|
Пластмассовые конструкции
Конструкция набора.
При конструировании балок набора пластмассовых судов прежде всего следует принимать во внимание 1способ присоединения их к обшивке.
Для конструкций, у которых заранее отформованные балки набора приклеиваются к отформованному настилу, характерен 2-образный и уголковый профили. Такие профили просты в изготовлении и имеют большую поверхность склеивания с обшивкой. Основным недостатком этих профилей является малая прочность клеевого шва, присоединяющего профиль к обшивке, вследствие чего возможности материала используются неполностью. Кроме того, при указанных профилях трудно точно выполнить малку нижней полки для плотного прилегания и приклеивания набора к обшивке в оконечностях, так как при неплотном прилегании не обеспечивается и без того низкая прочность склеивания.
Применяют балки таврового, бульбового и углового профилей . Такие балки также формуются заранее по шаблонам. С обшивкой они соединяются посредством отдельных полос стеклоткани, 'смоченной полиэфирной или эпоксидной смолой (мокрыми уголками). При этом обеспечивается более прочное соединение балок с корпусом. Кроме того, в данном случае не приходится заботиться о придании малки угольникам для присоединения набора к обшивке в оконечностях.
Получили распространение балки набора П-образного или трапецеидального профиля, называемые закрытыми. Такие балки к корпусу могут присоединяться или приклеиванием, или формованием в процессе изготовления обшивки. Для формования балок набора необходим так называемый оформитель. В качестве последнего для профилей закрытого типа могут применяться пенопластовые и сотовые блоки, штампованные профили из алюминиевой фольги или заранее отформованные стеклопластиковые профили. После отформова-ния части слоев обшивки на нее укладывают оформитель. Последний вместе с обшивкой покрывается с трех сторон стеклотканью. При этом образуется прочное монолитное соединение закрытых профилей набора с обшивкой.
При таком способе формования балок набора можно повысить момент сопротивления (Профиля за счет укладки ,в оба его-пояска дополнительных слоев стекловолокна с тем, чтобы толщина пояска была больше толщины обшивки. Если оформителем служит стеклопластик, то его можно использовать для усиления прочности балки, увеличив в соответствующих местах толщину оформителя.
Балки набора
Балки закрытого профиля более устойчивы при изгибе, поэтому в последнее время они применяются чаще, чем балки открытого профиля.
Балки несимметричного профиля не следует широко использовать для набора, так как их изгиб сопровождается кручением, а последнее снижает устойчивость плоской формы изгиба и вследствие малого модуля упругости опасно для пластмассовых балок.
Набор к обшивке может присоединяться и способом, показанным на рисунке В этом случае готовые балки набора устанавливаются на обшивку, формование которой еще не закончено. Последние слои обшивки формуют таким образом, чтобы обеспечить перепускание их на часть высоты стенки балки. После отверждения обшивки получается прочное соединение ее с балками набора.
В местах пересечения балок набора при разной высоте их например, продольные ребра жесткости в пересечении с рамами) в более сильных связях предусматриваются вырезы для пропуска более слабых связей. В тех случаях, когда в месте пересечения балок необходима постановка кницы, у последней делают фланцы для соединения. Однако чаще всего на небольших судах обходятся без установки книц, ограничиваясь шпаклевкой зазора между ребром и вырезом в более мощной балке. Поскольку шпаклевка производится на основе полиэфирной смолы, то некоторая связь между стенками ребер при этом будет обеспечена.
Пересечение продольного ребра жесткости с флором.
1 ребро жесткости; 2 флорный шпангоут; 3 кница; 4 соеденительный стеклотканевый уголок.
При пересечении балок набора одинаковой высоты так же, как и ,в металлическом клепаном судостроении, возникают значительные трудности в обеспечении прочности их соединения. В этом случае одну из балок приходится делать разрезной. Соединение стенок разрезной и непрерывной балок может быть осуществлено приформовыванием уголков из полосок стеклоткани. Если такое соединение и передает срезывающие усилия, то осевые нагрузки, в особенности растягивающие, оно воспринимает плохо. Это объясняется тем, что клеевой шов по ширине работает неравномерно и поэтому он постепенно разрушается. Пересечение балок одинаковой высоты — слабое место пластмассовых конструкций.
Вопрос о том, какую из балок целесообразнее разрезать, а какую продолжить, решается по соображениям прочности, а также по технологическим условиям, учитывая сделанные выше указания.
