Армоцемент - важнейший резерв яхтостроения.


Об использовании нового материала в отечественном яхтостроении.

 

C конца пятидесятых годов в отечествен­ном малом судостроении стал применяться новый материал — армоцемент. Еще в первом выпуске «Катеров и яхт», вышедшем в свет в 1963 г., освещался опыт яхтсменов Киева и Куй­бышева, испытавших первые суда из армоцемента. Позже стало известно об армоцементных яхтах, построенных в Москве, Ленинграде, Дне­пропетровске, Запорожье, Каховке и других го­родах. Сейчас центром армоцементного яхтостроения по праву считается Киевский крейсерский яхт-клуб — экспериментальная база секции мало­тоннажного судостроения Киевского городского правления НТО им. академика А. Н. Крылова.

 

Здесь проводится целенаправленная работа по конструированию и совершенствованию техноло­гии постройки армоцементных парусных и парус­но – моторных судов. Более чем за 25 лет судострои­телями – любителями созданы разнообразные по конструкции, размерам и приемам постройки армоцементные яхты длиной от 7 до 17 м, водоиз­мещением от 2 до 20 т. Каждое из этих судов является экспериментальным. Их созданию пред­шествовала разработка конструктивного и техно­логического проекта, который рассматривался экспертным советом яхт – клуба. Только после одоб­рения документации приступают к строительству яхты, которое ведется под наблюдением техни­ческой комиссии. Членами экспертного совета и технической комиссии являются опытные судо­строители, инженеры и ученые.

 

К настоящему времени в Киевском крейсер­ском яхт-клубе накопился фундаментальный опыт и создана школа армоцементного яхтостроения. Здесь проведены две всесоюзные научно – технические конференции по применению армоцемента в малом судостроении. Членами яхт-клуба полу­чены авторские свидетельства на технологические приемы изготовления армоцементных яхт и их эле­ментов, подготовлен ряд статей, издана книга, разработаны «Временные правила классификации и постройки армоцементных корпусов крейсерских яхт», которые представляют первый и пока един­ственный в стране нормативный документ по армоцементному яхтостроению.

 

Опыт яхт-клуба широко распространяется по Союзу, заимствуется нашими друзьями в социа­листических странах: цементные яхты из Киева побывали в Болгарии, ведется консультативная переписка со строителями армоцементных яхт в Польше, Чехословакии, Югославии. Корпуса киевских яхт значительно легче, чем у зарубежных судов. По весовым характеристикам они конкурентоспособны с яхтами таких же разме­рений, но построенными из традиционных стали и дерева. Для оценки качества армоцементных яхт за рубежом используется формула Бейзера:

 

                                                               D = 0,0005 (2.62L + 4) 3,

 

где D — расчетное водоизмещение в тоннах; L — длина яхты по ватерлинии в метрах.

Водоизмещение киевских армоцементных яхт на 30—40 % меньше D, определенного по данной формуле. Графики зависимости водоизмещения и веса яхты без балласта от длины по КВЛ свидетельствуют о том, что советские армоцементные яхты по их весовым характеристикам сравнимы с современными судами из дерева, пластика и металлов. Этот эффект особенно ощутим у яхт с длиной по ватерлинии более 9 м. За счет чего же достигаются такие весовые характеристики в конструкциях армоцементных яхт без снижения их прочности? Прежде всего за счет полного исключения из конструкции кор­пуса или сведения до минимума стержневой (прутковой) арматуры, которая увеличивает массу армоцементных судов на 15—20 %, не повы­шая прочность корпуса.

Сосредоточение стальных стержней в отдельных местах обшивки приводит к ее излишнему утолщению и понижает дисперс­ность армирования. Вследствие разной скорости роста температурных деформаций бетона и стали, сосредоточенной в отдельных местах обшивки, интенсивней растут разрушающие напряжения на контактах между ними. Снижается водонепро­ницаемость и трещиностойкость материала, его сопротивляемость ударным и сосредоточенным нагрузкам (даже если нагрузка приходится в зону расположения стержней).

 

Если стержни получают остаточную деформацию, то армоцемент разруша­ется вдоль арматуры. Это усложняет ремонт кор­пуса и понижает надежность конструкции в целом. Второй резерв снижения массы корпуса — уменьшение толщины обшивки до 10—16 мм (вместо 20—30 мм)) при обеспечении прочности за счет подкрепления ее ребрами жесткости и оптимальной дисперсности армирования.Заметим, что увеличение толщины армоцемеита лишь на 1 мм приводит к возрастанию его массы на 2,7—2,8 кг/м2.

