Перейти к содержимому

Фотография
- - - - -

Минный тральщик из композитных материалов

вакуумная инфузия метод композитный прочность

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 16

#1 Proserg85

Proserg85

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 2 771 сообщений

Отправлено 07 Июль 2015 - 23:27

"Это первый корабль в классе минно-тральных кораблей, который построен из композитных материалов. Корабль имеет уникальный, самый большой в мире корпус из монолитного немагнитного материала, сформированный методом вакуумной инфузии. Эта технология в российском военном кораблестроении была внедрена впервые", - отметил Владимир Тряпичников.

"Преимуществом конструкции "немагнитного" корпуса является его высокая прочность, что позволяет достичь большей живучести корабля при действиях в противоминных операциях в море. Продолжительность службы монолитного немагнитного корпуса корабля противоминной обороны "Александр Обухов" в несколько раз больше чем у корпусов из маломагнитной стали. Достигнуто также значительное снижение массы", — добавил начальник управления кораблестроения.

Интересно, а что это за технология такая:вакуумная инфузия? И как вообще можно получить корпус необходимой прочности и такого размера из такого материала?


  • ingenerkons это нравится

#2 Derambovich

Derambovich

    Знаток

    • ГородДніпро
    • Имя:Максим
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 800 сообщений

Отправлено 08 Июль 2015 - 00:09

http://xn--2111-43da...m-infusion.html

Вот например 


Я не зовсім даремний. Я можу бути поганим прикладом.


#3 Dimon012

Dimon012

    Знаток

    • ГородВладивосток
    • Имя:Дмитрий
    • Сфера деятельности:Информационные технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 1 748 сообщений

Отправлено 08 Июль 2015 - 05:43

http://xn--2111-43da...m-infusion.html

Вот например 

Там правильно объяснены последствия, но не правильно истолкованы причины. Основная идея композитного материала в том, что прочность создается за счет наполнителя (стекло/угле ткань), связующее же (полиэфирная/полиэпоксидная смола) служит исключительно для того, чтобы наполнитель не терял форму, существует даже оценка (процент) содержания стекла в композите. Поэтому основной способ улучшения характеристик композитного материала увеличение количества наполнителя и уменьшение количества связующего, однако если связующего недостаточно, то оно не обволакивает полностью волокна наполнителя, появляются не проклеенные (сухие) участки содержащие воздух. Если эти участки небольшие, то после полимеризации связующего там образуются поры, если большие, то в этих местах образуются пузыри воздуха. Стеклоткани, и другие материалы наполнители гигроскопичны, поэтому если они не проклеены, то в эти места осмотически всасывается вода, которая может привести к разрыву слоев!

Как видите легко уменьшить количество связующего не получится, до определенного времени считалось, что наилучшее соотношение связующего и наполнителя дает ручная формовка, с тщательным "прокатыванием", с целью выдавливания пузырьков воздуха. Однако качество очень зависит от дисциплины исполнителя, а контроль качества сложен и дорог. 

 

В дальнейшем появилась идея, что если нам мешает воздух, давайте его откачаем, и в ручную уложенный материал, стали накрывать воздухонепроницаемыми мешками и откачивать из под них воздух, при этом выяснилось, что не только отсасывались пузырьки воздуха, но и, в процессе полимеризации, оказывалось давление на материал, что улучшало адгезию. Однако не весь воздух можно откачать таким способом, т.к. полимеризация начинается еще в момент укладки материала, а воздух мы откачиваем в самом конце процесса.

 

И наконец родилась идея (метод вакуумной инфузии), что укладывать наполнитель нужно в сухом виде, накрывать его вакуумным мешком, откачивать воздух и одновременно подавать туда связующее, однако выяснилось, что если подавать связующее в одной точке, то от этой точки оно растекается только на 0,5-1 метра, что зависит от плотности наполнителя, текучести связующего и угла наклона. Поэтому для улучшения стали применять перфорированные трубки как для подачи связующего, так и для отсоса воздуха.

 

Итак, метод вакуумной инфузии дает:

1. Сжатый/спресованный материал наполнителя.

2. Минимальное количество связующего (т.к. материал спрессован давлением воздуха и его объем минимален).

3. 100% пропитка наполнителя связующим.

 

Однако, и опять однако... Укладка подающих и дренажных трубок оказалась настоящим искусством, требующим опыта, навыков и интуиции.


