|
Композит PVC Sandwich |
Алюминий |
|
Поглощение энергии В случае если обшивке из PVC наносится повреждение, то будет иметь место всего лишь деформация местного характера, возможно частичное отделение ламината. Серьёзная степень повреждения никоим образом не влияет на целостность всего корпуса, не распространяясь за границы поврежденного участка. |
Незначительное поглощение энергии Повреждение не только сказывается на панели, но может привести к деформации опорных конструкций (шпангоутов). Это может сказаться на целостности всей структуры и привести к разбалансировке судна. Как следствие, долговременный и дорогой ремонт. |
|
Склонность к разрушению Пробоина в корпусе может стать причиной течи. Но в случае разрушения только внешнего слоя сердцевина станет преградой, защищающей внутренний. Примечательно, что в случае разрыва внешнего слоя и нарушения жесткости плиты, внутренний слой способен компенсировать пространство при попадании инородных тел. То есть являет собой гибкую перепонку. Поврежденная структура панели не требует сиюминутного ремонта. Его можно провести позже в специальных условиях. |
Склонность к разрушению Незначительная пробоина может привести не только к возникновению течи, но и стать причиной затопления всего ховеркарфта. Любое повреждение алюминиевой структуры требует обязательного ремонта, чего не скажешь о FRP/Sandwich. |
|
Конструкция гомогенного (однородного) типа Транспортировка комплектующих, необходимых для монтажа FRP/Sandwich, осуществляется в виде смол и стекломатериалов (рулоны). В процессе изготовления конструкция твердеет целиком, что практически исключает наличие стыков и соединений с большим напряжением, добавляя прочности обшивке.
Правильно составленная конструкция способна минимизировать количество стыков (в неизбежных местах), причём находиться они будут в местах некритичного напряжения. К тому же, комплектующие этого типа не испытывают усталости в отличие от металлов. Эта особенность сводит к нулю вероятность деформации всей структуры по причине поврежденной ходовой судна или в случае, когда имеют место систематические воздействия циклического характера. |
Конструкция неоднородного типа Доставляемый алюминий обычно бывает в виде листов или в прессованном виде. Следовательно, здесь нужно говорить об определенном количестве обязательных стыков и изгибов. Соединение этих двух явлений приводит к образованию напряжений локального характера. Конечным итогом систематических нагрузок циклического характера (вибрация корпуса) и усталости металла могут стать деформация оболочки, а также разрушение соединений. Соединения, полученные в результате сварных операций, ещё больше локализуют участки повышенного напряжения, при этом вся конструкция теряет в прочности. Осознавая этот факт, конструкторы обычно используют дополнительные материалы, увеличивая этим вес судна и стоимость.
Для комбинативных частей конструкции, состоящих из прессованных секций, а также скрученных листов характерен низкий уровень устойчивости и усталости в силу их состава. |
|
Ремонт Деформированные панели FRP/Sandwich легко могут быть отремонтированы рабочими или экипажем судна. Содержание набора инструментов, необходимого для не очень серьезного ремонта, необременительно. Набор полностью автономен и не требует дополнительных затрат электрической и другой энергии. |
Ремонт Алюминиевые конструкции могут быть отремонтированы только специализированным персоналом и только в специальных условиях. Походный ремонт в этом случае неэффективен. Серьезное повреждение ведет к разбалансировке всей конструкции и демонтажу ховеркрафта. Вплоть до полной замены обшивки.
