Изготовление лодок из стеклопластика: Лодка из стеклопластика: проектирование и изготовление.

Лодка из стеклопластика: проектирование и изготовление.

+7 (918) 9916414 +7(938)50-20-430 AKUABOAT@MAIL.RU alexz813

Стеклопластиковые лодки выступают отличной альтернативой надувным суднам, благодаря своей прочности. Изделия от AkuaBoat отличаются достойными характеристиками. Они изготавливаются по параметрам, необходимым заказчику, и в самые сжатые сроки. Лодки из стеклопластика уже давно появились на рынке подобных предложений, однако с течением времени процесс изготовления постоянно совершенствовался. В результате судна приобретали более прочные борта и новые эксплуатационные характеристики. Лодки и катера, построенные на основе современных технологий во многом превосходят своих предшественников прошлого столетия.

Изделие состоит из нескольких, различных по характеристикам, материалов:

• Полимеризационная смола для связки;во
• Эластичная стеклоткань, которая принимает любые, сложные формы;
• Фанера, устойчивая к влаге.

Эти материалы идеально дополняют друг друга, образуя в итоге сверхпрочный корпус стеклопластиковой лодки.

Проектирование

Перед изготовлением судна, необходимо составить чертежи. Этот процесс тщательно согласовывается с заказчиком, оговариваются все детали. После утверждения проекта изготавливается корпус. При проектировке учитывается жесткость материала, берется во внимание, что дно должны быть идеально ровными для предотвращения ухудшения ходовых качеств лодки из стеклопластика на воде.

Требования к конструкции

Универсальность стеклопластика позволяет производить из него прочные и легкие изделия. Стеклопластиковые лодки для качественной эксплуатации должны иметь максимально жесткий корпус. Нельзя также допускать скапливания воздуха между стеклотканью, поэтому ее наносят равномерно в 5-6 слоев и тщательно разглаживают, удаляя воздух между слоями.

Процесс изготовления лодки из стеклопластика

Армированный материал и полиэфирная смола создают декоративно-защитный корпус судна. Этому предшествуют несколько этапов процесса:

• Обработка матрицы спецсредством, которое не допускает прилипания к ней смолы.
• Подготовка стеклоткани и раскройка ее в соответствии с необходимыми размерами.
• Нанесение на матрицу слоев стеклопластика и связующего вещества по очереди, и формирование корпуса будущего изделия.
• Чтобы усилить корпус стеклопластиковой лодки, набирается силовой набор из продольных жестких конструкций и шпангоутов.
• Монтаж пола проходит при помощи влагостойкой фанеры и нескольких слоев стеклопластика.
• Лодка из стеклопластика извлекается из матрицы и шлифуется. Корпус судна окрашивается.

Преимущества и недостатки стеклопластиковых лодок

• Можно изготовить судно любой конфигурации. Таким образом можно усилить ходовые качества стеклопластиковой лодки, ее скорость, управляемость и сократить затраты на топливо.
• Такие судна ударопрочные и не боятся перепадов температур.
• Дно изделия устойчиво к истиранию.
• Легкая ремонтопригодность.
• Лодка из стеклопластика не боится проколов, как ее надувная «сестра». Герметичные блоки плавучести делает ее не потопляемой.

Преимущества сотрудничества с компанией AkuaBoat

Компания AkuaBoat занимается изготовлением лодок из стеклопластика в Краснодаре и Ростове-на-Дону уже не первый год. У заказчиков есть возможность не только получить высококачественное изделие, изготовленное по необходимым параметрам, но и докомплектовать его. Мы установим радиолокационные станции, эхолоты, оснащение для троллинговой рыбалки.

Почему с нами выгодно:

• Учитываются все пожелания заказчика;
• Лодка из стеклопластика будет изготовлена в оговоренные сроки;
• Гибкая ценовая политика;
• Большой опыт работы в профильной сфере;
• Обязательное тестирование стеклопластиковой лодки перед сдачей в эксплуатацию.

Производство судов нашими специалистами проходит в соответствии со всеми технологическими требованиями и заявленными нормами. Грамотный уход и профилактический ремонт изделия из стеклопластика станет гарантом его долговечности.

Стеклопластиковая лодка своими руками: как правильно сделать?

Лодка из стеклопластика завоевала популярность своей долговечностью и надежностью. Стеклопластик обладает рядом значимых преимуществ перед другими материалами. Собрать судно можно быстро и без особых затрат. Лодка из стеклопластика своими руками – бюджетный и достойный вариант для поездок на рыбалку.

Содержание

• 1 Предназначение и поэтапное изготовление
  • 1.1 Материалы и чертеж
  • 1.2 Матрица
  • 1.3 Покрытие гелькоута
  • 1.4 Изготовление корпуса
  • 1.5 Силовой каркас и пол
  • 1.6 Завершающий этап
• 2 Ремонт
  • 2.1 Устранение повреждений

Предназначение и поэтапное изготовление

Пластиковое маломерное судно предназначено преимущественно для рыбалки. Его можно также использовать для водного туризма, спортивного направления. Условия эксплуатации лодки на воде: волна не более 60 см высотой, сила ветра – до 4 баллов по десятибалльной шкале. Судно из стеклопластика – это прекрасная альтернатива надувным лодкам.

На первом месте среди плюсов стоит прочность, которая превосходит данный показатель алюминиевой лодки того же класса. Такое судно прослужит долго, при должном уходе – до 20 лет.
Корпус из стеклопластика имеет отличную гидродинамику и форму, обладает высокими физико-химическими свойствами. Ремонт вполне осуществим своими руками. Одним из наиболее важных преимуществ пластиковой лодки является возможность ее изготовления в соответствии со своими желаниями.

Стеклопластик – единственный материал, позволяющий самому создать форму любой сложности. Самостоятельное конструирование днища дает возможность оснастить его реданами любой конфигурации. Можно добиться максимальной эффективности ходовых качеств судна, расположив реданы в наиболее подходящих местах. Кроме того, по дизайну самодельная лодка будет отражением характера ее владельца.

Существует метод изготовления самодельной лодки из фанеры и стеклопластика, когда пластик используется лишь для наружного покрытия лодки. Но эта технология не оправдывает себя. Лежащий под пластиком слой фанеры быстро набирает влагу, что увеличивает вес судна. Происходит быстрое разрушение фанеры из-за воздействия микроорганизмов и процесса расслоения, ведь по прочности фанера значительно уступает пластику.

