Przewodnik po materiałach kompozytowych w łodziach

Materiały kompozytowe są szeroko definiowane jako te, w których spoiwo jest wzmacniane materiałem wzmacniającym. Współcześnie spoiwo jest zwykle żywicą, a materiał wzmacniający składa się z szklane pasma (włókno szklane), włókna węglowe lub aramidowe. Istnieją jednak również inne kompozyty, takie jak żelazo i żywice do drewna, które są nadal używane w szkutnictwie.

Kompozyty oferują zalety wyższego stosunku wytrzymałości do masy niż tradycyjne drewno lub stal metody i wymagają niższych poziomów umiejętności, aby uzyskać akceptowalne wykończenie kadłuba na półprzemysłowym skala.

Okrucieństwo

Prawdopodobnie najwcześniejszym zastosowaniem kompozytów do łodzi było żelazo. Materiał ten był szeroko stosowany w pierwszej połowie XX wieku do budowy tanich barek o niskiej technologii.

Później w stuleciu stał się popularny nie tylko w przypadku jednorazowych projektów domowych, ale także w przypadku producentów łodzi produkcyjnych. Stalowa rama wykonana z pręta wzmacniającego (zwanego zworą) tworzy kształt kadłuba i jest pokryta drutem z kurczaka. Następnie jest tynkowany cementem i utwardzany. Chociaż tani i prosty kompozyt, korozja armatury jest powszechnym problemem w agresywnym chemicznie środowisku morskim. Jednak wciąż jest w użyciu wiele tysięcy łodzi typu „ferro” - materiał ten umożliwił wielu ludziom spełnienie ich marzeń.

GRP

Podczas drugiej wojny światowej, tuż po żywice poliestrowe zostały opracowane, włókna szklane stały się dostępne po przypadkowym odkryciu procesu produkcyjnego wykorzystującego dmuchane powietrze w strumieniu stopionego szkła. Wkrótce plastik wzmocniony szkłem stał się głównym nurtem, a łodzie z TWS zaczęły być dostępne na początku lat pięćdziesiątych.

Kompozyty do drewna / kleju

Naciski w czasie wojny doprowadziły również do opracowania technik budowy łodzi na zimno i na gorąco. Podejścia te polegały na układaniu cienkich fornirów z drewna na ramie i nasycaniu każdej warstwy klejem. Wysokowydajne kleje na bazie mocznika opracowane dla producentów samolotów były szeroko stosowane w nowej technice formowania kadłubów łodzi - zazwyczaj do Łodzie PT. Niektóre kleje wymagały pieczenia w piecu w celu utwardzenia i opracowano formowane na gorąco kadłuby, chociaż istniały ograniczenia wielkości związane z dostępem do pieców przemysłowych.

Od lat 50. XX wieku żywice poliestrowe i winyloestrowe ulegały ciągłej poprawie, a TWS stało się najbardziej rozpowszechnionym kompozytem stosowanym w budowie łodzi. Stosuje się go również w przemyśle stoczniowym, zwykle w przypadku trałowców, którzy potrzebują kadłubów niemagnetycznych. Problemy osmotyczne, na które cierpiały łodzie wczesnej generacji, należą już do przeszłości w przypadku nowoczesnych związków epoksydowych. W 21^św wiek, wielkość produkcji łodzi z TWS odbywa się po pełnym procesie produkcji przemysłowej.

Techniki formowania drewna / żywicy epoksydowej są nadal w użyciu, zwykle do wiosłowania skifów. Inne kompozyty drewno / klej ewoluowały od czasu wprowadzenia wysokowydajnych żywic epoksydowych. Deskowanie listew jest jedną z takich popularnych technik budowy łodzi domowych: listwy drewniane (zazwyczaj cedrowe) układa się wzdłuż ramy i pokrywają żywicą epoksydową. Ta prosta konstrukcja oferuje tanią i mocną konstrukcję z uczciwym wykończeniem, łatwo osiągalnym przez amatora.

Wzmocnienie włóknem aramidowym na wiodącym etapie budowy łodzi wzmacnia kluczowe obszary żaglówek, takie jak sekcje dziobu i stępki. Włókno aramidowe zapewnia również lepszą amortyzację wstrząsów. Włókno węglowe maszty są coraz powszechniejsze, ponieważ oferują znaczne korzyści w zakresie wydajności i stabilności statku.

Żaglówki wykorzystują również kompozyty w swojej konstrukcji żagla, z taśmą z włókna węglowego lub z włókna szklanego, oferując elastyczną, ale stabilną wymiarowo matrycę, na której laminowana jest syntetyczna tkanina żaglowa.

Włókno węglowe ma również inne zastosowania morskie - na przykład do listew wewnętrznych o wysokiej wytrzymałości i mebli na super jachtach.

Koszty włókna węglowego spadają wraz ze wzrostem wielkości produkcji, więc dostępność blachy z włókna węglowego (i innych profili) prawdopodobnie stanie się bardziej powszechna w produkcji łodzi.

Inżynieria materiałowa i technologia kompozytów szybko się rozwijają, a nowe kompozyty obejmują nanorurki węglowe i mieszaniny epoksydowe. Niedawno niewielki okręt morski z kadłubem zbudowanym z nanorurek węglowych został dostarczony jako projekt koncepcyjny.

Lekkość, wytrzymałość, trwałość i łatwość produkcji oznaczają, że kompozyty będą odgrywać coraz większą rolę w budowie łodzi. Pomimo wszystkich nowych kompozytów, Wzmocnione włóknami kompozyty polimerowe pozostaną tu na wiele lat, choć z pewnością będzie współpracować z innymi egzotycznymi kompozytami.