Вакуумная инфузия в судостроении: преимущества и перспективы

Если изначально материалом для изготовления корпуса судов и кораблей была древесина, то сегодня активно применяют металлы – сталь, алюминий или титановые сплавы. Однако наука и технологии продолжают развиваться, и в судостроении находят применение композитные материалы.

Одной из востребованных в композитном судостроении технологий является вакуумная инфузия, позволяющая экономично и при высоком уровне качества изготавливать крупногабаритные элементы и даже корпуса судов целиком. Изначально по такой технологии создавали корпуса для небольших парусных яхт или прогулочных весельных лодок, однако сейчас существуют и успешно эксплуатируются довольно крупные пассажирские суда и даже военные корабли с корпусами из стекло- или углепластика.

Рассмотрим, какие преимущества технология вакуумной инфузии обеспечивает при постройке судов, каково сегодняшнее состояние и перспективы композитного судостроения.

Специфика технологического процесса при вакуумной инфузии

Свое наименование вакуумная инфузия получила из-за того, что технологический процесс проходит в условиях разреженного воздушного давления. С применением специальной вакуумной пленки и герметизирующего жгута поверх матрицы с уложенными в ней слоями армирующего материала монтируют герметичный мешок, к которому подводят с разных сторон трубочки для откачивания воздуха и подачи связующего компонента.

После завершения подготовки из герметичной рабочей зоны откачивают воздух, что запускает подачу смолы и способствует пропитыванию армирующей ткани. Сама вакуумная пленка при этом плотно прижимает пропитываемый материал к поверхности матрицы, это обеспечивает точное повторение заданной формы и оптимальное соотношение смолы и ткани в полученном композите.

Существенной при такой технологии является качественная герметизация вакуумной зоны – поэтому для фиксации пленки применяют исключительно качественные клеящие ленты, например Липлент-О. Также следует принять меры, чтобы использованные при инфузии армирующие ткани и вспомогательные материалы не сместились в процессе – для надежности их можно зафиксировать специальным спрей-клеем для ткани или качественной клейкой лентой.

Преимущества применения композитов в судостроении

Применение данной технологии позволяет получать достаточно крупногабаритные изделия, в том числе она подходит для производства корпуса судов. Так, на одном из отечественных предприятий по такой методике целиком изготавливают корпуса судов, которые имеют в длину порядка 70 метров при высоте около 8 метров. При этом вместе с самой обшивкой отливается часть шпангоутов – так называют поперечные ребра жесткости судна. В результате получается цельная жесткая конструкция, способная выдерживать различные виды нагрузок.

Использование вакуумной инфузии в современном судостроении обеспечивает несколько значимых преимуществ:

• Легкость и прочность корпуса – получаемые при вакуумной инфузии композиты имеют сопоставимый с металлическими конструкциями уровень прочности при существенно меньшем весе. Технология позволяет специальным образом ориентировать направление волокон армирующего материала для того, чтобы изделие было устойчиво к определенным типам нагрузок.
• Устойчивость к воздействию коррозии – важным направлением в судостроении является защита металлического корпуса от коррозионных процессов, особенно если речь идет о морских судах. Изготовленный из стеклопластика корпус судна невосприимчив к воздействию даже морской соленой воды.
• Низкая теплопроводность – за счет этой характеристики стеклопластиковый корпус менее интенсивно теряет тепло, что обеспечивает более высокую энергоэффективность судна или корабля.
• Немагнитность – как известно, композитные материалы не притягиваются магнитом, в отличие от стали. Такое преимущество значимо для военных кораблей или гражданских судов, которые периодически находятся в зонах боевых действий – мины с магнитным взрывателем на них не реагируют.
• Долговечность – в отличие от металлического, корпус из стеклопластика или другого композитного материала требует меньших затрат на обслуживание и рассчитан на более продолжительную эксплуатацию.
• Возможность изготавливать изделия сложной конфигурации – применение вакуумной инфузии в судостроении позволяет реализовать самую сложную геометрию корпуса судна, отвечающую современным гидродинамическим требованиям.

В целом такое сочетание различных полезных качеств в одном материале делает стеклопластик отличным решением для строительства как гражданских, так и военных судов. За счет меньшего веса судно проще транспортировать, а цельная конструкция более устойчива к нагрузкам, чем собранная из отдельных листов.

Современные технологии инфузии и применяемое при ней оборудование позволяют изготавливать не только миниатюрные лодки или яхты, но также вполне крупные суда с водоизмещением до одной тысячи тонн. Помимо изготовления корпуса судна, такая технология применяется при создании палубных надстроек, а также дверей и люков, лопастей винтов спасательных шлюпок и др.

Перспективы композитного судостроения

Строительством кораблей и судов с применением композитов в нашей стране занимается целый ряд предприятий. Так, в Санкт-Петербурге эту технологию активно использует Средне-Невский судостроительный завод, который является одним из признанных лидеров отрасли. В частности, из углепластиковых композитов тут строят пассажирские катамараны и тральщики – военные корабли, которые занимаются разминированием акваторий. Единодушны в оценке этой технологии со своими питерскими коллегами и специалисты ПАО «Амурский судостроительный завод», где также используют вакуумную инфузию.

Метод вакуумной инфузии применяют в своей работе и зарубежные судостроительные компании – например, Damen из Нидерландов, итальянская Azimut и другие. По мнению множества как отечественных, так и зарубежных специалистов, такая технология способствует созданию качественных и высоконадежных судов.

С учетом актуальных тенденций производства композитов можно смело утверждать, что судостроительная отрасль, которая является довольно консервативной в плане используемых материалов, готовится к масштабным преобразованиям и внедрению передовых технологий.