Veneenrakennus: hartsista, lasikuidusta ja hylsyistä tehty perusrakenne

moni ihmettelee, miten modernit lasikuituveneet rakennetaan, eikä veneenrakennus nykyään ole lainkaan samanlaista kuin entisaikoina, kun antiikkisia ja klassisia moottoriveneitä rakennettiin. Nykyään veneenrakennus on aika huipputeknistä.

nykyaikana veneen rakentaminen alkaa muotilla. Näillä perustetaan Baijerin valtaveneitä.

Veneenrakennuksen perusteet

ennen lasikuidunrakennustekniikoiden kehittymistä veneet rakennettiin puusta, teräksestä ja muista materiaaleista kokoamalla kappaleita ja osia rakenteeksi, joka sitten verhottiin rungolla. Lasikuituisessa veneenrakennuksessa veneen tärkeimmät osat-Runko, kansi, vuoraus ja suuret osat, kuten konsolit—on kuitenkin valettu lasikuidusta. Yleensä tämä tarkoittaa sitä, että aloitetaan naarasmuotilla. Muotti ruiskutetaan ensin gelcoatilla, sitten levitetään lasikuitukangasta ja sitten hartsia käytetään kyllästämään tai ”kostuttamaan” lasikuitua. Kun pihka kovettuu, sinulla on runko tai veneen osa (selitys eri veneen osat, Katso Aloittelijan opas veneen terminologia).
rakenteelliset vahvisteet, kuten jäykisteet ja laipiot, voidaan valaa erikseen ja sitten fiberglassata osaan, tai ne voidaan joissakin tapauksissa asettaa samaan aikaan. Kun runko on vielä auki ja paljaana, voidaan asentaa kannen alapuolella olevia esineitä, kuten polttoaine-ja vesisäiliöitä tai sisämoottoreita. Tämä on myös silloin, kun putket ja johdot voidaan ajaa. Sitten tärkeimmät komponentit kootaan. Useimmissa nykyaikaisissa moottoriveneissä tämä tarkoittaa, että kansi ja / tai linjalaiva nostetaan, usein nosturilla, ja lasketaan runkoon.

yläpuolisia nostureita käytetään usein suurten veneiden osien, kuten tämän Regulaattorikalastusveneen rungon, nostamiseen muoteista ja asennettavaksi edelleen.

monet veneet on suunniteltu niin, että niissä on ”kenkälaatikkoliitos”, jossa rungossa ja kannella on soidinlaipat eli ne limittyvät toisiinsa. Usein mekaanisia kiinnikkeitä, kuten ruuveja tai läpipultteja, käytetään osien kiinnittämiseen yhteen kemiallisen sidosaineen ja tiivisteen, kuten metyylimetakrylaatin tai 3M 5200: n, käytön lisäksi, mikä tekee myös liitoksesta vesitiiviin. Lisäksi jotkut rakentajat lasikuitua ympäri kehä rungon kannen yhteinen.
kun veneen Pääosat kootaan yhteen, voidaan niihin lisätä sisustusvarusteita, kuten istuimia ja ohjauspyöriä. Lopuksi yksityiskohdat ja viimeistely voidaan hoitaa.

muutokset veneen rakentamisessa

modernin veneenrakentamisen ensimmäinen vallankumous oli ilmeisesti siirtyminen enimmäkseen puusta lähinnä lasikuiturakentamiseen, mutta toinen on ollut paljon hienovaraisempi. Perinteisistä lasikuitumenetelmistä on siirrytty lukuisiin eksoottisiin materiaaleihin ja tekniikoihin, jotka voivat hämmentää jopa kokenutta purjehtijaa buzzwordeilla ja ammattikielellä.