|
|
Панель высокой жесткости Сэндвич-структура характеризуется довольно значительной толщиной своих секций. Отсюда вытекают более низкие требования к каркасу конструкции. Полученное свободное пространство облегчает уход за ними. |
Панель низкой жесткости Алюминиевая панель относительно нетолстая и поэтому нежесткая. Этот вопрос решается установкой внутреннего подкрепления или увеличением локальной жесткости. В результате имеем уменьшенные размеры внутреннего пространства, затрудняющие ремонт и уход за панелями. |
|
Подверженность коррозии Комплектующие материалы ховеркрафтов Airlift Hovercraft не подвержены коррозии. Те поверхности, которые ощущают на себе воздействие воды, имеют в своей основе винилэстеровые и эпоксидные смолы, которые не дают течи. Причем внешние слои покрыты, как правило, двойным слоем краски из полиуретана. На сегодняшний день это самая надежная и практически непроницаемая краска. |
Подверженность коррозии Алюминий, изготавливаемый специально для использования в морских условиях, увы, подвержен коррозии. Следовательно, он подлежит систематическим проверкам на предмет ее наличия. Для алюминиевых корпусов ховеркрафтов используют довольно тонкие листы и полотна. Поэтому коррозия может в течение всего лишь нескольких недель оказать пагубное воздействие на весь ховеркрафт. Среди наиболее распространенных проблем выделяют:
|
|
Высококачественный ламинат Включение в структуру конструкции на базовом уровне ламината объясняется возможностью придания определенным участкам специфических свойств. К подобным участкам, испытывающим специфические нагрузки, обычно относят места экипажа, машинное отделение и пассажирские места. Кевлар используется в том случае, если обшивке необходимо придать свойства брони. Для участков, которые испытывают особые нагрузки (например, оружейные стойки) использование таких материалов обусловлено тем, что большая часть высвобождаемой энергии поглощается материалом, который способен прогибаться вокруг зоны нанесения удара. Освобождая тем самым структуру основной конструкции от нагрузок. Благодаря этому можно говорить об уменьшении общего веса, увеличении эластичности структуры, и, как итог, увеличении объёмов полезной нагрузки, а также упрощении процедуры ухода и обслуживания. |
Метод низкотехнологичного характера Алюминиевые листы и формы производятся четко регламентированной толщины. Понятно, что их усиление обеспечивается дублирующими накладками и, конечно же, включением в структуру алюминиевой плиты дополнительного материала, способного поглощать энергию. Это сложный и трудоемкий процесс, связанный к тому же с увеличением веса и стоимости конструкции. Результаты проектных разработок опор, например, оружейных, должны стремиться к сохранению их целостности под влиянием ударных волн и нагрузок: ведь подверженность алюминия усталости гораздо выше, нежели у композитов. Достигается прочность за счёт уменьшения полезной нагрузки и увеличения общего веса судна. |
|
Цена постройки Стоимость композитных материалов класса FRP выше, чем стоимость алюминиевых конструкций. Понятно, что корпуса, изготовленные из дешевых композитов, будут весить больше и будут не такими прочными. Факт, что качественные композиты никогда не сравнятся по своим характеристикам с более дешевыми, серийными материалами. Главной особенностью контроля над качеством композита является человеческий фактор: качество конечного продукта будет зависеть от квалификации работников, которые работают с материалом (обычно пребывает в виде рулонов). А это, согласитесь, вопрос неоднозначный. Но на предприятиях, которые работают с дорогими и качественными композитами (теми, что используются при производстве ховеркрафтов), существует жесткая система контроля на рабочих местах, что исключает возможность получения некачественной продукции на выходе. |
Цена постройки Алюминий обойдется дешевле, чем композитные материалы. Здесь не требуется контроля над качеством производимых листов, форм и т. д.: эта функция возлагается на производителя алюминия. Обязательно заметим, что недорогие конструкции класса FRP по качеству заметно хуже, чем серьезные алюминиевые проекты. Вообще, подобный вид недорогих FRP композитов (полученных при помощи распыления ровинга и специальной смолы в хаотичном порядке) уступает добротным алюминиевым аналогам практически по всем показателям. |
|
Хорошая звукоизоляция Здесь необходимо вернуться к естественной эластичности и к способности поглощения энергии материалами FRP/Sandwich. Эти свойства способны свести к минимуму уровень шума, проникающего через корпус. Сама структура композитов не пропускает шум машинного отделения. |
Недостаточная звукоизоляция Алюминий не обладает хорошей поглощаемостью энергии и поэтому является хорошим проводником шумов, что приводит к утомляемости экипажа судна сверх допустимой нормы. Любые попытки изоляции приводят лишь к увеличению веса и уменьшению полезной площади. В условиях же тропического климата изоляция способна впитывать влагу, и это чревато дополнительным весом и возможной коррозией. |
|
Свобода дизайнерской мысли Благодаря однородности структуры систем FRP/Sandwich, имеются широкие возможности для воплощения в жизнь дизайнерских инноваций и разработок: форма, размещение поддерживающих материалов. Другими словами, каждая отдельная панель обладает устойчивостью и прочностью, необходимыми для возможных нагрузок на нее. Благодаря этому конструкция получается сбалансированной и рациональной. Ненужные материалы не используются, обеспечивается оптимальное сочетание характеристик конструкции, минимизируется вес, то есть увеличивается коэффициент полезной нагрузки судна и остальных не менее важных ховерткрафтных характеристик. |