 

При этом прочность материала может не только не увеличиться, а даже снизится вследствие увеличения объема неармированного или слабо армированного бетона. Для корпусов судов рекомендуется применять высокие марки бетона — 400 — 500. Для снижения водоизмещения яхт лучше применять современные обводы корпуса с плав­никовыми килями. Надежность их конструкции подтверждена годами эксплуатации яхт как в открытом море, так и на водохранилищах в усло­виях мелководья, при подъеме и хранении судов непосредственно на киле, в процессе пребывания во льду и в других тяжелых условиях. Корпуса с плавниковыми килями оказываются также более технологичными в исполнении.

 

В армоцементных переборках, шпангоутах, стрингерах желательно устраивать облегчающие отверстия и мембранные диафрагмы, устанавливать дополнительные пиллерсы и ребра жесткости для уменьшения толщины палубы и полотнищ переборок. Целесообразно изготавливать элементы набо­ра отдельно на плоских стендах, а затем уста­навливать их на место перед бетонированием корпуса. Закрепить набор можно путем связыва­ния арматурных выпусков из переборок с арма­турой обшивки.

 

В этом случае удается избежать излишних утолщений на замоноличивание набора, которые составляют иногда более 10—15 % массы корпуса. Металлические оковки по форштевню, килю, ахтерштевню и привальные брусья ставить неце­лесообразно. Как показала практика, лучше исправить повреждения в этих особо уязвимых местах, чем утяжелять яхту. Защитить армоцемент можно, оклеив эти места стеклопластиком.

Можно также уменьшить массу корпуса, приме­няя композитные конструкции, в которых наибо­лее эффективно используются свойства различных материалов. Например, из армоцемента выполня­ется только корпус, а рубка, переборки, палуба делаются из более легких материалов — фанеры, стеклопластика, стеклоцемента. Из более легкого материала можно изготовить фальшборты, комингсы, кокпит, различные выгородки и др. Комплекс рассмотренных конструктивных приемов позволяет обеспечить необходимую проч­ность и жесткость корпусов армоцементных яхт при умеренном их весе.

 

Кроме этого необходимо учитывать технологические особенности изготов­ления судов из армоцемента, которые существенно влияют на их качество и весовые показатели. Так, например, по мнению некоторых зарубежных авторитетов, главным недостатком армоцемента является сложность получения гладкой поверх­ности. Наши специалисты давно и успешно решили эту задачу при минимальных трудозатра­тах. По внешнему виду армоцементные яхты не отличаются от корпусов, построенных из тради­ционных материалов.

Для этого после бетонирования корпус выдер­живается в течение I—3 часов (в зависимости от температуры и влажности воздуха и качества бетонной смеси), а затем его поверхность тща­тельно заглаживается с помощью ручного или механического инструмента. По высыхании армоцемента поверхности обрабатываются лакокра­сочными материалами. Важно получить гладкую поверхность армоцементного корпуса снаружи и внутри без излишнего наложения бетона.

 

 Мы не можем также согласиться с иностран­ными специалистами, утверждающими, что армоцемент «склонен к образованию трещин, истира­нию и откалыванию при небрежной эксплуата­ции. Во-первых, небрежность в эксплуатации приводит к ускоренному разрушению судов из любых материалов, но к армоцементу это отно­сится меньше всего, так как этот материалнеприхотлив и не требует тщательного ухода за ним, как, например, дерево или пластик. Армоцемент более устойчив к износу, в том числе к истиранию, чем древесина и стеклоплас­тик, обладает стойкостью к образованию трещин.

 

Трещины (обычно только поверхностные) можно обнаружить лишь на неграмотно изготовленных армоцементных судах при несоблюдении конструк­тивных или технологических правил постройки. Причинами образования трещин может быть недостаточная дисперсность армирования, ис­пользование стержневой арматуры (при этом трещи нестойкость может снизиться в пять раз), слишком толстый (более 2—3 мм) защитный слой бетона поверх арматуры, образование значи­тельных участков не армированного бетона, избы­точное или недостаточное содержание в бетонной смеси отдельных компонентов (вода, цемент, песок, пластификаторы), несоблюдение режима твердения бетона.

 

Эти же нарушения технологии приводят и к утяжелению армоцементных судов. В то же время армоцемент обладает таким замечательным свойством, как «самозалечивание» возникающих в нем микротрещин. Это явление происходит под действием непрерывно развиваю­щихся физико -химических процессов, обеспечи­вающих рост прочности бетона во времени. Во влажных условиях за 10—12 лет прочность воз­растает вдвое.

 

Другие судостроительные мате­риалы подобными свойствами не обладают. В Киевском крейсерском яхт-клубе апроби­рован ряд новых технологических приемов изго­товления армоцементных яхт, в частности, безопалубочное формование корпусов яхт и изготовле­ние секций корпуса в формах-шаблонах с после­дующей сборкой в кильблоке. Секционный метод обеспечивает высокую производительность труда, качество работ и используется при изготовлении нескольких яхт по одному проекту.