Как сделать лодку? Аккуратно соблюдая все правила, даже новичок сможет осуществить эту задачу. Технологический процесс простой и бюджетный. Корпус судна создается за счет пропитанного полимерным составом армирующего наполнителя.

Материалы и чертеж

Сырьевые материалы, используемые в качестве армирующего наполнителя при изготовлении каркаса:

• основа корпуса, борта – ровинговые стеклоткани TP-07, TP-03, TP-056;
• локальное укрепление отдельно взятых участков – конструкционные стеклоткани T-11, T-13.

Стеклоткань бывает разных видов по типу плетения, размеру нитей. В основном выбирают «косое» или сатиновое плетение. Нити должны быть витыми. Продается материал в виде листов, рулонов, ленты.

Стеклоткань продается пропитанной жирным составом. Чтобы ткань лучше пропитывалась связующим, замасливатель следует удалить при помощи бензина, уайт-спирита или ацетона. Обезжиренную ткань просушивают около 2-4-х часов на воздухе.

Для склеивания армирующего материала понадобится смола. В отрасли судостроения используется три разновидности смол: эпоксидные, винилэфирные, полиэфирные. Наиболее важные характеристики смол при строительстве стеклопластиковой лодки из любого типа волокна – это адгезия и пропитываемость.

Дешевым вариантом является использование полиэфирной смолы, позволяющей создать цельный элемент из стеклопластика за одну операцию. Можно применить смолу TM Ashland. Для создания декоративного, с защитными свойствами покрытия корпуса, понадобится гелькоут. Также потребуется фанера толщиной не менее 1,2 см, обладающая влагостойкостью.

Изготовление лодки невозможно без наличия грамотного чертежа. Проектирование будущего плавсредства можно осуществить с помощью программы Автокад. Сначала создается 3D модель, затем схемы шпангоутов, выкроек. Готовые чертежи берутся на специализированных сайтах, в интернете. Теперь можно начинать делать стеклопластиковую лодку своими руками.

Матрица

Непосредственно производственный процесс изготовления стеклопластиковой лодки своими руками начинается с постройки матрицы. Сначала изготавливается каркас, на который крепятся шпангоуты. Далее их следует обить двенадцатимиллиметровой фанерой, стараясь добиться как можно более ровной поверхности. Края лодки делают более жесткими, для бортов применяют двойной слой фанеры.

Теперь необходимо долго и тщательно выравнивать борта с использованием полиэфирной шпатлевки. Нужно исключить все погрешности, чтобы конструкция лодки была устойчивой. Можно работать специальными шпателями-шаблонами.

На этапе выравнивания матрицы можно предусмотреть такую важную деталь лодки, как киль. Он обеспечивает ровное движение весельной или моторной лодки, исключая вертлявость. Изготовленный из дерева самодельный киль заливают полиэфирной смолой.

Посредством разметки выявляют все погрешности построенной матрицы. Наждачкой выравнивают и зачищают края, придавая будущему судну симметричность. Готовая очищенная от грязи форма обезжиривается, на нее наносится антиадгезионный состав в 4 слоя. Он необходим в качестве разделителя, не допускающего прилипания смолы к поверхности формы.

Покрытие гелькоута

После высыхания восковой прослойки наносится гелькоут, который является внешней поверхностью лодки. Это ответственный момент, от которого зависит внешний вид судна. Гелькоут обеспечивает защиту от царапин, ультрафиолета, потертостей. Наносить его нужно, добиваясь равномерного покрытия, избегая пузырьков и потеков. Теперь можно приступать к укладке раскроенных деталей на полностью высохший слой гелькоута.

Изготовление корпуса

Раскрой ткани осуществляется отрезанием полотен, соответствующих длине корпуса. Полотна для укладывания вдоль ватерлинии и киля, не должны иметь стыков. Если произойдет удар о препятствие, то материал в этом месте способен задраться, а затем отслоиться. Следует оставлять припуски при раскрое по кромкам для укладывания внакрой. Чтобы сшить куски стеклоткани для получения необходимой длины, можно использовать стеклянные нитки, выдернутые из кромки материала, либо пропитанные олифой льняные.

Слой стекловолокна равномерно покрывается связующей полимерной смолой. Для этого рекомендуется пользоваться прикаточным валиком. Пузырьков воздуха необходимо избегать, так как оставшиеся в некоторых местах пустоты ослабляют конструкцию. Далее укладывается следующий слой стеклоткани по аналогичной схеме. Можно наносить до пяти слоев стеклопластика. Для получения более красивого верхнего слоя рекомендуется использовать специальный «верхний» стеклопластик.

Силовой каркас и пол

Чтобы усилить корпус необходимо проложить три деревянных бруска вдоль формы, которые затем покрывают двумя слоями стекловолокна. Монтаж шпангоутов производят через каждые 30 см, также нанося на них стеклоткань.

Необходимо создать двойное герметичное дно, делающее лодку непотопляемой даже в случае переворачивания. Пол обшивается фанерными листами с влагостойкими свойствами. Готовый пол покрывается парой слоев из армирующей ткани, с обязательной пропиткой полимерной смолой. Составу дают полностью высохнуть.

Завершающий этап

Остается извлечь готовую лодку из формы, обрезать припуски, зашлифовать поверхность, смонтировать крышу и брус для защиты бортов. Можно сделать также дополнительные элементы: сидения, весельные крепления, ящички. Используя стеклопластик, своими руками можно изготовить любые необходимые аксессуары для судна. После этого приступают к покраске.

Аналогичным методом изготавливаются своими руками катера из стеклопластика. Конечно, чертеж и конструкция катера сложнее, чем лодки, и усилий потребуется больше. Зато стоимость самоделки обойдется вполовину меньше, чем такого же готового судна.

Ремонт

Ремонтировать катер из стеклопластика или лодку требуется при возникновении типовых повреждений:

• дефекты декоративного слоя;
• трещины в корпусе;
• пробоины и полупробоины;
• расхождение углов;
• раковины.

Основные материалы для ремонта: стеклоткань, эпоксидные смолы. Начиная ремонт, рекомендуется расположить поврежденное место ближе к горизонтальному уровню. Поверхность должна быть чистой, сухой, обезжиренной. Может потребоваться фен, технический или бытовой. Перед началом заделки дефектов стеклоткань необходимо обезжирить, прополоскав в растворителе, и хорошо высушить.