Ограниченность дизайна Всевозможные формы, в которых может находиться алюминий, подлежат четкой стандартизации и имеют строго фиксированный размер. Толщина каждой отдельной плиты должна быть настолько большой, насколько это необходимо для самого нагруженного участка. Это означает, что ненагруженные до этого уровня участки будут иметь лишнюю толщину. Плюс к этому возможна ситуация, когда необходимость общей прочности панели потребует толщины большей, чем требуется для соответствия требованиям жесткости. Как раз это условие потребует компромиссного решения разногласий между эффективностью конструкции и ее дизайном. Даже самой удачно спроектированной алюминиевой конструкции не под силу тягаться с жесткостью и прочностью конструкций FRP/ Sandwich.В частности, ховеркрафты Airlift-Hovercraft используют именно такие композитные материалы. |
|
Теплопроводность Каждая из плит FRP/Sandwich являет собой изолятор. Следовательно, их способность проводить тепло гораздо ниже, чем у алюминиевых аналогов. Это очень важно для корпусной части ховеркрафта: затраты энергии на обогрев/охлаждение кабины заметно уменьшаются. Как следствие, здесь выделяют потребность в кондиционере гораздо меньшего объема. Отсюда вытекает экономия по весу, а также по энергопотреблению, что в конечном итоге характеризует ховеркрафты самым положительным образом. |
Теплопроводность Алюминий отлично проводит тепло. Данная особенность в контексте обогрева/охлаждения корпуса ховеркрафта выглядит скорее негативной. Ведь в этом случае придется прибегнуть к использованию дополнительной теплоизоляции или кондиционера, чтобы справиться с объемами тепла, которое поступает из машинного отделения или через крышу кабины. Понятно, что это увеличит общий вес и уменьшит скорость передвижения ховеркрафта (часть мощности будет использована кондиционером, например). В свою очередь, это негативно отразится на комфортабельности пассажирских мест и на ховеркрафте в целом. |
|
Обзор Производители морской и авиационной транспортной техники знакомы с потрясающими достоинствами FRP/Sandwich не понаслышке. Популярность и распространенность данных конструкций постепенно набирают обороты. Происходит это неспешно, так как подобное производство требует, во-первых, строжайшего контроля, а во-вторых, внедрение новых разработок в серийное производство требует определенных усилий и времени.
Презентация не дает возможности в полной мере раскрыть и продемонстрировать потенциальным клиентам все преимущества системы конструкций, а без них довольно трудно убедить возможного заказчика, который видит всего лишь красивые картинки и сухие технические выкладки. Хотя в обычной жизни достаточно беглого взгляда на яхту или качественно исполненное гоночное судно, чтобы увидеть, что профессионалы отдают предпочтения описываемой системе композитов в силу их прочности и устойчивости.
Суммарная стоимость расходных материалов, проводимых работ и соответствующего контроля дают довольно высокую себестоимость. Однако, распределив эту сумму на весь срок эксплуатации продукта, становится очевидна выгодность системы: меньший вес и повышенная устойчивость к износу. Использование ховеркрафта базируется на двух принципах: объем полезной нагрузки и возможное уменьшение потребляемой машиной мощности. Эти факторы оказывают серьезное влияние и на общую стоимость эксплуатации системы, и на капитальные затраты, и на общие характеристики (например, ходовые). Экономия на весе конструкции высвобождает полезное пространство, которое можно использовать снова и снова.
Мы начали производить подобные конструкции в 1979 году, и до сегодняшнего дня не было зафиксировано случаев поломки. А это десятки тысяч часов эксплуатации, иногда в критических условиях при предельных нагрузках на систему конструкций. |
Обзор Использование такого металла, как алюминий, в судостроительной отрасли целесообразно и доказано временем. Он обладает своими характерными преимуществами и особенностями. Понятно, что каждая структура или конструкция имеет свою область применения. В том случае, если на сегодняшний день конструктор ховеркрафта не имеет возможности использовать при создании технологические достижения в области аэрокосмических разработок, то ему придется искать альтернативу, то есть алюминий. В ходе использования этого металла все же придется признать, что он далеко не на равных позициях с FRP/Sandwich-системами, касается ли это характеристик конструкции, или экономической выгоды, или экономии пространства и веса.
Практика свидетельствует, что системы конструкций авиационного типа в морской среде подвергаются разрушительному действию коррозии. Отсюда вытекает повышенная стоимость обслуживания во время эксплуатации. Например, при производстве паромов для перевозки пассажиров обычно используются улучшенные системы конструкций из алюминия. Созданные с их помощью суда не только выглядят гораздо прочнее и быстрее своих тяжелых стальных предшественников, но и являются таковыми. Доподлинно известно, что англичане - новаторы в области ховеркрафта - используют именно алюминиевые конструкции.
На примере ховеркрафтов Griffon и BHC AP1-88 видно, что их посредственные характеристики обусловлены именно использованием алюминия. Здесь можно упомянуть повышенный общий вес обшивки и лишний вес, который объясняется специфичностью алюминиевых конструкций.
Основные принципы авиационного подхода к конструкции могут быть продемонстрированы на примере устаревших представителей ховеркрафтов SRN 4 и SRN6. Обладая небольшим весом, они получились дорогостоящими при производстве и в процессе последующего обслуживания. Обязательно следует отметить, что ховеркрафт ABS-M10, будучи независимой британской разработкой, использует FRP/Sandwich-систему. Кстати говоря, этот ховеркрафт принадлежит к лучшим представителям своего класса. |
|
|
|