Вступ

«Пластик» у загальноприйнятому розумінні має гарну водонепроникність і прослужить довгі роки. Однак він страждає від м’якості, гнучкості і особливо слабкому опорі при стресових навантаженнях. В результаті в сучасному будівництві «пластик» армується скловолокном або вуглецевими волокнами або іншими матеріалами (такими як фанера або пробкова деревина). Таким чином, вдається використовувати переваги пластмаси, при цьому значно підвищуючи міцність готового виробу.

Різні терміни, що використовуються для човнів, які побудовані із пластику, армованого тим чи іншим чином. Термін, який використовується в цьому розділі для позначення, так званого скловолокна – ПАВ, позначає пластмасу зі скловолокном (або поліестером).

Переваги

ПАВ не схильний до корозії і не гниє, а також може протистояти тривалому впливу солоної води протягом багатьох років. При певних обставинах може виникнути «осмос», коли вода проникає через тріщини або ями в гелевому покритті, вступаючи в реакцію з компонентами хімічних речовин в поліестері / пластиці.

Однак сучасні технології виробництва, прийняті в кінці 1990-х років, знижують цей ризик.

При правильній конструкції судно з ПАВ може бути на 50% легше аналогічної яхти, побудованої з дерева або сталі. При правильному виборі армуючих матеріалів ПАВ може досягти дуже високих співвідношень міцності до ваги. Тривала дія морської води дуже мало впливає на цю міцність. В цілому цей матеріал вважається хімічно інертним, хоча осмотичні ефекти є для нього винятком.

Корпус судна зі склопластику зазвичай формується одним шматком. В результаті єдине значне “з’єднання” – це з’єднання між корпусом і палубою. Такий тип конструкції значно покращує довготривалу водонепроникність. Матеріал забезпечує практично нескінченну різноманітність форм корпусу і може імітувати самі плавні з класичних парусних обводів або дуже гострі форми для оптимальної продуктивності моторного човна.

Дизайн судів з ПАВ дозволяє конструкції точно відображати прогнозовані навантаження. Як орієнтування, так і кількість волокон можна регулювати, щоб забезпечити необхідну спрямовану міцність, де це необхідно, в той же час, забезпечуючи ту саму вагу в областях, що менше піддаються впливу. Завдяки притаманною йому гнучкості ПАВ може витримувати значні навантаження, однак ця ж гнучкість може перешкоджати деяким варіантам дизайну (наприклад, з’єднання корпусу / палуби).

ПАВ може бути проведений в будь-якому кольорі, хоча він, швидше за все, вицвіте протягом багатьох років, особливо через вплив ультрафіолету. Ремонт для досягнення рівної міцності відносно простий, але підбір кольору може бути важким завданням після перших кількох років експлуатації. Епоксидна фарба для всього корпусу є стандартним рішенням.

Використання ПАВ-матеріалу для будівництва судна пропонує відмінне співвідношення ціни і якості. Отримувані суду мають дуже великий потенційний термін служби з низькими витратами на технічне обслуговування.

Недоліки

ПАВ не є жорстким матеріалом, і це буде заважати дизайнерові при роботі з певними жорсткими допусками. З цим пов’язаний певний недолік терміну експлуатації в конкретних умовах. Кришки люків та інші прохідні з’єднання можуть стати причиною розтріскування матеріалу при значному вигині.

Корпуси з ПАВ потребують суттєвих елементів жорсткості, особливо в тих місцях, на які буде впливати вібрація. Підрамники двигунів є яскравим прикладом цього.

Стійкість до абразивного стирання у ПАВ значно менше, ніж у сталі, і вимагає особливих запобіжних заходів, таких як використання в конструкції зовнішнього привального бруса.

ПАВ вразливий до вогню.

Нашарування

Корпуси більшості серійних вітрильних і моторних човнів виготовлені з одношарового шаруватого пластику. Тобто вони виготовляються з шарів просоченого смолою мату, укладеного одним шаром поверх наступного, до досягнення необхідної товщини пластику.

Звичайна процедура виготовлення складається з:

Виготовлення моделі корпусу

Підготовки прес-форми

Викладення шару на корпусі або палубі

Виготовлення моделі корпусу: створюється точна копія остаточної форми корпусу. Часто вона перевертається кілем догори. Дизайнер визначить всі розміри і бажану форму. Необхідно побудувати тільки одну модель, проте вона повинна бути абсолютно правильною, оскільки будь-які недоліки або помилки дизайну будуть перенесені на кожну яхту, при використанні прес-форми.

Прес-форма: форма кінцевої яхти будується шляхом покриття моделі великим шаром ПАВ. Покривши модель, несучий каркас встановлюється як частина форми, щоб надати їй міцність при викладенні корпусу або палуби. Коли форма завершена, вона, як правило, перевертається, щоб забезпечити компоновку корпусу.

