100. Но предускоренная означает, что процесс полимеризации уже запущен, срок хранения этой смолы до 6 месяцев. В качестве отвердителя мы используем МЭКП(метилэтилкетон пероксид), широко известный под тм Butanox M-50. Все эти материалы доступны для покупки в объемах от 5кг, но в специализированных компаниях(найдете в интернете сами).Важно!
Работайте в проветриваемом помещении и только в перчатках и в маске! (Защитная маска с угольным или любым фильтром «от органики»)
Связующие легковоспломеняемые жидкости!
Разведенная смола с затвердителем застынет через 30-40 минут. Потренеруйтесь на небольших объемах. Никогда не оставляйте разведенную смолу в объеме! В процессе полимеризации выделяется большое количество тепла! Может загореться.
Начали с углов. Нарезали полосы стеклоткани и уложили их на все стыковочные углы. Это нужно в первую очередь для придания жесткости. А так же стеклоткань очень хорошо формирует радиус, чего не получиться достичь стекломатом.
- 360_7.jpg (195.38 КБ) 8114 просмотров
- 360_8.jpg (183.65 КБ) 8114 просмотров
Формовка стеклопластика выполняется следующим способом. В пластиковую емкость(мы используем обрезанные 5-литровые канистры из под воды) наливаем нужное количество смолы. Объем рассчитываем исходя из веса стекломата, который необходимо пропитать. Для ручной формовки это соотношение составляет примерно 1:2. Т.е. на 1кг стекломатериала нужно около 2кг смолы. Вес стекломата или стеклоткани легко вычислить, зная площадь. Число в названии армирующих, например Otex560 или Jushi300 говорит о плотности материала, т.е. 560гр./м.кв. и 300гр./м.кв. соответственно.
Добавляем отвердитель (Butanox M50) в смолу в соотношении 2-3%. Это удобно делать медицинским шприцем. Тщательно размешиваем смолу и приступаем к формовке. В качестве формовочного инструмента мы используем обычные малярные валики из полиамида и кисти из натуральной щетины. После формовки инструмент кладем отмачиваться в заранее приготовленную канистру с ацетоном и накрываем ее пакетом, до следующей формовки. Сам процесс формовки выглядит следующим образом: Сначала равномерно пропитываем армирующий слой смолой. Не очень сильно, что бы не осталось сухих мест. Эмульсия, которая скрепляет волокна стекломата растворяется не сразу, минут через 3-5. За это время мы успеваем нанести смолу на площадь примерно 3-4кв.м.. После нанесения возвращаемся к тому месту от куда начали и плавными движениями начинаем собственно саму формовку, собирая излишки смолы и распределяя поплывший стекломат на поверхности. В сложных местах прибегаем помощи кисти. Для первого раза поэкспериментируйте на каких-нибудь образцах. Особенно формовку в углах и сферических поверхностях. И еще. Стеклоткань удобно резать на столе плакатным ножом, а стекломат лучше рвать руками, прямо на поверхности по контуру детали и в углах, что бы был небольшой нахлест, но не складка!
- 360_7-1.jpg (161.43 КБ) 8112 просмотров
После проклейки швов мы заформовали всю поверхность корпуса 3-мя слоями: Стекломат 300 / Стеклоткань 560 / Стекломат 300.
Заформовывая крайний слой в смолу добавили гелькоут, который придал нашей лодочке желтый цвет. Это может не совсем правильно, но так мы немного сэкономили на весе.
- 360_9.jpg (157.19 КБ) 8112 просмотров
К этому моменты мы получили от Вячеслава(Oberon) расчет по форме и месторасположению реданов. Спасибо!!!
Реданы сделали отдельно из того же стеклопластика заформованного и зажатого в алюминиевых уголках.
- 360_10.jpg (210.83 КБ) 8112 просмотров
После чего реданы были приформованы к лодке. Дно готово.
- 360_11.jpg (180.78 КБ) 8111 просмотров
Пора приступать к палубе!
фотографии:
). Тут лучше отпишутся непосредственно испытатели, которые вели подсчеты: Игорь и Олег.
Я совсем не разбираюсь в твердых корпусах и подозреваю, что не всё так просто как это описано. Однако совершенству нет предела. И уверен, покатав эту лодку, наверняка возникли мысли, что надо доработать и переделать. И это нормальный процесс. Мне понравилось, что вы обошлись без сложной в изготовлении матрицы, которую применяют в массовом производстве. Т.к. связан со станками с ЧПУ вспомнилась работа на одном предприятии, где у нас стоял здоровенный 5-ти осный деревообрабатывающий станок. По слухам он как раз предназначался для изготовления матриц, шаблонов при производстве небольших яхт, лодок. Рабочая зона около 5х3 метров, по-моему. Денег правда стоит... . Зато 3-д модель из компа можно сказать напрямую переносит на матрицу, включая реданы, всякого рода закладные и всё что хочешь.
Поехала.
)