При аварийном ремонте не стоит сушить ее над костром, так как образуется копоть. Перед укладкой на повреждение стеклоткань пропитывается в разведенном компаунде (полиэфирной или эпоксидной смоле), после чего отжимается протягиванием между двумя палками. Место ремонта нужно зачистить крупной шкуркой до стеклотканевого слоя, сделав его слегка махровым.

Устранение повреждений

Мелкие повреждения в виде царапин заделываются эпоксидной смолой без наполнителя или грунтом. Царапину сквозного типа убирают методом шпаклевания компаундом с наполнителем, после чего обработанное место остается зашлифовать и закрасить.

Мелкие трещины достаточно замазать эпоксидной смолой. Если треснул корпус, то с обеих сторон повреждения снимается декоративный слой до стеклоткани. После высушивания ее заполняют эпоксидной смолой. Для этого нажимают с каждой из сторон трещины, давая ей раскрыться, и промазывают. После этого края совмещают, фиксируют. Сверху, с обеих сторон, накладывают пропитанную компаундом полосу стеклоткани. После застывания место ремонта шлифуют, покрывают слоем смолы, снова шлифуют и красят.

Полупробоина характеризуется проломом с оставшимся куском пластика. Если пролом небольшой, то нужно вправить торчащий кусок. Для этого необходимо обработать компаундом все поверхности. При помощи упора и киянки кусок ставится на место, при этом с одной стороны образуется выпуклость, а с другой – вмятина. На выпуклое место укладывается стеклоткань с пропиткой, фиксируется грузом. После полимеризации полупробоина шпаклюется смолой с наполнителем. Дальнейшие действия, шлифовка – укладка пропитанного листа, повторяются дважды. Затем осуществляется шлифовка и покраска.

Пробоина заделывается с помощью пенопластового пуансона, желательно по внешним обводам. Из толстой стеклоткани делаются несколько заплат с допусками от 3 до 5 мм, так, чтобы толщина пакета соответствовала толщине корпуса. После установки пуансона вклеиваются заплаты. Алгоритм дальнейших действий тот же, что и в предыдущих случаях.

Расхождение углов устраняется аналогично заделке трещин, но берется стеклоткань в виде ленты. Раковина является самым неприятным видом повреждения. Иногда это дефект производства. Она может образоваться между слоями из-за попадания воды, которая распирает слои в зимнее время. Для ремонта понадобится вскрыть раковину, просверлив отверстие до попадания в полость.

Затем делается широкий разрез (до 5 мм) в месте ее наибольшего размера. Вскрытая полость просушивается феном, заполняется компаундом при помощи шприца. Обработанная раковина зажимается в пресс. Затем совершается привычный алгоритм шпаклевки, шлифовки и покраски.

Стеклопластик является прекрасным материалом для изготовления лодок и катеров, доступным в применении. Изготовленные своими руками стеклопластиковые лодки получаются долговечными и прочными, легкими в ремонте. Следует учитывать, что компоненты используемых в работе материалов не безопасны для здоровья. Необходимо работать в резиновых перчатках, защитных масках, очках, в хорошо проветриваемом месте.

Строительство лодок из стеклопластика: методы и проблемы

У каждого современного судостроителя есть свой собственный уникальный подход и процесс производства судов. Некоторые строители лодок используют дробилку из стекловолокна, чтобы построить корпус, в то время как другие просто отказываются. Возможно, самая большая разделительная линия в мире судостроения сосредоточена вокруг пистолета-измельчителя, который подает нити стекловолокна, кевлара или углеродного волокна через устройство, измельчает их на удобные куски, смешивает их со смолой и катализаторами и позволяет оператору распылять его в форму, чтобы построить то, что станет корпусом лодки.

Многие строители верят в это, в то время как другие воздерживаются от его использования и вместо этого вручную укладывают слои тщательно вырезанных листов плетеной стекловолоконной ткани и смачивают ее смолой. В обоих процессах рабочие используют небольшие валики, чтобы уложить материал ровно и устранить любые пузырьки, которые могут образоваться. Те, кто использует вакуумный процесс для доставки смолы, пропускают этот шаг, так как вакуум выдавливает любые пузырьки.

Фактор человеческой ошибки

Работа с дробилкой — это не та работа, которую строитель поручил бы новичку. Как правило, его оператор не зря является одним из самых квалифицированных рабочих на заводе. Если измельченная смесь нанесена слишком тонким слоем, корпус становится слабее, а последующие слои тканого ровинга могут «просвечиваться» или появляться под гелькоутом, который обычно одним из первых напыляется на форму корпуса при строительстве корпуса лодки. снаружи внутрь. Если измельченная смесь распыляется слишком толстым слоем, корпус будет весить слишком много, что может отрицательно повлиять на управляемость и производительность.

Кто использует отбивную в лейапе?

Производители, выпускающие большое количество лодок, любят пистолет-измельчитель, поскольку он позволяет быстро наносить стекловолокно и смолу за один шаг. Это делается не только на лодках начального уровня. Высококлассные строители, такие как Sea Ray, Everglades, Malibu и Ranger, и многие другие, используют измельчение в той или иной степени.

Everglades Boats, основанная покойным Бобом Догерти, новатором в отрасли, наиболее известным своей многолетней работой в Boston Whaler, впервые применила уникальный процесс строительства лодок под названием RAMCAP. Вместо обычного метода закачки жидкой пены в пустоты после установки палубы для плавучести и акустического демпфирования, Everglades создает прецизионные пенопластовые компоненты в своих собственных формах и размещает их поверх влажного слоя стекловолокна, который равномерно распыляется на поверхность. форма.

Пена, которую они используют, весит целых 6 фунтов на кубический фут вместо обычно используемого 2-фунтового материала и становится неотъемлемой частью конструкции корпуса. Затем пистолет-измельчитель используется для герметизации и приклеивания стекловолокна к пене. Затем надевается крышка палубы и помещается в вакуум на 24 часа, создавая невероятно прочный цельный корпус.
Такие строители, как Sea-Ray, Ranger и Malibu, используют пистолет-измельчитель для укладки первого слоя стекловолокна, чтобы рисунок ровинга не был виден под слоем гелькоута.