käsite pysyy kuitenkin pääosin samana. Lasikuitu (oikealta nimeltään Lasikuituvahvisteinen muovi, tai FRP) on edelleen kuitumateriaali, joka on asetettu hartsia sitovaan aineeseen. Aivan alkuvuosina lasikuitu oli kirjaimellisesti lasikuitua, mutta se vaihtui pian erilaisten synteettisten muovien kuituihin. Monien vuosien ajan lasikuiturakenne on ollut kangasta, kiertävää, mattoa ja hartseja, joita voi ostaa mistä tahansa rautakaupasta. Viime aikoina se tuli sisältää kehittyneempiä materiaaleja, kuten Kevlar ja hiilikuitu, jotka monet ihmiset ovat tuttuja niiden käytöstä muissa tuotteissa. Nykyään käytetään kuitenkin niin paljon erilaisia materiaaleja, että kemiantekniikan tutkinto auttaa uuden veneen esitteen lukemisessa.
jotkut edistysaskeleista tulivat offshore racing-moottoriveneiden ja ocean racing-purjeveneiden rakentajien pyrkimyksistä tuottaa kevyempiä, vahvempia ja siten nopeampia veneitä, mutta todellinen vaikutus tuli energiakriisin myötä. Koska lasikuitu on petrokemian tuote, veneenrakentajien oli järkevää tutkia tapoja tehdä veneistä kevyempiä ilman lujuuden menetystä, koska jokainen lasikuidusta poistettu kilo säästi rakentajan rahaa. Kevyt mutta vahva vene on moottoriveneen rakentajille myös polttoainetaloudellisempi.

vakavasti otettavien pikaveneiden, kuten tämän mystisen katamaraanin, kehitys oli merkittävässä roolissa, kun valmistajat oppivat minimoimaan painon. Rakentamiskustannukset kuitenkin vauhdittivat tätä suuntausta kaikenlaisten veneenrakentajien keskuudessa.

suuri osa tutkimus-ja kehitystyöstä on itse asiassa lähtöisin ilma-ja avaruusteollisuudesta, jossa vahvuus ja kevyt paino ovat aina olleet ensisijaisia huolenaiheita, ja teknologian valumisesta on tullut sellainen vesiputous, että monet veneenomistajat eivät tiedä muutoksista, joita tapahtuu sekä uusissa materiaaleissa että uusissa muovaustekniikoissa.

tyyppisiä lasikuituhartsia

hartseja on kolmenlaisia: Polyesteri, vinyyliesteri ja epoksi. Jokaisella on paikkansa veneenrakennusmaailmassa. Tärkeä tekijä on se, että rakentaja sovittaa hartsin oikein käytettävän lujitemateriaalin tyyppiin, jotta vahvuudet sopivat yhteen. Esimerkiksi vinyyliesteri-hartsi sopii S-lasille, mutta e-lasin kanssa käytettynä vahvistusmateriaali pettää ennen hartsia.

Polyesteri:

tätä pihkaa käytetään nykyään yleisimmin veneenrakennuksessa, ja se on useimmille veneenomistajille tuttua. Se on edullinen ja yleensä monikäyttöinen. Sillä on matalat venymäominaisuudet, joten sitä ei käytetä nykyaikaisissa korkean suorituskyvyn veneissä, mutta se on täysin riittävä useimmille veneille. Yleisin Polyesteri on ortoftaalinen emäs, mutta uudemmat isoftaalipohjaiset polyesterit kasvattavat suosiotaan. Isoftaalit kestävät paremmin vettä ja kemikaaleja, ovat hankauskestävämpiä ja niillä on suurempi vaikutus ja väsymys (flex) – suorituskyky. Useimmat nykyaikaiset geelipäällysteet on valmistettu isoftaalihartseista.

