Композиты в судостроении

Автор: Ю.В. Костылев

Использование композитов в судостроении началось значительно раньше других отраслей – с конца 40-х годов XX века, т.е. практически с начала промышленного выпуска компонентов стеклопластика. Побудительным моментом в данном случае явились эксплуатационные свойства композиционных материалов: коррозионная стойкость и простота ремонта. Дальше научились использовать и конструкционные преимущества: высокие удельные механические характеристики, возможность их регулирования, замена нескольких деталей одной, т.е. уменьшение узлов соединения, что в условиях герметичности особенно актуально, и технологических: возможность изготовления сложных форм, исключение операции покраски при введении пигмента в связующее. Кроме того современные конструкции морского судостроения, как правило, в 2 раза легче стальных, что позволяет соответственно сократить расход топлива или увеличить грузоподъемность (водоизмещение) судна.

Главным (определяющим) свойством композитов в судостроении является его взаимоотношение с водой, т.е. изменение свойств композита под действием воды (особенно морской). Дело в том, что в течение 1-2 месяцев полимер поглощает (абсорбирует) воду, которая действует как пластификатор и снижает механические характеристики на 10÷15 %. Поэтому здесь принципиально важно получить композит максимальной плотности, обеспечить минимальное количество пор и микротрещин, а стеклонаполнитель заменить на базальт, водопоглащение которого в десятки раз меньше чем у «стекла».

В основном стекло и углепластики используются для строительства прогулочных и гоночных яхт, рыболовецких траулеров длиной 15-30 м, катеров, яликов, шлюпок, водных велосипедов и гидроциклов. Известны только два примера использования композитов для строительства более крупных судов: английский минный тральщик «Гильтон» длиной 46,7 м., и российский тральщик «Александрит» длиной более 70 м. Здесь используются уникальные свойства стеклопластика: радиопрозрачность и неспособность намагничиваться. Кроме этого стеклопластики все чаще используются для вспомогательного оборудования и надстроек: рубки, резервуары для питьевой воды и особенно топлива, трубопроводы вентиляции, наружные крышки люков (снижение массы), перегородки, обтекатели антенн, рангоут парусных судов, в виде заполненных поплавков используются: буйки, бакены, понтоны, спасательные плоты.

Получило широкое распространение использование композитов в основном стеклоуглепластиков, в рангоуте гоночных яхт, т.к. помимо снижения веса высокие ф.м.х. позволяют вместо классической (закрепленной вантами) мачты использовать свободностоящую. Такая мачта, прогибаясь при порыве ветра, сбрасывает воздушный поток, снижая центр давления ветра, тем самым уменьшает крен яхты. Мачты из композита значительно тоньше деревянных, что значительно уменьшает затенение паруса.

Весьма перспективным является использование углепластиков в подводных аппаратах. Детали внешней обвязки, не работающие на внешнее давление, могут быть использованы без особых проблем с учетом потерь ф.м.х. в морской воде. При использовании же композита в силовых деталях аппаратов, работающих на большой глубине, необходимо решить вопрос герметизации стыков композита с другими материалами (металлами).