Смола и отвердители

Последующие слои тканого ровинга укладываются на место и пропитываются смолой и отвердителями для придания корпусу желаемой толщины. Дополнительные слои отбивной могут быть добавлены в дополнение к заполнителю, чтобы создать желаемую толщину корпуса. Chop легче наносить на такие участки, как углы и сложные контуры формы. Уложенная вручную ткань обычно разрезается на автоматизированном станке с ЧПУ в соответствии со строгими стандартами, и в вышеупомянутых труднодоступных местах у рабочих иногда может быть слишком много нахлеста, морщинистая ткань или недостаточное покрытие, что требует заплаты.

Чтобы убедиться, что подается надлежащее количество отбивной, производители, такие как Sea Ray, имеют цифровой дисплей, который показывает вес отбивной, которая выдается, чтобы оператор мог дозировать ее в соответствии со спецификациями для данного конкретного корпуса.

Технология вакуумной инфузии в судостроении

Некоторые компании по-разному решают проблему печати на тканых ровницах. В Bonadeo Boatworks, производящей рыбацкие лодки с подвесным мотором, такие как флагманская модель 45, весь корпус вручную выложен тканым ровингом, но для обшивки используется рубленый мат, который поставляется в широком рулоне и укладывается вручную. . Он производится и продается по весу на квадратный фут для использования в различных целях.

По словам Тони Бонадео, «нам это нравится, потому что материал ложится красиво и ровно». Бонадео использует технику вливания смолы для своих корпусов и более крупных частей, где все ламинаты выкладываются сухими, упаковываются в пакеты и помещаются в вакуум. Затем смола протягивается через стекловолокно и другие ламинаты, такие как кевлар и углеродное волокно. «Этот процесс дает ламинату лучшее соотношение смолы и ткани», — сказал Бонадео. «Это делает его легче и прочнее. Это требует большей предусмотрительности и стоит дороже, но результат того стоит».

Вверху: Кен Клинтон из компании Intrepid Powerboats объясняет процесс постройки лодок из стеклопластика. Фото: boats.com, Заводские пятницы.

The Intrepid Way: Изготовление высококачественных лодок на заказ

Еще один первоклассный производитель лодок на заказ, использующий технику ручной укладки с помощью вакуумной заливки, — компания Intrepid Powerboats, известная своим бескомпромиссным подходом к судостроению. «Мы начали делать это более 20 лет назад, — сказал президент Intrepid Кен Клинтон, — и это дает много преимуществ по сравнению с традиционным процессом ручной укладки. Проблема с тем, как мы это делали, заключается в том, что когда вы наносите смолу, излишки некуда девать; корпус лодки похож на чашу, и он просто сидит там. Теперь мы слегка приклеиваем каждый кусок ткани, вырезанный и промаркированный нашей машиной Eastman, и кладем его на место. Затем мы упаковываем его, помещаем в вакуум, и смола вытягивается. В этом процессе, если есть какие-то излишки, они удаляются вакуумом».

Проблемы со стекловолокном ручной укладки

По словам Клинтона, у корпусов, уложенных вручную, тоже есть свои потенциальные проблемы. «Важно, чтобы вы тренировали свои команды, чтобы они были последовательны, когда дело доходит до техники укладки всего материала. Вы не должны использовать слишком много клея между слоями, следите за нахлестами и будьте осторожны с тем, как вы обматываете тканью некоторые из более жестких форм в вашем инструменте».

Еще одна проблема, связанная с методом вакуумной инфузии, по словам Клинтона, заключается в том, что результаты трудно проверить впоследствии должным образом. «После того, как вливание завершено, у вас есть возможность только визуально осмотреть все, что выше ядра, что обращено к вам. Все, что находится под сердцевиной, невозможно увидеть из-за покрытой гелем поверхности с другой стороны. Именно это побудило меня пойти по пути инфракрасной инспекции. Нагревая деталь и просматривая ее с помощью инфракрасной камеры, вы можете увидеть различные плотности охлаждения с разной скоростью. Если под сердечником есть сухая ткань, которая не намокла, вы сможете увидеть ее камерой, потому что она менее плотная и охлаждается с другой скоростью, что позволяет вам понять, что есть проблема».

Вывод один: чтобы построить качественную лодку из стеклопластика, нужны отличные сотрудники и компании, которые хорошо платят своим сотрудникам. Создание хорошей рабочей среды и привитие культуры передового опыта дает строителям огромное преимущество в конкурентной борьбе, независимо от того, какие методы они используют.

Как строятся лодки | ЛодкаUS

Реклама

BoatUS исследует, как современные крупные судостроители используют новейшие технологии и успешно сочетают инновации с проверенными временем.

Роботы! Эти пятиосевые маршрутизаторы (выше) имеют точность до 1/8000 дюйма. В этой раскройной камере роботы вырезают отверстие для кормового привода — место, где точность и выравнивание имеют решающее значение. (Фото: Sea Ray)

Когда мы думаем о слове «технология», большинство из нас представляет сложные инновации, меняющие нашу жизнь. Но когда дело доходит до судостроения, хотя мы ценим новизну и инновации, в первую очередь мы требуем надежности и хорошей цены. Многие из крупнейших производителей лодок в Соединенных Штатах успешно внедряют передовые технологии в свои строительные операции, создавая новое поколение лодок, более современных, прочных и эффективных, чем их предшественники. Компания BoatUS решила, что пришло время приоткрыть завесу и посмотреть, как в наши дни современные крупномасштабные производственные предприятия строят лодки, используя все, начиная от 3D-проектов, материалов космической эры и даже роботов. Было несколько ведущих американских судостроителей, которых мы могли бы выбрать для изучения современных передовых строительных инноваций.

Но чтобы сделать наш выбор ясным, мы решили посетить крупнейшего производителя в Америке, чтобы узнать, как современные инновации сочетаются с проверенными и надежными технологиями, которые оттачивались более чем за семь десятилетий судостроения из композитных материалов.

Взгляд изнутри на одну крупную строительную компанию

Компания Sea Ray называет себя «крупнейшим в мире производителем» прогулочных лодок. Компания Sea Ray, основанная в 1959 году Корнелиусом Рэем, была пионером в строительстве лодок из пластика, армированного стекловолокном (FRP). В 1986 году корпорация Brunswick приобрела Sea Ray; В прошлом году Brunswick сообщил о продажах на сумму 3,8 миллиарда долларов, из которых 1,14 миллиарда долларов поступило от ее группы лодок, включая Bayliner, Meridian, Boston Whaler, а также производителей алюминиевых и понтонных лодок.