 

Применялся также метод постройки яхты в положении килем вверх путем последовательного изготовления сна­чала палубы и переборок, а затем и формования  над ними всего корпуса. Этот метод позволяет упростить процесс кантования яхты, так как кор­пус обладает большой жесткостью за счет пере­борок и палубы. Кроме того корпус яхты является укрытием для производства последующих работ на открытом воздухе.

 

Наши яхтсмены применили монтаж балласта на болтах аналогично тому, как это делается в плавниковых килях деревянных яхт. Такая систе­ма облегчает производство работ при уменьшении массы корпуса. С успехом использовался для переборок и палубы стеклоцемент, что также позволило замет­но снизить массу корпуса. Для упрочения и повышения трещиностойкости и водонепроницаемости армоцементной обшивки в защитные слои вводились стеклянные, базальтовые или асбестовые волокна. Для формо­образования строящегося или реконструируемого корпуса использовались временные стальные стержни диаметром 14—16 мм, располагающиеся вдоль корпуса и заменяющие деревянную опалубку.

 

 Армоцемент нашел применение и в конструк­циях деревянных яхт для заполнения верхней половины киля-плавника между днищем и балластом, образуя надежную конструктивную связь плавника с корпусом. Положительный двадцатипятилетний опыт строительства и эксплуатации армоцементных яхт свидетельствует о целесообразности органи­зации их серийного производства, в том числе и для продажи населению. Это даст существенный  экономический эффект и значительное снижение трудозатрат, особенно ручного труда, по сравне­нию с производством яхт из традиционных мате­риалов.

 

 При наличии заинтересованной организации секция малотоннажного судостроения Киевского городского правления НТО им. академика А. Н. Крылова и ее экспериментальная база — Киевский крейсерский яхт-клуб могут оказать необходимую научно – техническую помощь в раз­работке проектов армоцементных яхт и техноло­гии их изготовления.

 

Некоторые армоцементные яхты, изготовленные по методике Киевского крейсерского яхт – клуба.

 

«Цементал» — первая в республике армоцементная крейсерская яхта, построенная более 25 лет назад, постоянно находится в спортивном строю. На яхте установлен вспомогательный дви­гатель— дизель мощностью 10 л. с. Основные данные — см. таблицу.  В конструкции этой яхты применены стекло­цементные переборки,  фибрированная стеклово­локном армоцементная палуба и узкий армоцементный киль-плавник, к которому закреплен на стальных болтах свинцовый фальшкиль.

 

 С целью снижения массы и совершенствова­ния обводов корпуса яхта трижды реконструиро­валась. Корпус облегчен за счет уменьшения толщины палубы и замены армоцементных пере­борок толщиной 15—16 мм (масса 40—42 кг/м2) равнопрочными стеклоцементными толщиной 7— 8 мм (масса 11 —13 кг/м2). Толщину палубы и надстройки удалось уменьшить благодаря фибрированию стекловолокном, что дало снижение массы на 16—20 кг на каждый квадратный метр их поверхности.

 

По сравнению с «эталонным» водоизмеще­нием по Бейзеру (8,4 т), «Цементал» легче почти на 2,2 тонны или на 23 %. Яхта успешно эксплуатируется на Днепре, водохранилищах и Черном море, на ней пройдено более 20 тыс. миль. Как и большинство других армоцементных яхт, «Цементал» позволяет продлить навигацион­ный период, так как эксплуатируется до образо­вания льда, а с его уходом яхта сразу же снима­ется с якоря и открывает навигацию.

 

«Атака» (сейчас «Истр-2», передана из Киева яхтсменам Измаила). Это судно имеет пустотелый узкий и глубокий армоцементный киль-плавник, заполненный балластом изнутри корпуса. Такое решение имеет существенное достоинство в том, что величину балласта при необходимости можно легко изменять. Недостатком конструкции является то, что нижняя плоскость киля может подвер­гаться повреждениям при посадке на мель, осо­бенно на камни. Устранять повреждения довольно сложно, даже при подъеме яхты на сушу. Целесообразно киль выполнить сборно – разборным с изменяемой массой балласта или же замоноличивать балласт в киль в процессе строитель­ства.

 

«Белый клык» — кеч композитной конструк­ции. Корпус, палуба и переборки выполнены из армоцемента, фибрированного асбестовым волок­ном, а рубка фанерная. По сравнению с эталон­ным водоизмещением по Бейзеру (25,9 т) яхта оказалась вдвое легче. Эта крейсерско-гоночная яхта — участник и призер многих регат, в том числе первых соревнований на «Кубок Черного моря» и «Кубок Большого Днепра». За тринадцать лет эксплуатации в самых жестких условиях, включая ледовые, яхта пока­зала высокую эксплуатационную надежность облегченной армоцементной конструкции.

