Слокам
 Кругосветные, одиночные путешествия на яхтах. Путешествия вокруг света на парусных яхтах.

  Главная    Евгений Гвоздёв    Джошуа Слокам    Фотографии яхт    Справочник яхтсмена    Карта мира    Литература    Видео    Продажа яхт 

  Школа капитана    Школа рулевого    Морские походы    Под парусом по планете    Как пройти вокруг света на яхте    Морские узлы    Паруса    Ветер и течения 



Конструкция и устройство судов внутреннего плавания.

 Конструкция и устройство судов внутреннего плавания

  Содержание 

Пластмассовые конструкции

Наружная обшивка.

В пластмассовых конструкциях в зависимости от размеров судна и условий эксплуатации в отличие от металлических можно применять не только однослойную, .но и многослойную обшивку.

Наполнителем однослойной обшивки являются стеклянные волокна. Для изготовления наружной обшивки стекловолокна могут применяться в виде тканей, матов, а также рубленого стекловолокна. Наибольшей прочностью обладает обшивка, армированная стеклотканью. Обшивка, армированная стекло-матами, по прочности несколько уступает ей, но значительно дешевле. Поэтому в настоящее время часто применяют комбинированное армирование, при котором наружные поверхности армируют стеклотканью, а внутренние слои — стекломатами. Такая обшивка при работе на изгиб имеет высокую прочность, так как наиболее удаленные от нейтрального слоя волокна армированы стеклотканью. В то же время по стоимости эта обшивка гораздо дешевле, чем обшивка, армированная целиком стеклотканью.

Таким образом, однослойная обшивка формуется из нескольких слоев стеклоткани или стекломатов или того и другого совместно. Термин «однослойная» означает, что по толщине обшивки механические характеристики материала резко не изменяются, хотя из сказанного-видно, что в комбинированной однослойной обшивке средние слои имеют несколько пониженные характеристики по сравнению с наружными. Как увидим ниже, в многослойной обшивке разница в величине модуля упругости и других механических характеристик слоев составляет десятки и даже сотни раз.

Чтобы получить обшивку толщиной в 1 мм при армировании ее только стеклотканью, необходимо около трех слоев стеклоткани из крученых нитей. При армировании стекломатами толщина одного слоя стеклопластика после отверждения составляет около 1 мм.

Некоторые типы соединений палубы с бортом:
а и б — формованные соединения; в — комбинированное соединение; г, д и е — механические соединения; 1 — палуба; 2 — борт; 3 — слои стеклоткани; 4 — жгут; 5 — клеевой слой; 6 — болт; 7 — винт

Соединение рубки катера с палубой:
1 — палуба; 2 — деревянный брусок; 3 — стенка рубки; 4 — винт; 5 — клеевой слой
Соединение съемного пиллерса с флором:
1 — флор; 2 — пенопластовая прослойка; 3 —металлическая обойма; 4 — болт; 5 —металлический пиллерс

Толщина однослойной обшивки пластмассовых судов колеблется от 2,5 до 10 мм. Английская фирма «Хэлметик» для морских пластмассовых судов рекомендует применять толщину обшивки, приведенную в таблице.

Длина судов м. Толщина обшивки
до 4,5 2,5 - 3
4,5 - 8 4
8 -11 5
11 -14 7
14 -18 9

В настоящее время Речным Регистром подготавливаются к изданию «Правила постройки пластмассовых судов», в которых будут указаны минимальные толщины обшивки пластмассовых судов.

Стеклопластик, армированный рубленым волокном, применяют для изготовления мелких безнаборных судов с тонкой однослойной обшивкой. Такая обшивка состоит из одного слоя хаотично расположенных волокон и имеет одинаковую прочность в любом направлении в ее плоскости. Далее будет показано, что соответствие фактически полученной толщины обшивки заданной при таком армировании зависит от квалификации рабочих.

Как уже указывалось, стеклопластик имеет низкий модуль упругости. Компенсировать недостаточную жесткость однослойной обшивки из стеклопластика увеличением ее толщины экономически невыгодно. Чтобы обшивка из стеклопластика имела одинаковую со стальной обшивкой жесткость при изгибе при сохранении шпации, необходимо было бы увеличить ее толщину примерно в 2,2—2,5 раза или уменьшить шпацию на 40%. Увеличение же толщины пластмассовых конструкций приводит к резкому повышению их стоимости, поэтому для повышения жесткости пластмассовой обшивки применяют многослойные конструкции.

Многослойные конструкции состоят обычно из трех слоев: двух наружных и внутренней прослойки (рисунок, а и б). Наружные, так называемые силовые, слои небольшой толщины выполнены, как и у однослойных конструкций, из стеклопластика, армированного стеклотканью. Толщина слоев может быть и одинаковой ,и различной. Если обшивка с внутренней стороны корпуса будет изнашиваться незначительно, то наружный силовой слой обычно должен быть на 1—3 мм толще внутренней прослойки.

Внутренняя прослойка выполняется из легкого и сравнительно малопрочного материала — пенопласта или сотового материала. Прослойка должна обеспечивать совместную работу обоих наружных слоев при изгибе обшивки, т. е. передавать сдвигающие усилия по поверхности соединения наружных слоев и внутренней прослойки. Если это будет обеспечено, то за счет того, что наружные слои стеклопластика в многослойной обшивке работают эффективнее, может быть значительно увеличена жесткость конструкции или снижен ее вес.

Зависимость прочности и жесткости обшивки при изгибе от толщины прослойки при постоянной толщине наружных слоев приведена в таблице.

