Ένας οδηγός για σύνθετα υλικά σε σκάφη

Τα σύνθετα υλικά ορίζονται ευρέως ως εκείνα στα οποία ένα συνδετικό υλικό ενισχύεται με ενισχυτικό υλικό. Σε σύγχρονους όρους, το συνδετικό είναι συνήθως μια ρητίνη και το ενισχυτικό υλικό αποτελείται από γυάλινα σκέλη (φίμπεργκλας), ίνες άνθρακα ή ίνες αραμιδίου. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλα σύνθετα υλικά, όπως σιδερένιες και ξύλινες ρητίνες, που εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται στη ναυπηγική.

Τα σύνθετα προσφέρουν τα πλεονεκτήματα μιας υψηλότερης αναλογίας αντοχής προς βάρος από το παραδοσιακό ξύλο ή χάλυβα μεθόδους και απαιτούν χαμηλότερα επίπεδα δεξιοτήτων για να παραχθεί ένα αποδεκτό φινίρισμα γάστρας σε ημι-βιομηχανικό κλίμακα.

Σιδερώματα

Πιθανώς η παλαιότερη χρήση σύνθετων υλικών για σκάφη ήταν η σιδερένια. Αυτό το υλικό χρησιμοποιήθηκε εκτενώς στο πρώτο μισό του εικοστού αιώνα για την κατασκευή φορτηγίδων χαμηλού κόστους και χαμηλής τεχνολογίας.

Αργότερα τον αιώνα, έγινε δημοφιλές όχι μόνο για εγχώρια έργα, αλλά και για κατασκευαστές σκαφών παραγωγής. Ένα χαλύβδινο πλαίσιο κατασκευασμένο από ενισχυτική ράβδο (γνωστή ως οπλισμός) σχηματίζει το σχήμα του κύτους και καλύπτεται με σύρμα κοτόπουλου. Στη συνέχεια, επιχρίεται με τσιμέντο και σκληραίνεται. Αν και ένα φθηνό και απλό σύνθετο, η διάβρωση του οπλισμού είναι ένα κοινό πρόβλημα στο χημικά επιθετικό θαλάσσιο περιβάλλον. Υπάρχουν ακόμη πολλές χιλιάδες «σιδηροδρομικά» πλοία που χρησιμοποιούνται σήμερα, ωστόσο - το υλικό έχει επιτρέψει σε πολλούς ανθρώπους να πραγματοποιήσουν τα όνειρά τους.

GRP

Κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, αμέσως μετά πολυεστερικές ρητίνες αναπτύχθηκαν, οι ίνες γυαλιού έγιναν διαθέσιμες μετά την τυχαία ανακάλυψη μιας διαδικασίας παραγωγής με τη χρήση διογκωμένου αέρα σε ένα ρεύμα λειωμένου γυαλιού. Σύντομα, πλαστικό ενισχυμένο με γυαλί έγινε mainstream και τα σκάφη GRP άρχισαν να διατίθενται στις αρχές της δεκαετίας του 1950.

Ξύλο / Κόλλες Σύνθετα

Οι πιέσεις εν καιρώ πολέμου οδήγησαν επίσης στην ανάπτυξη τεχνικών ναυπηγικής ψυχρής και θερμής μορφής. Αυτές οι προσεγγίσεις απαιτούσαν την τοποθέτηση λεπτών καπλαμάδων από ξύλο πάνω σε ένα πλαίσιο και τον κορεσμό κάθε στρώματος με κόλλα. Οι κόλλες υψηλής απόδοσης με βάση την ουρία που αναπτύχθηκαν για κατασκευαστές αεροσκαφών χρησιμοποιήθηκαν ευρέως για τη νέα τεχνική χύτευσης σκαφών - συνήθως για PT σκάφη. Ορισμένες κόλλες χρειάζονταν ψήσιμο σε φούρνο για σκλήρυνση και αναπτύχθηκαν θερμές μάσκες, αν και υπήρχαν περιορισμοί μεγέθους που διέπονται από την πρόσβαση σε βιομηχανικούς φούρνους.