Автоматизированное производство (CAM) обеспечивает плавное соединение точных 3D-проектов с полностью сформированными деталями. В сегодняшних Sea Rays технология кроется в деталях — продуманные социальные пространства, элементы управления с помощью джойстика и более легкие конструкции. (Фото: Sea Ray)

Сегодня Sea Ray производит 40 моделей длиной от 19 до 65 футов на двух заводах: небольшие лодки возле озера Теллико, штат Теннесси, и большие лодки в Палм-Кост, Флорида. Brunswick также владеет производителем двигателей Mercury Marine, который обеспечивает половину продаж компании и оказывает техническую поддержку конструкторам Sea Ray.

Процесс проектирования

Компания Sea Ray выполняет большую часть своих проектных работ на своем заводе по разработке и проектированию продукции в Сайкс-Крик, на острове Мерритт, Флорида, где также создаются все инструменты. Многие крупные строители, такие как Brunswick, Beneteau и другие, проектируют лодки с помощью программного обеспечения в 3D, чтобы они могли видеть проблемы, находить решения и обеспечивать воспроизводимость и точность в процессе строительства еще до создания инструментов. Это изменило правила игры.

Быстрое прототипирование с помощью программного обеспечения CAD, CFD и FEA

«Двадцать лет назад, — сказал Рон Берман, вице-президент продуктового портфеля Sea Ray, — дизайнеры обычно начинали с эскизов на бумаге». Все ранние концептуальные проекты новой модели представляли собой 2D-наброски, нарисованные от руки. «Дизайнеры все еще делают наброски, — сказал он. «Вы не собираетесь заменять взаимодействие руки курсором, карандашом или ручкой. Но сейчас это делают на планшете, и все это в компьютере».

Дизайнеры Sea Ray при поддержке Mercury Marine создают форму корпуса с использованием цифровых инструментов CAD, CFD и FEA. После того, как форма корпуса разработана, пятиосевые фрезерные станки вырезают точную форму из полистирола или пенополиуретана. (Фото: Морской луч)

От первоначальной концепции до рабочих планов современные крупные проектировщики работают с тремя инструментами компьютерного проектирования: автоматизированным проектированием (CAD), вычислительной гидродинамикой (CFD) и анализом методом конечных элементов (FEA).

Иногда эти инструменты используются штатными дизайнерами строителя; иногда эта функция передается фирмам, специализирующимся на проектировании, анализе и создании «комплектов», из которых строятся лодки. Программное обеспечение САПР создает подробные трехмерные слои от начальной формы корпуса до внутренней планировки и установки систем. Точно настроенный уровень детализации может быть удивительным; в случае Sea Ray дизайн точно передает цвета и даже текстуры различных вариантов мебели и обивки каждой модели. Для производственного персонала проект передает точные прокладки для механических и бытовых систем, таких как жгуты проводов, сетевые кабели, воздуховоды и водопровод. Для владельца лодки постоянство и запись таких пробегов в руководстве по эксплуатации облегчают их отслеживание в дальнейшем.

Программное обеспечение CFD и FEA используется с 1960-х и 1970-х годов государственными космическими агентствами, а также авиационными, автомобильными и биомедицинскими компаниями. Но серийное судостроение — сравнительно небольшая отрасль, и, за некоторыми исключениями для высокопроизводительных работ по индивидуальному заказу, стоимость этих инструментов до недавнего времени делала их недоступными для судостроителей. Сегодняшние проектировщики Sea Ray могут поделиться мощностью CFD и FEA со своими коллегами из Brunswick из Mercury Marine. (См. нашу врезку, чтобы узнать, как Beneteau и Volvo объединили свой инновационный дизайн корпуса с современными силовыми установками.) Программы гидродинамики представляют движение воды и воздуха вокруг различных форм с разной скоростью; Программы FEA анализируют нагрузки на конструкции, поскольку они взаимодействуют с силами этих жидкостей. Все эти дорогостоящие вычислительные мощности означают, что благодаря цифровому моделированию вместо рисования и последующего создания физических прототипов вручную современные дизайнеры могут опробовать множество различных структур за значительно более короткие временные циклы. Скачок, скажем, в двигательной технике открывает новые возможности в конструкции корпуса.

Производство Объединяет новое с проверенным временем

После того, как дизайнеры создают базовые чертежи для новой лодки, используются программы CAD/CAM. CAM означает автоматизированное производство. В его основе лежит пятиосевой фрезерный станок с числовым программным управлением (ЧПУ), который может создавать практически любую сложную форму. На заводе Sea Ray в Sykes Creek работают три таких станка, которые автоматически фрезеруют шаблоны, из которых изготавливается вся оснастка.

Пятиосевой фрезерный станок с ЧПУ

Мастер (заглушка) – это охватываемая форма (в данном случае это легкообрабатываемый пенополистирол или пенополиуретан), из которой берется охватывающая оснастка (форма). Инструмент — это место, где укладываются отдельные детали из FRP. «Части» — это фактические корпуса, палубы, хард-топы, плавательные платформы и крышки люков, которые в собранном виде составляют каждую лодку. Используя этот процесс, если части не работают или не подходят друг к другу, или есть какой-то неожиданный сбой, относительно быстро и просто перенастроить его на компьютере, чтобы сделать его правильным.

Один из трех пятикоординатных фрезерных станков в Sykes Creek точно создает форму, которая станет «мастером». После обтекания вручную мастер представляет собой мужскую форму, из которой создается инструмент. Все новые корпуса укладываются внутри этой оснастки. (Фото: Sea Ray)

«Двадцать лет назад, — сказал Берман, — мы фрезеровали корпуса, палубы и большие детали, но изготавливали мелкие детали вручную. Сегодня мы фрезеруем все. гораздо более зрелые конструкции из стекловолокна». По оценкам Бермана, Sea Ray, вероятно, располагает четвертью мощностей по производству оснастки для судостроения в Северной Америке. Строители, масштабы которых не оправдывают вложений в фрезерные станки с ЧПУ, могут заключать контракты с компаниями, специализирующимися на инструментах: Marine Concepts, Symmetrix, Janicki и другими. Эксперт по композитам Ж. П. Мулинье (JP Mouligné) является старшим менеджером по работе с клиентами в компании Gurit, которая поставляет материалы и услуги производителям композитов в нескольких отраслях, включая судостроение. «Как тенденция, — сказал Мулинье, — мы видим, что все меньше компаний производят собственные инструменты».