Vinyyliesteri:

polyesterille vaihtoehtoisilla vinyyliestereillä on paremmat venytysominaisuudet kuin polyestereillä, joten ne vastaavat paremmin eri eksoottisten vahvisteiden vahvuuksia. Vinyyliesterillä on myös hyvät vedenkestävyys-ja väsymisominaisuudet, mutta se on polyesterihartsia kalliimpaa. Yksi vinyyliesterin tärkeä ominaisuus on se, että sillä on erinomainen sekundaarinen sidoslujuus, joten kovetettuun runkoon lisätyillä laipioilla tai jäykisteillä on parempi sidos kuin polyesterirungolla.

epoksi:

Tämä on korkean suorituskyvyn hartsia, jolla on vastaava hintalappu. Epoksihartseilla on ollut kova maine työstettävänä, sillä varhaiset epoksit olivat paksuja, mutta monet nykyaikaiset epoksit ovat melko nestemäisiä. Epoksi tarttuu paremmin kuin mikään muu hartsi monenlaisiin materiaaleihin, mikä tekee siitä ihanteellisen ydinten, jäykisteiden tai muiden kohteiden kiinnittämiseen.

Lasikuitukangastyypit

jatkuvia säikeitä käyttävät kudotut kankaat ovat yleisimpiä kankaita, joiden paino vaihtelee neljästä 15 unssiin neliöjaardia kohden. Raskaammat painot, joita yleensä kutsutaan kiertäviksi tai kudotuiksi kiertäviksi, koostuvat kiertämättömistä kuitulangoista, joiden painot vaihtelevat jopa 48 unssia jaardia kohti. Valmis kiertolainen muistuttaa karkeaa säkkikangasta ja on kaikkien liinojen tavoin hyvä kaksisuuntainen lujuus. Kevyempiä kangaspainoja löytyy monenlaisista kudontakuvioista, kuten twillistä, satiinista ja mattapintaisesta, eri tarkoituksiin.

kaksi esimerkkiä lasikuitukankaasta: vasemmalla oleva lasikuitu on huomattavasti ohuempaa ja kevyempää, mutta tarjoaa vähemmän jäykkyyttä.

E-lasi:

Tämä on nykyisin yleisimmin käytetty lasikuitukangas veneenrakennuksessa. Voit ostaa e-lasia merenkulun tarvikeliikkeestä ja sitoa sen polyesterihartsilla. Se valmistetaan sulasta muovista, joka kehrätään hienoiksi kuiduiksi, jotka sitten joko kudotaan kankaaksi tai kerätään löyhästi kiertoon.

S-lasi:

Tämä on korkean suorituskyvyn lasikuitukangas lentokoneteollisuudesta. Se on kolme-viisi kertaa kalliimpaa kuin E-lasi, mutta se on myös paljon vahvempi. Kehittämä Owens-Corning, se on 20-40 prosenttia suurempi veto -, vaikutus-ja taivutuslujuus kuin E-lasi. S-lasia on kahdenlaisia: S-1, joka täyttää kriittiset ilmailu-ja avaruusstandardit ja on sokean kallis; ja S-2, jota käytetään meriteollisuudessa. Euroopassa S-lasia kutsutaan R-lasiksi.

Mat:

Mat on yleensä valmistettu e-lasista, ja se koostuu satunnaisista 2-3 tuuman kuiduista, joita hartsiliukoinen sideaine pitää paikoillaan. Mattoa käytetään pääasiassa paksuuden ja jäykkyyden rakentamiseen lasikuiduksi layupsiksi. Matto kestää ”läpivientiä”, jossa kiertävä kudos näkyy rungon uloimmassa kerroksessa, mutta se myös imee itseensä suunnattoman määrän hartsia ja on painoonsa nähden heikko.

yksisuuntaiset kuidut:

Tämä on yksi lujitemateriaalien edistysaskeleista. Se koostuu kuitusäikeistä, jotka kulkevat vain yhteen suuntaan ja joita pitävät koossa yksittäiset kuidut, jotka on liimattu tai ommeltu sivusuunnassa, paljolti samalla tavalla kuin bambuaita pidetään koossa muutamalla langalla. On selvää, että sillä on erittäin suuri suuntauslujuus, joten sitä voidaan käyttää alueilla, joilla kuormitukset ovat erityisiä. Koska se ei ole kudottu, ei ole kinks ja se on helpompi työntekijöiden kostuttaa hartsi, koska se ei pidä ilmaa kuin kangas kangas.

kaksiakseliset kuidut:

teknisesti suurin osa kankaista on kaksiakselisia, mutta nykyinen määritelmä tarkoittaa kangasta, joka on tehty yksisuuntaisista kankaista, joita ei ole kudottu toistensa läpi. Yksi kerros yksinkertaisesti asettaa päälle seuraavan kerroksen tuottaa kink – vapaa bändi kuitua.