Από τη δεκαετία του 1950, οι ρητίνες πολυεστέρα και βινυλεστέρα έχουν βελτιωθεί σταθερά και το GRP έχει γίνει το πιο διαδεδομένο σύνθετο υλικό που χρησιμοποιείται στη ναυπηγική. Χρησιμοποιείται επίσης στη ναυπηγική βιομηχανία, συνήθως για ναρκαλιέρες που χρειάζονται μη μαγνητικά κύτη. Τα οσμωτικά προβλήματα από τα οποία υπέστησαν βάρκες πρώτης γενιάς είναι πλέον παρελθόν με σύγχρονες εποξικές ενώσεις. Στο 21^αγ αιώνα, ο όγκος παραγωγής σκαφών GRP ακολουθεί μια πλήρη βιομηχανική διαδικασία παραγωγής.

Οι τεχνικές χύτευσης ξύλου / εποξειδίου χρησιμοποιούνται ακόμη σήμερα, συνήθως για κωπηλατικά skiffs. Άλλα ξύλο / συγκολλητικά σύνθετα έχουν εξελιχθεί μετά την εισαγωγή εποξειδικών ρητινών υψηλής απόδοσης. Λωρίδα σανίδων είναι μια τόσο δημοφιλής τεχνική για την κατασκευή οικιακών σκαφών: Οι λωρίδες ξύλου (συνήθως κέδρος) τοποθετούνται διαμήκως πάνω σε κουφώματα και επικαλύπτονται με εποξική. Αυτή η απλή κατασκευή προσφέρει μια φτηνή και ισχυρή κατασκευή με δίκαιο φινίρισμα που μπορεί εύκολα να επιτευχθεί από έναν ερασιτέχνη.

Στο κορυφαίο άκρο της κατασκευής σκαφών, η ενίσχυση από ίνες αραμιδίου ενισχύει βασικές περιοχές ιστιοπλοϊκών, όπως τα τόξα και τα τμήματα καρίνας. Οι ίνες Aramid παρέχουν επίσης βελτιωμένη απορρόφηση κραδασμών. Ινα άνθρακα Οι ιστοί είναι όλο και πιο συνηθισμένοι, καθώς προσφέρουν σημαντικά οφέλη απόδοσης και σταθερότητας των πλοίων.

Τα ιστιοπλοϊκά χρησιμοποιούν επίσης σύνθετα υλικά στην κατασκευή πανιών τους, με ταινία από ανθρακονήματα ή υαλοβάμβακα που προσφέρει μια εύκαμπτη αλλά σταθερά διαστατική μήτρα στην οποία είναι ελασματοποιημένο το συνθετικό πανί.

Οι ίνες άνθρακα έχουν και άλλες θαλάσσιες χρήσεις - για παράδειγμα για υψηλής αντοχής εσωτερικά καλούπια και έπιπλα σε υπερ-γιοτ.

Το κόστος των ινών άνθρακα μειώνεται καθώς αυξάνεται ο όγκος παραγωγής, οπότε η διαθεσιμότητα φύλλων ανθρακονήματος (και άλλων προφίλ) είναι πιθανό να γίνει πιο διαδεδομένη στην παραγωγή σκαφών.

Η επιστήμη των υλικών και η σύνθετη τεχνολογία εξελίσσονται ραγδαία, και τα νέα σύνθετα περιλαμβάνουν νανοσωλήνα άνθρακα και εποξειδικά μίγματα. Πρόσφατα, παραδόθηκε ένα μικρό ναυτικό σκάφος με κύτος κατασκευασμένο με νανοσωλήνες άνθρακα.

Η ελαφρότητα, η αντοχή, η ανθεκτικότητα και η ευκολία παραγωγής σημαίνουν ότι τα σύνθετα θα διαδραματίζουν αυξανόμενο ρόλο στην κατασκευή σκαφών. Παρά όλα τα νέα σύνθετα, Πολυμερή σύνθετα ενισχυμένα με ίνες είναι εδώ για να μείνουν για πολλά χρόνια, αν και σίγουρα θα είναι σε συνεργασία με άλλα εξωτικά σύνθετα.