Викладення шару на корпусі або палубі: форма полірується, а потім покривається розділовим складом (антіадгезів), що дозволяє відокремити корпус після закінчення укладання. Потім на форму наносять тонкий шар смоли, змішаний з кольоровим пігментом. Це стане «гелевим покриттям» – гладкою полірованою поверхнею остаточного корпусу. Перед тим як гелеве покриття затвердіє, основна викладка корпусу починається з послідовних шарів мату і смоли, що наносяться на форму. Щоб уникнути осмосу важливо, щоб жодна нитка скловолокна не проходила через гелеве покриття. Однією нитки може бути досить, щоб стати «мостом», який дозволить воді надходити в основну масу корпусу ПАВ для реакції з будь-якими незатверділоми смоляними з’єднаннями.

Після того, як основна форма корпусу завершена, внутрішні перегородки будуються з дерева, сталі або ПАВ всередині форми корпусу. Наприклад, якщо дерев’яні перегородки встановлюються всередині корпусу, їх потім «роблять скляними», щоб конструктивно з’єднати їх з формою корпусу всередині прес-форми.

Цей процес гарантує, що коли корпус в кінцевому підсумку буде видалений з форми (після того, як весь ПАВ затвердіє), ніяких спотворень не відбудеться, оскільки він матиме вбудовану притаманну міцність.

Прес форми

Пресування:

Першим етапом є виготовлення шаблону або моделі (1), які мають бути якомога більш досконалими.

Поверх цього пресують форму зі скловолокна (2). Гелькоут форми (3) підхоплює обробку шаблону.

Потім форма перевертається і корпус (4) укладається в форму. Гелькоут (5) тепер зовні.

Для більшості судів викладка відбувається через якийсь вид прес-форми. Прес-форма може бути закритою або негативною (для вакуумного формування), одномісною або багатогніздною. Підготовка прес-форми перед початком процесу укладання є ключовим моментом, і нездатність належним чином підготувати прес-форму може привести до значних дефектів в процесі будівництва.

Варіації виробництва

Існує дуже велика кількість варіацій методів збірки судів з ПАВ.

Для отримання більш тонкого високопродуктивного корпусу можна використовувати вакуумний мішок, де матеріал «всмоктується» в форму. Це забезпечить видалення всієї надлишкової смоли і повітря з остаточного корпусу.

Форма і корпус можуть бути поміщені в велику піч, щоб забезпечити більш рівномірне затвердіння.

Для більш дрібних компонентів (таких як кришки люків) можна виготовити «закриті» і еквівалентні «негативні» прес-форми, щоб значно стиснути отриманий продукт і надати йому рівний профіль на обох поверхнях. Слід зазначити, що це, як правило, дозволяє наносити тільки гелеве покриття на одну поверхню, але інша буде значно менше текстурованою, ніж зазвичай.

Сендвіч

Варіант для одношарової конструкції називається сендвіч. При цьому варіанті основний матеріал поміщається між двома шарами пластикового покриття. Це робить панель набагато жорсткішою, при цьому даний тип конструкції особливо добре підходить для плоских поверхонь, таких як палуби. На виробничих яхтах палуби яхти часто виготовляють з сендвіча бальзам або пінопласту.

Такі торгові найменування як Airex® і Baltek® також зрідка можуть вдаватися до такого методу.

Стандартними матеріалами для серцевини сендвіча є бальзам або піна, але для особливо легких конструкцій можна використовувати стільникову структуру Nomex®.

Армування волокном

Більшість судів все ще побудовані з використанням скляного армування, і, хоча більш просунуті матеріали використовуються досить широко, екзотичні чи високотехнологічні армуючі матеріали, як правило, залишаються прерогативою високопродуктивних човнів.

Кевлар®, добре відомий як матеріал, який використовується в бронежилетах, може використовуватися там, де потрібна висока ударостійкість.

Вуглецеве волокно має дуже хороші властивості міцності, але погану ударостійкість.

Волокнисті матеріали можуть бути введені в процес складання з використанням ряду різних методів.

Поширений метод – нарізати пасма на короткі відрізки (близько 40 мм) і розпорошити їх на прес-форму через той же пістолет, що і для смоли. Фактично, матеріал корпусу «прикріплюється» до форми кваліфікованим оператором, який може варіювати товщину (і, отже, міцність) остаточного корпусу в залежності від того, як довго він розпилює ПАВ на конкретне місце.

Волокно може бути вплетено в мат, який буде наноситися на певні місця в формі (зазвичай в місцях з високим навантаженням, наприклад, на опорах двигуна). Зазвичай це виконується вручну за допомогою смоли, нанесеної до і після установки мату.

Більш екзотичний підхід полягає в просочуванні волокон смолою і нанесенні на форму. Із застосуванням тепла смола буде плавитися, щоб сформувати мат.