Используя программы САПР, дизайнеры добиваются поразительной детализации: цветов и текстур обивки и мебели, точной прокладки шлангов и проводов, детальной установки систем. Эти инструкции отправляются непосредственно на фрезерные станки с ЧПУ для создания деталей, из которых собирается окончательная лодка. (Фото: Sea Ray)

Если вы когда-либо владели или работали на лодке, у которой левый и правый борта несимметричны, вы можете оценить точность мастера фрезерования с ЧПУ, который создает ящики и люки, которые хорошо подходят друг к другу, силовой привод, который выравнивается, и двери, которые открываются и закрываются без заедания. Тот же рабочий процесс применим к мебели для лодки. Дизайнер создает шкаф для холодильной установки, в том числе с учетом шпона, толщины и способов крепления. Затем приходят проектировщики сантехники и электрики, чтобы проложить шланги и провода. Когда модель готова, она превращается в цифровые файлы ЧПУ, которые отправляются на фрезерный станок.

«И затем, — сказал Берман из Sea Ray, — первый набор деталей можно точно вырезать с помощью фрезера вместо рулетки и пилы», что устраняет риск «Пятничной лодки» несоответствия деталей, которые могли быть собраны кем-то, кто имел плохой день.

Армированный стекловолокном пластик ручной укладки

Судостроение из композитных материалов — это технология, которой уже 75 лет. Стекловолокно впервые появилось в 1931 году. DuPont создала полиэфирную смолу в 1936 году. В 1941 году была построена первая современная композитная лодка. Методы строительства FRP стали стандартом во все больших масштабах в 1960-х годах. Определенные основные материалы и приемы составили технологию, в которой строители выработали доверие. К ним относятся стекловолокно и полиэфирные смолы, укладываемые вручную в открытую форму. Но прогрессивные строители внедрили дополнительные инновации в технику и новые материалы.

Виниловый эфир, сердцевина из вспененного ПВХ, углеродное волокно

Вот пример, когда современные строители используют несколько более новые материалы и методы, которые вытесняют старые. Компания Sea Ray перешла на винилэфирную смолу — технологию 1980-х годов, более дорогую, чем полиэфирная смола 1940-х годов — для внешних слоев корпуса, потому что она лучше противостоит осмотическому вздутию. В сегодняшних Sea Rays сердцевина из вспененного ПВХ (технология начала 1970-х) заменяет сердцевину из бальзы (технология конца 1950-х), поскольку сердцевина из пенопласта лучше противостоит миграции воды и расслаиванию, чем бальза. Sea Ray недавно внедрила углеродное волокно в ламинат для некоторых своих больших жестких крыш, сделав конструкцию настолько жесткой, что строитель может отказаться от опор из нержавеющей стали, что значительно снизит вес. Это дает его лодкам более низкий центр тяжести и, следовательно, более комфортную езду. В 19В 94 году компания Hinckley в штате Мэн начала использовать кевлар в своих первых корпусах лодок для пикника; линия Talaria десятилетней давности включает углеродное волокно — для большей прочности и меньшего веса, следовательно, для лучшей производительности.

Высококлассные строители, такие как Scout в Южной Каролине и MJM (Boston Boatworks) в Массачусетсе, а также специализированные магазины премиум-класса строят из эпоксидной смолы, смолы, свойства которой еще лучше, чем у винилэфира с точки зрения прочности, веса, сохранения цвета. , а также устойчивость к проникновению воды.

Инфузия смолы и перенос смолы

Подавляющее большинство современных плавучих лодок из композитных материалов было построено методом ручной укладки. Этот метод поставил перед строителями две проблемы: он выделяет в воздух токсичные соединения, а в деталях может быть слишком много или слишком мало смолы. Слишком много делает его тяжелее, чем необходимо для необходимой прочности; слишком мало делает его слишком слабым. Но ручная укладка может быть выполнена относительно быстро, что важно для строителей, которые выпускают много лодок в день. Однако сегодняшние новые технологии «закрытого формования», хотя изначально более трудоемкие и дорогие, минимизируют количество смолы в ламинате и более тщательно и равномерно распределяют смолу по ламинату, тем самым делая корпус более легким и прочным. Согласно JP Mouligné, компания Tillotson-Pearson Inc. из Род-Айленда залила первый корпус в начале 99-го.0s, парусник Сандер 56. Среди производителей моторных лодок компания Viking Yachts в Нью-Джерси уже несколько лет использует этот способ заливки корпусов и теперь использует этот метод практически для всех своих моделей. Компания Intrepid из Флориды, которая годами занималась заливкой мелких деталей, недавно запустила рекламную кампанию, рекламирующую свой первый корпус с заливкой, модель 327.

При заливке смолой все волокна и сердцевина укладываются друг на друга в сухом виде, а затем закрываются воздухонепроницаемой пластиковой крышкой. Коллекторы и трубки должны быть проложены к точкам впрыска по всему корпусу или палубе, что требует времени на подготовку. Затем вакуумное давление равномерно распределяет смолу по структуре. Хотите верьте, хотите нет, но, например, когда в Viking открывают краны, вакуумные насосы могут влить 92-футовый корпус всего за 90 минут.

В качестве дополнительного преимущества в структурах с наполнителем вакуумное давление втягивает смолу в рифленые вырезы в пенопласте, устраняя воздушные зазоры. Sea Ray заполнила свой первый корпус, 510 Fly, в конце 2015 года, сразу после нашего визита, и подсчитала, что этот процесс позволит сэкономить 2500 фунтов только на корпусе, что напрямую улучшит производительность лодки и топливную экономичность.

Литье с переносом смолы, или RTM, является еще одним методом закрытого формования. Европейские судостроители, руководствуясь строгими ограничениями выбросов, одними из первых внедрили эту технологию. «Beneteau была интересной компанией с технологической точки зрения, — сказал Ричард Даунс-Хани, руководитель отдела развития бизнеса в Gurit. «Они давным-давно перешли от простой заливки в один мешок к двойным формам для своих колод, поэтому они получаются глянцевыми внутри и снаружи».