Kolmiaksiaaliset kuidut:

Tämä on kaksiaksiaalista kangasta muistuttava kerrostettu materiaali, paitsi että kuidut on suunnattu kolmeen suuntaan, usein 120 astetta toisiinsa kuormien levittämiseksi.

kehittyneet Lasikuiturakenteet

hiilikuitu:

nämä grafiittikuidut tarjoavat erinomaisen jäykkyyden sekä suuren veto-ja puristusvoiman, ja niitä käytetään usein yhdessä S-lasin tai muun eksotiikan kanssa tarjoamaan hyväksyttävää iskunkestävyyttä, joka on muuten melko alhainen. Hiilikuitu on erittäin kallista, mutta se voi päihittää metallin monissa tilanteissa. Monet yritykset tuottavat hiilikuitua maailmanlaajuisesti ja käyttötarkoitukset riippuvat itse kuidun hiilipitoisuudesta, joista jotkut on tarkoitettu korkean lujuuden sovelluksiin ja toiset on suunnattu korkean moduulin (jäykkyys) tilanteisiin. Se on kallein saatavilla oleva kuituvahvistus, joka maksaa yhtä paljon per punta kuin 100 kertaa yleinen E-lasi. Toiseksi vain Kevlar ominaislujuus, hiilikuidut ovat parempia kuin mikään muu kuitu jäykkyys.

Kevlar:

DuPont-tuotteen tavaramerkittyä nimeä käytetään aramidikuiduista, joiden ainoa valmistaja Du Pont on maailmanlaajuisesti. Aromaattinen polymidi (lyhennetään yleensä aramidiksi) Kevlar on nailonin muoto, joka kehitettiin alun perin 1960-luvun puolivälissä nimellä ”Fiber B” vahvistamaan säteittäistä rengasvyötä. Sen ainutlaatuisia ominaisuuksia otettiin pian muuhun käyttöön, ja yleisö yleensä ajattelee Kevlar kannalta luodinkestävät takit. Kevlaria on itse asiassa saatavilla kahdenlaista. Kevlar 29: ää käytetään linjoissa, kaapeleissa ja luotiliiveissä, kun taas Kevlar 49: ää käytetään lujitekuituna muovikomposiiteissa. Lujuuspainovertailussa Kevlarilla on kaupallisen kuidun korkein ominaisvetolujuus. Se on viisi kertaa vahvempaa kuin teräs ja kaksi kertaa vahvempaa kuin E-lasi, minkä ansiosta Kevlar-runko voi säilyttää saman lujuuden kuin E-glass-runko murto-osalla painosta. Iskunlujuus on myös Kevlar forte, ja se kestää toistuvia iskuja sekä vastustaa muiden vahvistavien kuitujen taipumusta halkeamien leviämiseen. Kevlarin negatiivinen puoli on puristuslujuuden selvä heikkous, joten sitä käytetään usein yhdessä muiden, kyseistä ominaisuutta tasapainottavien kuitujen kanssa.