В конструкциях с трехслойной обшивкой могут применяться также и балки трехслойного профиля. Для усиления верхнего пояска профиля количество слоев стеклоткани в нем может быть в несколько раз больше, чем в. стенках балки.
Разрушение клеевых швов: а — до приложения нагрузки; б — после приложения нагрузки
При применении таких мощных профилей необходимо следить за тем, чтобы было обеспечено надежное соединение набора с обшивкой, так как эффективная работа профиля во многом зависит от того, будут ли передаваться сдвигающие усилия по линии присоединения набора с обшивкой.
Многослойные балки набора: а - заполнитель пенопластовый; б — заполнитель сотовый; 1 — усиление
стеклотканью; 2— алюминиево-магниевые уголки; 3—самонарезающие винты; 4—болт
За рубежом мощные балки к обшивке присоединяют посредством уголков из алюмиииево-магниевых сплавов и стеклопластика в комбинации с винтами и болтами.
Наиболее прочное соединение балок набора с обшивкой обеспечивается при их совместном формировании.
При проектировании открытых профилей из пластмассы необходимо помнить о возможной потере устойчивости плоской формы изгиба балки. Поэтому отношение высоты профиля к его толщине должно быть ограничено. В настоящее время этот вопрос применительно к пластмассам полностью еще не изучен. Судя по некоторым построенным судам, можно полагать, что отношение -высоты профиля к его толщине, равное 20—30, по-видимому, является безопасным. Однако при проектировании следует каждый раз проверять устойчивость выбираемых профилей.
В пластмассовом судостроении, как и в металлическом, применяют продольную, поперечную и смешанную системы набора, причем в пластмассовых конструкциях большее распространение получили продольная и смешанная системы. Это объясняется тем, что вследствие малого модуля упругости однослойная обшивка нуждается в подкреплении большим количеством часто расставленных балок (ребер). Как известно, и в металлическом судостроении применение продольных ребер жесткости весьма эффективно с точки зрения прочности, а в пластмассовом, как увидим, имеет еще и большие технологические преимущества.
В оконечностях пластмассовых судов применяется преимущественно поперечная система набора.
Расстояние между балками ,в пластмассовых конструкциях с однослойной обшивкой в 2—2,5 раза меньше, чем в металлических. Расстояние между балками главного направления составляет не свыше 250—400 мм.
Небольшие лодки однослойной и более крупные катера многослойной конструкций по технологическим соображениям часто строят безнаборными.
Однослойные переборки на пластмассовых судах могут быть гофрированные, так же как и в металлических конструкциях, но эффективность их применения в пластмассовом судостроении выше, чем в металлическом. Это объясняется, во-первых, тем, что присоединение балок набора к настилу переборок в пластмассовых конструкциях сложнее, чем в стальных, а во-вторых, тем, что изготовление гофрированных настилов в пластмассовых конструкциях почти не требует дополнительных затрат труда по сравнению с плоскими настилами. Гофрированные конструкции можно также применять для наружной обшивки и палубы мелких судов, однако этот вопрос в СССР еще не изучен.
Вопросы проектирования фундаментов под механизмы и подкреплений в пластмассовых конструкциях также еще не изучены. Недостатком фундаментов из стеклопластиков является их малая жесткость, а также ненадежность узлов крепления механизмов к фундаменту. Это объясняется тем, что болтовые крепления механизмов к фундаменту из стеклопластика со временем ослабевают вследствие ползучести стеклопластика. Чтобы предупредить это явление, в фундаменты заформовывают металлические ступенчатые элементы, так называемые закладные детали , к которым и крепятся механизмы.
Применение заформованных ступенчатых элементов для присоединения механизмов к пластмассовому фундаменту:
а — со сквозным элементом; б — с односторонним элементом;
1 — лафетная полоса из стеклопластика; 2 — лапа механизма;
3 — ступенчатый заформованный элемент
Кроме пластмассовых фундаментов, применяют композитные и металлические.
Крепление металлического фундамента к корпусу из стеклопластика: 1 — металлический фундамент; 2 — кильсон трехслойной конструкции; 3 — деревянный брус; 4 — направленное стекловолокно, пропитанное смолой; 5 — пенопласт
На участках, подвергающихся большим сосредоточенным нагрузкам (например, при соединении стоек крыльев с корпусом на судах с подводными крыльями), пластмассовая обшивка подкрепляется металлическими листами.
В настоящее время в пластмассовом судостроении еще нет общепринятых типовых узлов соединения балок набора между собой.
Читать далее: Конструкция корпуса безнаборных судов
|