Данная технология представляет собой процесс закрытого формования. В отличие от инфузии, для него требуются две формы, верхняя и нижняя. Волокна укладываются друг на друга, формы соединяются вместе, а смола вдавливается в ламинат под положительным давлением. Создание двух форм делает этот метод дорогим. Но в дополнение к преимуществам для окружающей среды, это создает преимущество: деталь из стеклопластика с двумя сторонами, покрытыми гелькоутом. Sea Ray недавно начал использовать RTM для создания некоторых своих частей, но еще не корпусов или палуб.

Робототехника и современный менеджмент

Возможно, именно здесь, в новаторских новых способах, улучшающих фактическое пошаговое строительство лодок, современные технологии внесли одно из самых впечатляющих изменений.

Входите в роботов!

Компания Sea Ray строит небольшие лодки в своем кампусе Теллико в Теннесси. «У нас есть роботы, которые делают много разных вещей, — сказал Мэтт Гилфорд, вице-президент Sea Ray по маркетингу. На начальном этапе укладки роботы распыляют гелькоут на оснастку. Они быстрые и точные, каждый раз распыляя одинаковую расчетную толщину.

На этапе сборки технические специалисты работают с точными проектами, представленными на цифровых мониторах в цехе и планшетах на рабочих местах. Вся обивка вырезается и создается по чертежам САПР. (Фото: Sea Ray)

С высочайшей точностью роботы в раскройной камере работают с допусками в 1/8000 дюйма. Более традиционная практика заключается в том, чтобы судостроители вырезали отверстия, сверлили и нарезали их вручную или использовали приспособления или шаблоны, в отличие от управляемого компьютером пятиосевого фрезерного станка, который может вырезать идеальное отверстие в транце для кормового привода, устраняя проблемы с выравниванием или дырявые несоответствия.

Управление производством

Сегодня самые успешные крупные судостроители внедрили современные системы управления, используемые в других отраслях. Компания Sea Ray, например, адаптировала методы «бережливое производство + шесть сигм» и «балансировка линий» для методичного устранения потерь, лучшего управления рабочими и их рабочими местами, а также эффективного сопоставления работы и материалов, когда необходимы изменения.

Цифровые мониторы используются на протяжении всего процесса строительства, отображая списки всех действий, которые должна выполнить строительная бригада, а также руководства по установке и видеоинструкции. Планшеты несут ту же информацию прямо в рабочее пространство. Один из примеров «пройдено/не пройдено», который мы наблюдали в Sea Ray, показал две фотографии установок рядом друг с другом. На «проходном» изображении шланг был установлен так, чтобы он самоочищался; на «неудачном» изображении жидкость собралась бы в нежелательную петлю. Линейные рабочие видят разницу в режиме реального времени, когда собирают системы; менеджеры обнаруживают неисправные установки до того, как лодка тронется с конвейера.

Для создания 65-футового Sea Ray требуется более 10 000 отдельных задач. «Мы строим как можно больше вне лодки по модульному принципу, чтобы сборочной линии было проще подобрать компонент и установить его», — сказал Дэн Робинсон, директор по производственным операциям Sea Ray. «Они бросают их, как Лего».

Наконец, проверки качества проводятся на станциях по всей линии, при этом каждый предмет проверяется одним человеком. Когда Sea Rays покидают место сборки, их подвергают многочасовым испытаниям на воде и, наконец, «ураганным испытаниям»: за час на лодку обрушивается 2700 галлонов воды. Две утечки были обнаружены — и немедленно устранены — на лодке, которую мы наблюдали за испытаниями.

Лодки на сегодня

Вот и все о процессе и производстве. Теперь давайте посмотрим на новые технологии самих лодок, начиная с силовой установки. Как правило, более крупные прогулочные катера 20 лет назад приводились в движение стационарными двигателями или кормовыми приводами. Подвесные двигатели были двухтактными, потребляющими много бензина, а самые большие доступные подвесные двигатели имели мощность менее 200 лошадиных сил.

В кампусе Sea Ray в Палм-Косте самолет 650 Fly проходит этап окончательной сборки — процесс, который включает около 10 000 отдельных задач. (Фото: Морской луч)

«Возможно, самое важное, что произошло за последние 20 лет, — это подвесные технологии, — сказал Рон Берман из Sea Ray, — особенно четырехтактные двигатели, в которых реализованы самые современные технологии цифрового переключения передач и стыковки джойстиков. И, что наиболее важно для прибрежных лодочников, они избегают проблем с коррозией нижней части, оставленной в соленой воде.

Кроме того, в современных лодках есть навороты и свистки — встроенные картплоттеры, модули Zeus, стыковка с помощью джойстика и автоматическое удержание станции для дизельных лодок, сети Wi-Fi, более легкие убирающиеся хардтопы и так далее. Эти забавные и полезные разработки в сочетании со всеми конструктивными и конструкторскими усовершенствованиями, разработанными современными строительными компаниями, позволили создать хорошо построенные инновационные лодки, предназначенные для повышения производительности, более комфортного размещения людей и обеспечения лучших интегрированных функций. по более конкурентоспособной цене, чем можно было мечтать несколько десятилетий назад.

Инновации в Beneteau

Groupe Beneteau 30 лет строит лодки в Америке и 130 лет во Франции, и в прошлом году объем продаж составил 1,06 миллиарда долларов. С 2010 года производство и продажи Beneteau резко сместились с парусных лодок на моторные.

«В Америке, — сказал президент Beneteau USA Лоран Фабр, — мы начали продавать моторные лодки только пять лет назад, а это уже 50 процентов нашего производства». В августе 2014 года Beneteau приобрела компанию Rec Boat Holdings из Мичигана (Four Winns, Glastron, Wellcraft, Scarab). Компания построила траулеры марки Beneteau на своем заводе в Южной Каролине и планирует увеличить там производство моторных лодок. Между тем, компания вложила значительные средства в новые технологии как в своих продуктах, так и в своих процессах. Он возник в 2008-09 гг.финансовый кризис с инновационной линейкой парусных лодок Sense и джойстиковым управлением двигателями Dock & Go.