  • maTross, Иван Сенин и Derambovich это нравится
С уважением Дмитрий.
burlakov.012@yandex.ru

#4 Dimon012

Dimon012

    Знаток

    • ГородВладивосток
    • Имя:Дмитрий
    • Сфера деятельности:Информационные технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 1 748 сообщений

Отправлено 08 Июль 2015 - 09:19

 И как вообще можно получить корпус необходимой прочности и такого размера из такого материала?

В отличие от металлических корпусов судов, где толщина листов наперед задана и ГОСТ-ирована, в случае пластикового корпуса для обеспечения прочности подбирается толщина обшивки, с шагом 0,1мм и структурный состав наполнителя. Более того в более нагруженных местах обшивка может быть более толстой, а в менее нагруженных более тонкой, оставаясь при этом цельной. Большое влияние имеет размещение материала наполнителя, так например при формировании корпуса ткань раскладывается или вдоль или поперек, так нити (утка или основы) располагаются вдоль линии действия основных сил (растяжения или сжатия). А вот переборки обычно не испытывают растяжения или сжатия, в них действуют перерезывающие силы, поэтому переборки формируют располагая ткань по диагонали, или же применяя специальную ткань с диагональным расположением нитей.

Обычно корпус металлических судов состоит из обшивки и набора, где обшивка обеспечивает герметичность и восприятие местных нагрузок, а набор обеспечивает общую прочность судна, попытка отказаться от набора приведет к созданию перетяжеленного корпуса, в случае же применения стеклопластиков и прочих композитов вполне реально создать легкий безнаборный корпус, особенно если применять сэндвичевые конструкции, используя в качестве средней прослойки (ядра) пенопласт или сотовые панели.

 

Композитные материалы позволяют не подбирать толщину обшивки, а конструировать обшивку...


  • maTross, ingenerkons и Derambovich это нравится
С уважением Дмитрий.
burlakov.012@yandex.ru

#5 Proserg85

Proserg85

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 2 771 сообщений

Отправлено 08 Июль 2015 - 22:23

Наверное дорогого стоило доказать нашим военным, что для корпуса корабля можно применять неметаллические материалы. Аргументы, видимо, были убойные. Технология заслуживает уважения...

#6 Mykola

Mykola

    Знаток

    • Имя:NNB
    • Сфера деятельности:Производство
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 759 сообщений

Отправлено 08 Июль 2015 - 23:51

Когда рассказывали об этом тральщике сообщили, что корпус был отлит за одни сутки. Это ж их можно как пирожки выпекать...:)



#7 Dimon012

Dimon012

    Знаток

    • ГородВладивосток
    • Имя:Дмитрий
    • Сфера деятельности:Информационные технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 1 748 сообщений

Отправлено 11 Июль 2015 - 16:21

Когда рассказывали об этом тральщике сообщили, что корпус был отлит за одни сутки. Это ж их можно как пирожки выпекать... :)

Ага, только подготовка длительная, нужно подготовить поверхность матрицы, обычно это: создать разделительный слой и на него нанести гелькоут, далее выложить материал/наполнитель в матрицу, в некоторых местах, надо его закрепить, заранее заложить элементы усиления для крепления оборудования в дальнейшем, после этого выложить и закрепить дренажные и подающие трубки, подключить к трубкам арматуру и вакуум компрессор, накрыть это все специальной пленкой, загерметизировать контур. Проверить герметичность, в случае обнаружения протечек, найти места протечек и залатать их. Подготовить связующее, подключить емкости связующего к системе, запустить процесс вакуумной инфузии (длительность не более 3-х часов). Процесс полимеризации от 6 до 12 часов, но лучше подождать сутки. После этого очень волнующая процедура извлечения корпуса из матрицы, поиск непроклеев и если возможно их исправление. Так что в целом времени уйдет около недели. После этого вклейка переборок, набора, фундаментов, приклеивание палубы с набором. Я уже не говорю об установке оборудования, центровки валопровода... Так что как пирожки не получится.

 

Наверное дорогого стоило доказать нашим военным, что для корпуса корабля можно применять неметаллические материалы. Аргументы, видимо, были убойные. Технология заслуживает уважения...

Естественно аргументы убойные, морские мины сейчас хитрые и взрываются не от соприкосновения, точнее не только от соприкосновения, а от акустических шумов (причем определенного спектра), но самое распространенное от изменения магнитного поля земли, т.к. металлический корпус корабля изменяет магнитное поле земли. Конечно военные корабли "размагничивают", однако этого может быть недостаточно, поэтому тральщики предпочитают делать из немагнитных и не металлических материалов. До некоторого времени таким материалом было дерево, однако уход за деревянным судном очень сложен и дорог и все равно время службы очень невелико, кроме того размер деревянного судна ограничен до 20-25 метров длиной. Можно сделать больше, но придется применять много металических материалов :(. Поэтому тральщики делают из стеклопластика, не исключено что если в дальнейшем их придется делать больших размеров, то придется делать из углепластика.