Nomex:

DuPontin kehittämä kemikaali Nomex on tunnetuin tulenkestävistä ominaisuuksistaan, ja sitä käytetään palomiesten ja kilpa-autoilijoiden tulenkestävissä puvuissa. Se on aramidi, josta tehdään hunajakennoissa käytettävää paperimaista ainetta.

hybridit:

nämä ovat vahvikekankaita, joissa yhdistyy kahta tai useampaa erityyppistä kuitua. Yksi yleinen hybridi on kevlarin ja hiilikuidun sekoitus. Kevlar tarjoaa korkea iskunkestävyys, kun taas hiilikuitu toimittaa jäykkyys. S-lasin, kevlarin ja hiilikuidun yhdistelmät ovat myös saatavilla optimoimaan tiettyjä ominaisuuksia mahdollisimman pienin kustannuksin.

kehittyneitä ydinmateriaaleja

ydinmateriaaleja käytetään usein painon vähentämiseen ja jäykkyyden lisäämiseen. Jotkut rakentajat uurtavat koko veneen; toiset rakentaa kiinteä lasikuitu vesirajasta alas ja coring edellä, ja vielä toiset käyttävät joitakin sekoitus coring ja kiinteä lasi koko veneen.

tässä osassa voi nähdä (ruudullisen näköisen) ytimen, joka on joutumassa tyhjiöpussiin Sabre Yachtsissa. Kuva: Sabre Yachts.

Balsaydin:

kun sitä käytettiin ensin runkoveneenrakentajina, laitettiin rungoille pitkiä Balsan lankkuja, mutta tämä menetelmä johti lahoon ja rakenteelliseen pettämiseen, kun vesi ”häijysti” koko lankun läpi. Balsa on kestänyt kauan elää tätä alkua, mutta moderni balsa on nyt yleisesti hyväksytty coring materiaali veneissä. Ratkaisu syntyi viipaloimalla jyvä läpi, kääntämällä se reunaan ja tuottamalla shakkilautakuvio päätyjyväpaloista, jotka eivät lähetä vettä. Tuloksena on jäykkä, kevyt ja edullinen ydin, jolla on hyvä iskunlaatu ja korkea puristuslujuus. Lisäominaisuus on Balsan eristyslaatu ääntä, lämmön muutosta ja tärinää vastaan. Yksi negatiivinen tekijä on se, että Palsa voi imeä hartsia, mikä tekee rungosta raskaamman, mutta laadukas valmistustapa voi estää sen tapahtumasta.

PVC-Vaahdot:

Airex ja Klegecell (lausutaan kledge-a-cell) ovat suosituimpia kaupallisesti valmistettuja vaahtosydämiä, joita nykyään käytetään. Molemmat ovat polyvinyylikloridista valmistettuja suljettuja soluvaahtoja, mutta kummallakin on erilaiset ominaisuudet. Airex on ristisidonta PVC: tä, mikä tekee siitä joustavamman ja vaurioitumiskestävämmän. Klegecell on ristikkäinen vaahto, joka on erittäin jäykkä. Ulkomailla rakennetuissa veneissä käytetään usein Divinycelliä, joka on skandinaavinen versio Klegecellistä.

hunajakenno:

hunajakenno on juuri sitä, miltä se kuulostaa: vohvelimainen materiaalikuvio, joka antaa minkä tahansa yhtä painavan ytimen suurimman jäykkyyden. Puristus-ja leikkausvahvuudet ovat vertaansa vailla, mikä voidaan odottaa materiaalilta, jota alun perin käytettiin lentokoneissa lattioiden ja laipioiden valmistukseen. Nomex honeycomb on yleisin löytyy jahdit, vaikka se on ehdottomasti korkean lipun ylellisyys omistajille etsimään viimeinen unssi painon säästöjä. Yllättävää kyllä, jotkut hunajakennot on tehty paperista. Voimapaperi kyllästetään hartsilla ja muodostetaan sitten hunajakennoksi, mikä tekee siitä vedenkestävän ja tukevan, mutta paperikoneisto on painavampi kuin Nomex. ”Nyljetyt paneelit” ovat valmiita vanerilevyä muistuttavia hunajakennolevyjä, ja niitä on saatavana tiikkiviilulla tai erilaisilla muilla peittokuvilla, jotka voidaan leikata valmiiksi hunajakenno-laipioiksi.

