Facebook

Судостроение

Высокопрочные корпуса катеров и яхт

Индустрия

Судостроение — это одна из древнейших отраслей промышленности, которая пережила большую историю развития от Древнего Египта до современности. С развитием технологий изменялись материалы для судов: от плетёного каркаса, обтянутого кожей или корой, до современных высокопрочных композитных материалов из углеродного волокна.

Лёгкий корпус судна обеспечивает большую скорость и эффективный расход топлива

Преимущества применения углекомпозитов

В судостроении большое значение придаётся эксплуатационным характеристикам: лёгкости, прочности, жёсткости, стойкости к воздействию воды. Композиты на основе углеродного волокна позволяют создавать изделия, которые будут отвечать необходимым требованиям и способствовать сокращению расходов на обслуживания судна.

Основным преимуществом использования углепластика в судостроении является возможность создания крупногабаритных элементов с меньшим количеством узлов соединений. Это облегчает вес конструкции, повышает её жёсткость, а в некоторых случаях и прочность.

Преимущества композитных деталей на основе углеволокна в судостроении:

  • Весовое качество
  • Высокая прочность
  • Высокая коррозийная стойкость
  • Износостойкость
  • Высокие усталостные характеристики

Сравнительные характеристики углеволокна и других материалов

Тип волокна




Прочность при растяжении, МПа Модуль упругости при растяжении, ГПа Удлинение при разрыве, % Плотность, г/см3
Углеродное (на основе ПАН-прекурсора) высокопрочное со стандартным модулем 3500-5000 200-280 1,4-2,0 1,75-1,80
высокопрочное среднемодульное 4500-7000 280-325 1,7-2,1 1,73-1,81
высокомодульное 3500-5000 325-450 0,7-1,4 1,75-1,85
сверхвысокомодульное 2500-4000 450-600 0,7-1,0 1,85-1,95
Стеклянное E-стекло 2500-3800 70-75 4,5-4,7 2,5-2,7
S-стекло 4000-4500 80-90 5,0-5,3 2,5
Органическое Арамидное 3000-3600 60-180 2,4-3,6 1,45
Полиэтиленовое 200-3000 5-170 3-80 0,96
Стальное высокопрочное 1200-2800 200 3,5 7,8
нержавеющее 800-2000 190 3,0 7,8
Базальтовое 3000-4800 90-110 3,0 2,6-2,8
Борное 3500-4000 350-400 0,5-0,7 2,6

Применение


Надводные и подводные суда предполагают тяжёлые условия эксплуатации, т.к. данные конструкции постоянно подвергаются воздействию воды, солей и других минеральных веществ.

На сегодняшний день производятся катамараны и яхты, корпуса которых полностью состоят из углепластика. Такого вида судна производятся в России, Норвегии, Дании, Франции, Италии и других странах. Применение композита на основе углеродного волокна позволило снизить вес судна в среднем на 30-40%, улучшить ударную прочность не менее чем на 20%, повысить срок службы не менее чем на 50%.

Опыт

Чаще всего композитные материалы используют для производства небольших по размерам катеров и яхт. Такие судна имеют необычный внешний вид и небольшой вес, что позволяет экономить топливо.

Углепластик также используется и при строительстве более крупных объектов. Так, 143-метровый корпус самого большого парусного судна в мире «Яхта А» выполнен из стали со вставками из углеродного волокна (с целью облегчения веса). Три 100-метровые мачты полностью выполнены из углеволокна и претендуют на звание самых высоких отдельно стоящих объектов в мире, сделанных из композитных материалов.

Углеволоконные композиты позволяют снизить вес судна на 30-40%

Историческая справка

Углеродное волокно пришло в судостроение на смену стеклопластику, с которого в середине прошлого столетия началась история использования композитных материалов в отрасли.

Появление композитных материалов на основе углеродного волокна в 1961 г. изменило промышленность. Современные композиты — это отличная альтернатива традиционным материалам, они обладают отличными эксплуатационными и усталостными характеристиками, высокой химической и коррозионной стойкостью.

Вывод


Композитные материалы на основе углеродного волокна не так давно начали применяться в различных областях машиностроения и активно замещают традиционные строительные и конструкторские материалы.

Одной из задач современного судового машиностроения является снижение материалоёмкости при одновременной надёжности и коррозийной стойкости конструкций. Углепластик успешно справляется с этими задачами, делая суда более лёгкими, прочными и стойкими к воздействию воды.