С уважением Дмитрий.
burlakov.012@yandex.ru

#8 Proserg85

Proserg85

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 2 771 сообщений

Отправлено 09 Август 2015 - 00:37

Если все так шикарно, что же мешает перевести все новые будущие корабли на такую технологию? Есть какие-то ограничения по габаритам?

#9 Dimon012

Dimon012

    Знаток

    • ГородВладивосток
    • Имя:Дмитрий
    • Сфера деятельности:Информационные технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 1 748 сообщений

Отправлено 09 Август 2015 - 13:55

Если все так шикарно, что же мешает перевести все новые будущие корабли на такую технологию? Есть какие-то ограничения по габаритам?

Конечно не все так шикарно, вот три отрицательных свойства:

1. Стеклопластик обладает меньшей прочностью чем металл, поэтому имеются ограничения на размер судов.

2. В отличие от металлических судов, которые можно строить постепенно формируя корпус с помощью сварки, корпус стеклопластикового судна так формировать нельзя, можно только целиком, за один раз.

3. Что бы устанавливать тяжелые элементы, как-то двигатели, генераторы и др. требуется в корпус заранее заформовывать упрочняющие элементы и подушки, в нужных местах.

 

Конечно в известном смысле эти свойства преодолимы, но конструкторам и технологам их нужно учитывать.


С уважением Дмитрий.
burlakov.012@yandex.ru

#10 yufaikov

yufaikov

    Новичок

    • Сфера деятельности:Производство
  • Зарегистрирован
  • Pip
  • 2 сообщений

Отправлено 28 Март 2016 - 13:35

Доброго дня  всем.

Кроме вакуумной инфузии существует альтернативная технология, правда она ещё достаточно нова, но уже используется в США, Японии и ряде европейских стран, в России 3-4 предприятия работают по ней , но они в самом начале освоения, это технология ДЦПД (дициклопентадиена). Двухкомпонентная полимерная система , изначально в жидком состоянии при смешивании полимерезуется (в компоненте А активатор, в компоненте В катализатор) образуя полимер с высокими физ.мех свойствами. Сейчас по этой технологии , в частности , выпускаются бампера для КАМаЗ. В принципе на сегодняшнем уровне компонентов возможна заливка деталей до 12 кв.м., но это не предел, так в Японии изготавливаются корпуса морских катеров. Особенность технологии в том , что заливка происходит при небольшом избыточном давлении необходимом только лишь для заполнения формы. Формы изготавливаются из различных материалов , в том числе композитов. Цикл изготовления , в зависимости от веса, от нескольких минут 6-7 до нескольких десятков минут , производитель может создать систему с "временем жизни" до 30 мин.



#11 Proserg85

Proserg85

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 2 771 сообщений

Отправлено 28 Март 2016 - 22:03

А каким образом соединяются изделия из стекло пластика? Склеиваются?

#12 Dimon012

Dimon012

    Знаток

    • ГородВладивосток
    • Имя:Дмитрий
    • Сфера деятельности:Информационные технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 1 748 сообщений

Отправлено 29 Март 2016 - 04:58

А каким образом соединяются изделия из стекло пластика? Склеиваются?

Конечно склеиваются, что же еще делать с пластиком, однако если склейки можно избежать то стоит избежать, по следующим причинам:

1. Детали из эпоксидных смол после окончательной полимеризации, имеют очень слабую адгезию, даже после тщательной зачистки и обезжиривания. По опыту можно сказать, что надежно склеивать композиты на основе полиэпоксидной смолы, возможно при "возрасте" деталей не старше 3-х суток. Стеклопластики на основе полиэфирных смол обладают значительно лучшей адгезией, но обязательно требуется зачистка и обезжиривание.

2. Необработанное клеенное соединение имеет гнусный внешний вид и требует дополнительных технологических операций: зачистки, шлифовки, шпатлевки, покраски и пр.


С уважением Дмитрий.
burlakov.012@yandex.ru

#13 Dimon012

Dimon012

    Знаток

    • ГородВладивосток
    • Имя:Дмитрий
    • Сфера деятельности:Информационные технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 1 748 сообщений

Отправлено 29 Март 2016 - 08:16

Кроме вакуумной инфузии существует альтернативная технология, правда она ещё достаточно нова, но уже используется в США, Японии и ряде европейских стран, в России 3-4 предприятия работают по ней , но они в самом начале освоения, это технология ДЦПД (дициклопентадиена).