Hanki tietoa siitä, miten ydin toimii lasikuituosan sisällä katsomalla our Understanding Foam Cored Boat Construction video.

kehittyneet Veneenrakennustekniikat

näiden uusien materiaalien ohella myös menetelmät niiden nostamiseksi veneeksi, josta lopulta tulee Vene, ovat kehittyneet viime vuosina. Jälleen minimoimalla paino ja maksimoimalla voimaa on lähes aina tavoitteena.

Tyhjiöpussitus

: Tämä prosessi alkaa kuin avoin muovailuvaha, mutta märkä laminaatti suljetaan muovikalvoon ja ylimääräinen hartsi vedetään tyhjiöön. Ylimääräinen hartsi ei lisää voimaa – sitä varten lasikuitu on – mutta se lisää painoa. Niinpä tyhjiöpussitus vähentää veneen lopullista painoa uhraamatta lujuutta.

Alipaineinfuusio

: tyhjiöinfuusioprosessiin sisältyy samalla tavalla muovikalvo ja tyhjiö ihanteellisen hartsi-lasi-suhteen saavuttamiseksi. Kuitenkin sen sijaan, että alkaisi märkä lay up tyhjiö, yhdessä joukko hartsi ruokinta linjat, esittelee ja vetää hartsi läpi kankaalla ensinnäkin. Tämä mahdollistaa materiaalien tarkemman mittaamisen ja mahdollisuuden käyttää tasaista painetta laajalla alueella, joten voit asettaa suurempia osia.
Jos haluat yksinkertaistetun selityksen siitä, miten tyhjiöprosessi toimii veneitä muovattaessa, Katso our Understanding Vacuum Bagging-video.

Vaihtoehtoiset Veneenrakennustavat

vaikka valtaosa nykyisin rakennettavista huviveneistä nojaa näihin materiaaleihin ja menetelmiin, on poikkeuksia. Useimmiten löydät niitä suuria jahteja, joissa hinta ei ole objekti. Osa on edelleen rakennettu metallirunkoisilla, osa taas tekniikaltaan ”kylmämuovauksella” eli ”lankku rungolla”.”Näissä tapauksissa veneen rakenne on valmistettu puusta, joka sitten kerrostetaan tai kapseloidaan käsin ladotulla lasikuidulla ja epoksihartsilla. Sportfishing yachts kuten Bayliss 73 jalka Avoauto, ja high-end risteilijät kuten Vicem yachts, on rakennettu näillä menetelmillä.

vaikka monet nykyaikaiset veneenrakentajat karttavat puun käyttöä, tämän Jarrett Bayn kaltaisilla kalliilla jahdeilla kylmämuovauksen kaltaisia menetelmiä pidetään usein nykyaikaisempia tekniikoita parempina.

ääripään vastakkaisessa päässä on FRP – veneitä, joissa ei ole F tai R ja vain P-muovia. Vaikka suurimmat kaikki muoviset veneet tuotannossa ovat alle 20 jalkaa pitkä (ja useimmat ovat alle 12 tai 14 jalkaa) roto-valettu muovi on tullut varsin suosittu kajakki ja Jollan markkinoilla. Nämä yksinkertaiset, edulliset käsityöt syntyvät muovisista pelleteistä, jotka sulatetaan pyörivän uunin sisällä, joka sekin on muotti. Jäähtyessään muovi on ottanut muotin muodon ja vene ponnahtaa esiin.
nyt kun tiedät modernin veneenrakennuksen perusteet ja olet valmis valitsemaan oman veneen, muista lukea miten ostaa vene: vinkkejä ensiasunnon ostajille.
toimittajan huomautus: Tämä artikkeli sisältää osia Chris Caswellin Basic Boat Construction-artikkelista elokuulta 2000, ja sitä päivitettiin lokakuussa 2018 ja maaliskuussa 2020.

kirjoittanut: Lenny Rudow