Подход компании к форме корпуса иллюстрирует, как ее собственные дизайнеры работали с партнерами за пределами компании, чтобы создать запатентованное днище Air Step, в частности с инженером Реми Лаваль-Жанте, чье резюме в области гидродинамики включает в себя ветряные мельницы, баллистические ракеты и бесшумную подводную лодку. гребные винты, а также с партнерской школой военно-морской архитектуры в Нанте, Франция, которая проводит испытания танков. В конструкции Air Step скулы перевернуты с их традиционной ориентации, чтобы направлять воздух под лодку вниз по центральной линии, сохраняя при этом влажные поверхности вдоль борта лодки, включая два скега. Результат? «Когда вы делаете поворот, — сказал Фабр, — лодка не может раскатиться. Вы прекрасно управляете. Воздух придает лодке сильную подъемную силу». Преимущества заключаются в более низком расходе топлива, более быстром ускорении и более высокой максимальной скорости.

Почти одновременно Volvo представила свою инновационную тягу IPS. «С самого начала, — сказал Фабр, — мы тесно сотрудничали с Volvo, чтобы убедиться, что наш Air Step работает с их IPS». Их первоначальные опасения заключались в том, не вызовет ли воздух под лодкой турбулентность и сведет на нет преимущества системы IPS; и не ускорит ли смесь воздуха и воды коррозию опоры IPS. Чтобы проверить систему, Beneteau построила полный прототип своего GT 46 и испытала его вместе с Volvo в течение 400 часов в течение шести месяцев. «Эти две системы полностью совместимы, — сказал Фабр. Посмотрите обложку нашего журнала в этом месяце, где художник изобразил, как Air Step работает с силовой установкой лодки для увеличения подъемной силы.

Знакомство с Mister Green

Побочным продуктом судостроения является выброс летучих органических соединений, более известных как летучие органические соединения. Эти органические соединения легко испаряются в воздухе (поэтому они «летучие») и регулируются на многих бюрократических уровнях, включая федеральные стандарты качества воздуха и стандарты воздуха в помещениях. Если вы выросли, используя краски на масляной основе в своем доме, и помните, когда начали использовать латексные краски на водной основе, вы стали свидетелями отказа от растворителей и содержащихся в них летучих органических соединений. Есть много источников летучих органических соединений в промышленности, но вы, вероятно, хорошо знакомы со смолами, используемыми для изготовления лодок из стекловолокна, а также с краской и отделкой, используемой для лодок. В частности, краска для нижней части переживает сейчас революцию с появлением красок на водной основе.

Решение проблемы с растворителем

Скорее всего, вы с некоторым отвращением вспоминаете, как в последний раз красили днище своей лодки. Это грязный и неудобный процесс для многих из нас, но с новыми противообрастающими красками на водной основе, такими как Hydrocoat от Pettit и Micron Optima от Interlux, вы перешли от краски, которая могла проедать валик, к краске, которая может проедать валик. очистить с мылом и водой. Эти краски со слабым запахом имеют значительно более низкое содержание летучих органических соединений, часто более чем на 50 процентов, по сравнению с красками с традиционными растворителями, поэтому в некоторых случаях вы можете красить даже в помещении. Следует отметить, что это по-прежнему многосезонные абляционные краски. После высыхания они ничем не отличаются от традиционных красок. На самом деле, вы можете нанести их прямо поверх старой краски.

Заметили отсутствие респираторов у этой бригады викингов? Современный процесс упаковки в вакуумные пакеты (запечатанный) означает, что в воздух не попадают агрессивные соединения. Обратите также внимание на красные артерии из смолы, текущие прямо к десяткам точек входа в корпус. (Фото: Viking Yachts)

Перейдя на использование воды в качестве растворителя вместо более агрессивных (и регулируемых) растворителей, производители красок для днища сохранят вашу способность продолжать красить свой собственный корпус.

Закрытый молдинг — новый черный

В не столь отдаленном будущем методы закрытого формования, такие как вакуумная упаковка, станут стандартом в судостроительной отрасли, по крайней мере, для строителей любого значительного объема. Некоторые летучие органические соединения вызывают смог и другие серьезные проблемы. Поэтому они регулируются на федеральном уровне. Но плохое качество воздуха неравномерно распределено по стране. Если вы живете на Северо-Востоке, ваш воздух уже подвергается строгой проверке. То же самое в Калифорнии или в некоторых частях Техаса. Но в конечном итоге постепенное ужесточение правил в отношении токсинов затронет всю страну.

«Придет день, когда нужно будет учитывать каждую каплю смолы, которую строитель приносит на завод, независимо от того, попадет ли она в лодку или прольется на пол», — говорит Питер Фредериксен из Viking Yachts. Строитель спортивных яхт из Нью-Джерси уже вакуумирует почти каждый корпус, даже 92-футовый (слева). И хотя подготовка к вакуумному мешку — время, необходимое для укладки материалов, которые войдут в корпус, герметизация формы пластиком, прокладка шлангов, подключение коллекторов и подключение вакуумных насосов — кажется весьма сложной, есть много преимуществ. Во-первых, растение имеет меньше запаха и вредных химических веществ в воздухе. Во-вторых, точное дозирование смолы означает, что всегда используется нужное количество. Не слишком много, что увеличивает ненужный вес, и не слишком мало, что может сделать корпус хрупким. А вакуумное давление практически исключает пустоты, те скрытые места, где смола не затекает в стекловолокно. Эти вещи означают лучшую лодку. Кроме того, конечно, затвердевание смолы под герметиком предотвращает утечку этих летучих органических соединений.

— Майкл Ваталаро

Реклама

Связанные статьи

Zeus S: картплоттер только для моряков

B&G раскрывает Zeus S, интуитивно понятный плоттер с простым графическим дисплеем и функциями, работающими в одно касание, разработанный с небольшим количеством рабочих рук.

Подробнее

SeaPen: альтернатива лодочному подъемнику получает интеллектуальное обновление

Система для плавания в сухом доке SeaPen добавляет приложение для смартфона для дистанционного управления и обновления в режиме реального времени важных систем, когда вы находитесь вне лодки.

Подробнее

Лучшая новая электроника 2023 года

Производство морской электроники в последние несколько лет было медленным, но теперь шлюзы открыты, и потребители купаются в инновациях.

Подробнее

Темы

Нажмите, чтобы ознакомиться со статьями по теме

technologydesign

Опубликовано: январь 2016 г.