Вакуумная инфузия это не смола или клей, это метод пропитки наполнителя, связующим составом.

Двухкомпонентная полимерная система , изначально в жидком состоянии при смешивании полимерезуется (в компоненте А активатор, в компоненте В катализатор) образуя полимер с высокими физ.мех свойствами.

Наиболее часто применяемые полимерные смолы как раз двухкомпонентные (полиэфирная и полиэпоксидная).

Особенность технологии в том , что заливка происходит при небольшом избыточном давлении необходимом только лишь для заполнения формы. Формы изготавливаются из различных материалов , в том числе композитов.

Если так, то речи не идет о пропитке наполнителя, следовательно это методика получения аналогична литью ABC пластиков и прочих термопластов, тем более, что изделия получаются термопластичными. Очевидное ее преимущество в том, что не требуется нагрев пластика. Так что эту технологию нужно сравнивать с термопластавтоматами, а уж ни как не с вакуумной инфузией. Кстати подобное приготовление пластика может отлично подойти для аддитивных технологий, т.к. нагрев (и плавление) пластика создают определенные трудности, только нужно уменьшить время полимеризации.

Цикл изготовления , в зависимости от веса, от нескольких минут 6-7 до нескольких десятков минут , производитель может создать систему с "временем жизни" до 30 мин.

Для регулирования времени полимеризации, со смолами применяются ускорители и замедлители, так что различий особых нет, но при пропитке наполнителя 6-7 минут слишком малое время, не успеет пропитаться.


С уважением Дмитрий.
burlakov.012@yandex.ru

#14 Proserg85

Proserg85

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 2 771 сообщений

Отправлено 29 Март 2016 - 22:36

Конечно склеиваются, что же еще делать с пластиком, однако если склейки можно избежать то стоит избежать, по следующим причинам:
1. Детали из эпоксидных смол после окончательной полимеризации, имеют очень слабую адгезию, даже после тщательной зачистки и обезжиривания. По опыту можно сказать, что надежно склеивать композиты на основе полиэпоксидной смолы, возможно при "возрасте" деталей не старше 3-х суток. Стеклопластики на основе полиэфирных смол обладают значительно лучшей адгезией, но обязательно требуется зачистка и обезжиривание.
2. Необработанное клеенное соединение имеет гнусный внешний вид и требует дополнительных технологических операций: зачистки, шлифовки, шпатлевки, покраски и пр.

Получается, что кораблик клеенный? Интересно насколько стойка такая конструкция к морской воде?

#15 Dimon012

Dimon012

    Знаток

    • ГородВладивосток
    • Имя:Дмитрий
    • Сфера деятельности:Информационные технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 1 748 сообщений

Отправлено 30 Март 2016 - 04:07

Получается, что кораблик клеенный? Интересно насколько стойка такая конструкция к морской воде?

Кораблик не клеенный, корпус его цельноклеенный. Склейка допускается только по килю, т.е. кораблик может быть из 2-х половинок. Далее, вклеиваются переборки и приклеевается палуба, после этого все, склейка крупных деталей закончена.

Что же касается устойчивости к морской воде (и просто воде), то как я уже писал, стойкость корпуса зависит в основном от качества его изготовления. При хорошем качестве вполне может прослужить 25-30 лет, что одинаково со сроком службы стального судна.


С уважением Дмитрий.
burlakov.012@yandex.ru

#16 Proserg85

Proserg85

    Знаток

    • Имя:Сергей
    • Сфера деятельности:Разработка технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 2 771 сообщений

Отправлено 30 Март 2016 - 22:31

Интересно, а с чем связаны функциональные возможности судна? Почему это именно минный тральщик? Ведь он быстроходен должно быть в силу структуры?

#17 Dimon012

Dimon012

    Знаток

    • ГородВладивосток
    • Имя:Дмитрий
    • Сфера деятельности:Информационные технологии
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 1 748 сообщений

Отправлено 31 Март 2016 - 04:07

Интересно, а с чем связаны функциональные возможности судна? Почему это именно минный тральщик? Ведь он быстроходен должно быть в силу структуры?

Нет к минному тральщику требований быстроходности ни кто не предъявляет, главное требование большой упор винта, который позволяет буксировать большие тралы, а вот для собственной безопасности ему необходима немагнитность, или лучше сказать "неметалическость", отсюда они или деревянные или пластиковые.


С уважением Дмитрий.
burlakov.012@yandex.ru





Темы с аналогичным тегами вакуумная инфузия, метод, композитный, прочность

Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 анонимных