«Кохана» — яхта со вспомогательным дизе­лем мощностью 24 л. с. Корпус яхты изготовлен из двух армоцементных секций, стыкуемых по диаметральной плоскости судна. Технология  постройки рассчитана на серийное производство. По сравнению с эталонным водоизмещением по Бейзеру «Кохана» легче на 18,2 т или на 53 %. На этой яхте установлена безвантовая мачта в виде пространственной трубчатой конструкции (трехгранной фермы), шарнирно опирающейся на два степса и раскрепленной только фор- и ахтер- штагом.

 

«Фемида» — судейское моторно-парусное суд­но — гафельный кеч с дизелем мощностью 24 л. с. Гафельное вооружение принято с целью облег­чения прохода под низкими мостами и шлю­зами при обслуживании регат. В конструкции яхты не предусматривались специальные меры по снижению массы, но ее водоизмещение на 10 % меньше, чем определенное по Бейзеру. «Белый лотос» — самая малая армоцементная яхта-компромисс композитной конструкции. Корпус армоцементный с толщиной обшивки 9—11 мм, палуба фанерная. Переборки состоят из замкнутых армоцементных шпангоутных рам, в которые вмонтированы тонкие стальные мембра­ны, обеспечивающие герметичность переборок. Благодаря применению такой конструкции масса переборок снижена на 50 % (с 28 кг/м2 до 13).

 

Любопытно, что в 1978 г. в незаконченном виде (без кокпита и рубки) яхта была смыта со стапеля бурным весенним паводком и, по ряду обстоятельств, пробыла на воде и во льду более 7 лет. Армоцементный корпус остался в отличном состоянии, сохранив абсолютную водонепроницае­мость. Водоизмещение «Лотоса» на 1,2 т (или на 35%) ниже «эталонного» по Бейзеру. Благодаря неприхотливости в эксплуатации и низкой стоимости (ориентировочно 1800 руб, из них трудозатраты 800 руб, материалы и изде­лия 1000 руб) такая яхта представляет интерес и для массового производства.

 

«Риф» — самый большой армоцементный компромисс композитной конструкции. Корпус, шверт – колодец и шверт выполнены из армоцемента, а все остальные конструкции (палуба, кокпит, надстройка и переборки) — из стеклоцемента. Свинцовый фальшкиль закреплен анкерной арматурой к флорам корпуса. Двадцатисильный дизель типа «2ЧСП 10,5/13»  установлен на армоцементном фундаменте, фибрированном стек­ловолокном. Яхта разделена пятью переборками на шесть изолированных отсеков. Каждый жилой отсек и отсек двигателя оборудованы двумя выхо­дами, из которых один ведет на палубу, а дру­гой — в соседний отсек через водонепроницаемую дверь. Водоизмещение яхты на 6,6 т (36 %) ниже по сравнению с расчетным по Бейзеру.

 

«Лель» — крейсерско-гоночная яхта III груп­пы IOR, впервые спущенная на воду в 1984 г., является одной из самых быстроходных на Украи­не. Корпус, переборки и палуба — армоцементные толщиной 12—14 мм с высокой дисперсностью армирования. Рубка деревянная. Глубокий армоцементный киль – плавник с эффективным гидроди­намическим профилем выполнен пустотелым с толщиной стенок 16—18 мм. В его нижнем объеме замоноличен чугунный балласт. Водоизмещение яхты меньше «эталонного» на 4,9 т или почти в два раза. В ее конструкции имеются резервы дальнейшего снижения веса.

«Искра» — флагман Киевского крейсерского яхт-клуба неограниченного района плавания. На яхте установлен вспомогательный дизель мощностью 50 л. с. Все конструкции яхты армоцементные. Из дерева выполнена небольшая руб­ка у входа в центральную каюту. Пустотелый киль – плавник несет в своем нижнем объеме чугун­ный балласт. В конструкции яхты реализованы практически все достижения специалистов Киев­ского крейсерского яхт – клуба в области армоцементного яхтостроения. Ее водоизмещение на 21,6 т или на 52 % меньше «эталонного».

 

Армоцементными переборками яхта разде­лена на 6 изолированных отсеков с входами через палубные люки. В двух центральных отсеках расположены кубрики для команды. В самой широкой части оборудована кают-компания, кото­рая сообщается с каютой капитана, камбузом, душевой и гальюном, действующим по замкнутому циклу без выброса отходов за борт.

 

 

Этим обеспе­чена высокая экологическая чистота судна. В навигацию 1984 и 1985 гг. яхта успешно прошла ходовые испытания на водохранилищах Днепра и на Черном море. Яхта приняла участие в нескольких крейсерских регатах и вошла в число призеров. Основное ее назначение — учебные дальние плавания с большим числом подготавливаемых яхтсменов для последующего круго­светного плавания.

 

Д. Бирюкович, К. Бирюкович. 

 

Источник:  «Катера и яхты»,  №125.

 

Оставить комментарий

Комментарии: 0