Толщина прослойки в % от толщины наружных слоев Толщина прослойки в % от толщины обшивки Относительные характеристики прочности и жескости
Момент инерции Момент сопротивления
0 0 1 1
100 50 7,5 3,5
200 67 19 6,3
300 75 37 9,2

Из таблицы видно, что за счет увеличения толщины прослойки можно повысить жесткость и прочность конструкции при изгибе. Так, если толщина прослойки в 3 раза больше толщины однослойной обшивки, то момент инерции поперечного сечения балки-полоски при многослойной обшивке в 37 раз выше, чем у однослойной, а момент сопротивления при этом увеличится больше, чем в 9 раз.

Трехслойная обшивка

Снижение расхода материалов и веса многослойной обшивки по сравнению с однослойной при сохранении одинаковой прочности и жесткости приведено в таблице.

Толщина прослойки в % от толщины наружных слоев Толщина прослойки в % от общей толщины обшивки Толщина стеклопластика
При постоянном моменте инерции При постоянном моменте сопротивления
0 0 1 1
100 50 0,53 0,54
200 67 0,38 0,40
300 75 0,30 0,33

Как следует из таблицы, применение прослойки позволяет значительно снизить расход стеклопластика. Так, для получения многослойной обшивки с прослойкой в 3 раза большей, чем толщина наружных слоев, стеклопластика расходуется в 3 раза меньше, чем на равнопрочную (при изгибе) ей однослойную обшивку.

Однако у небольших судов часто выгоднее применять однослойную обшивку, так как тю конструктивным соображениям каждый из слоев многослойной обшивки не может быть тоньше 2—3 мм.

Остановимся теперь на наиболее эффективном способе привлечения обшивки пластмассовых судов к работе в составе эквивалентного бруса.

Как известно, у стальных речных судов с поперечной системой набора работоспособность пластин обшивки, особенно в сжатой зоне, незначительна, что объясняется низкой устойчивостью сжатых пластин.

Как уже говорилось выше, модуль упругости стеклопластика в 10—15 раз ниже модуля упругости стали. Поэтому, чтобы полностью компенсировать снижение эйлеровых напряжений пластин, необходимо было бы в однослойной обшивке либо увеличить толщину ее по сравнению со стальными судами в 2,2— 2,5—3 раза, либо в 3—4 раза уменьшить расстояние между балками главного направления. Столь значительное увеличение толщины обшивки экономически неоправдано, так как стоимость стеклопластиков в десятки раз выше стоимости стали. Значительное уменьшение расстояния между балками набора приведет к большим технологическим затруднениям и к увеличению расхода пластиков. Поэтому, применяя однослойную обшивку, нельзя добиться эффективного использования ее в работе эквивалентного бруса. Несмотря на уменьшение расстояния между балками (в 2—2,5 раза) и некоторое увеличение толщины однослойной обшивки пластмассовых судов по сравнению со стальными участие ее в работе эквивалентного бруса ниже, чем в стальных конструкциях.

При применении многослойной пластмассовой обшивки можно добиться даже большей жесткости пластин, чем в стальном судостроении, не увеличивая при этом ее толщину и не уменьшая расстояние между балками.

Известно, что для повышения работоспособности обшивки в стальном судостроении применяют продольную систему набора, так как эйлеровы напряжения при этом возрастают примерно в 4 раза по сравнению с поперечной системой, а в пластмассовом судостроении для этих целей целесообразно применять многослойную обшивку.
В настоящее время из стеклопластика строят сравнительно небольшие суда, для которых работоспособность обшивки при общем изгибе часто не имеет большого значения. Поэтому применяют как многослойную, так и однослойную обшивку, причем большее распространение получила однослойная обшивка. Это объясняется тем, что многослойная обшивка имеет следующие существенные недостатки.

1. Применяемые для прослойки материалы не обладают достаточной прочностью, необходимой для передачи срезывающих усилий между наружными слоями и внутренней прослойкой. Так например, жесткие пенопласты, используемые для многослойных обшивок, имеют предел прочности при сдвиге не более 25— 30 кг/см2, а сотовые материалы — еще меньше. Недостаточен также и предел прочности прослойки при сжатии: предел прочности пенопласта при сжатии составляет только 10—40 кг/см2 и лишь иногда достигает 100 кг/см2.

Вследствие малой прочности прослойки при сжатии многослойная обшивка плохо работает при ударе, так как прослойка при этом разрушается раньше, чем наружный силовой слой обшивки.

2. Многослойные обшивки трудоемки в изготовлении, в особенности в оконечностях, где необходимо тщательно подгонять прослойку по обводам вследствие двоякой кривизны корпуса.

3. Не всегда обеспечивается надежное склеивание прослойки с силовыми слоями обшивки, причем часто невозможно оценить качество выполненных работ по склеиванию.

4. Сотовая прослойка, как уже было сказано выше, при намокании теряет прочность, что не позволяет применять ее в судостроении, хотя она дешевле, чем пенопластовая.

Самым существенным недостатком многослойных обшивок является малая прочность прослойки. Чтобы увеличить их прочность, применяют внутренние ребра. жесткости, соединяющие между собой силовые слои. Применением таких ребер можно улучшить и совместную работу слоев, но трудоемкость работ в этом случае возрастает.

Вместе с тем необходимо отметить, что внутренняя прослойка обычно является прекрасным изолятором, поэтому многослойные конструкции не нуждаются в дополнительной тепло- и звукоизоляции.

Толщина прослойки, как правило, составляет 60—90% общей толщины обшивки. В некоторых случаях, чтобы обеспечить непотопляемость судов при заполнении их водой, толщину прослойки можно значительно увеличить.

Читать далее: Конструкция набора

 



 


Портал для яхтсменов и путешественников
www.Slokam.ru работает с 2009 года.
Скоро обновление!