مبانی قایق سازی

تکنیک های مدرن قایق سازی

انواع رزین فایبرگلاس

انواع پارچه فایبرگلاس

ساخت کامپوزیت پیشرفته

مواد هسته قایق

تکنیک های پیشرفته قایق سازی

ساخت و ساز Monohull در مقابل Catamaran

روش های جایگزین قایق سازی

مبانی قایق سازی

قبل از توسعه تکنیک‌های ساخت فایبرگلاس، قایق‌ها از چوب، فولاد و مواد دیگر با مونتاژ قطعات و قطعات در ساختاری ساخته می‌شدند که سپس با یک بدنه پوشانده می‌شد. با این حال، با ساخت قایق فایبرگلاس، اجزای اصلی قایق – بدنه، عرشه، آستر و قطعات بزرگ مانند کنسول ها – از فایبرگلاس ساخته می شوند. معمولاً این به معنای شروع با یک قالب ماده است. قالب ابتدا با ژل کوت پاشیده می شود، سپس پارچه فایبرگلاس استفاده می شود و سپس از رزین برای اشباع یا “خیس کردن” فایبرگلاس استفاده می شود. هنگامی که رزین سخت می شود، بدنه یا قسمتی از قایق دارید (برای توضیح قسمت های مختلف قایق، به راهنمای مبتدیان ما برای اصطلاحات قایق مراجعه کنید).

تقویت‌کننده‌های سازه‌ای مانند ریسمان‌ها و دیوارها را می‌توان به‌طور جداگانه قالب‌گیری کرد و سپس با فایبرگلاس روی قطعه قرار داد، یا در برخی موارد ممکن است همزمان چیده شوند. در حالی که بدنه هنوز باز است و در معرض دید قرار دارد، می توان مواردی را که در زیر سطح عرشه قرار دارند مانند مخازن سوخت و آب یا موتورهای داخلی سوار کرد. این نیز زمانی است که لوله کشی و سیم کشی ممکن است اجرا شود. سپس اجزای اصلی مونتاژ می شوند. برای اکثر قایق‌های موتوری مدرن، این بدان معناست که عرشه و/یا لاینر، اغلب با جرثقیل، بلند می‌شود و به داخل بدنه فرو می‌رود.

بسیاری از قایق ها با یک مفصل “جعبه کفش” طراحی شده اند که در آن بدنه و عرشه دارای فلنج های جفت شونده هستند یا روی یکدیگر همپوشانی دارند. غالباً از اتصال دهنده های مکانیکی مانند پیچ یا پیچ و مهره برای محکم کردن قطعات به یکدیگر، علاوه بر استفاده از یک عامل اتصال شیمیایی و درزگیر مانند متیل متاکریلات یا 3M 5200 استفاده می شود که باعث می شود اتصال در برابر آب مقاوم شود. علاوه بر این، برخی از سازندگان اطراف محیط بدنه به عرشه را فایبر گلاس می‌کنند.

با مونتاژ قطعات اصلی قایق، می توان لوازم داخلی مانند صندلی ها و فرمان را اضافه کرد. در نهایت می توان از جزئیات و کارهای نهایی مراقبت کرد.

تغییرات در نحوه ساخت قایق

اولین انقلاب در قایق سازی مدرن بدیهی است که تغییر از چوب به ساخت و ساز عمدتاً فایبرگلاس بود، اما انقلاب دوم بسیار ظریف تر بود. انتقالی از روش‌های مرسوم فایبرگلاس به مجموعه‌ای از مواد و تکنیک‌های عجیب و غریب صورت گرفته است که می‌تواند حتی قایق‌بازان باتجربه را با واژه‌ها و اصطلاحات تخصصی گیج کند.

با این حال، مفهوم اساساً یکسان است. فایبرگلاس (که به درستی پلاستیک تقویت شده با فایبر گلاس یا FRP نامیده می شود) هنوز یک ماده الیافی است که در یک ماده اتصال دهنده رزین قرار دارد. در سال‌های اولیه، فایبرگلاس به معنای واقعی کلمه الیاف شیشه بود، اما به زودی به الیافی از پلاستیک‌های مصنوعی مختلف تبدیل شد. برای سال‌ها، ساخت فایبرگلاس از پارچه، رووینگ، حصیر و رزین ساخته شده است که می‌توانید در هر فروشگاه سخت‌افزاری خریداری کنید. اخیراً از مواد پیشرفته تری مانند کولار و فیبر کربن استفاده شده است که بسیاری از مردم با استفاده از آنها در محصولات دیگر آشنا هستند. امروزه، با این حال، مواد مختلف بسیار زیادی استفاده می شود که مدرک مهندسی شیمی هنگام خواندن بروشور یک قایق جدید مفید است.

برخی از پیشرفت‌ها حاصل تلاش سازندگان قایق‌های موتوری مسابقه‌ای دریایی و قایق‌های بادبانی مسابقه‌ای اقیانوسی برای تولید قایق‌های سبک‌تر، قوی‌تر و در نتیجه سریع‌تر بود، اما تاثیر واقعی با بحران انرژی روی داد. از آنجایی که فایبرگلاس یک محصول پتروشیمی است، برای سازندگان قایق منطقی است که روش‌هایی را برای سبک‌تر کردن قایق‌ها بدون کاهش استحکام بررسی کنند، زیرا هر پوند فایبرگلاس حذف شده باعث صرفه‌جویی در هزینه سازنده می‌شود. برای سازندگان قایق های موتوری، یک قایق سبک اما قوی نیز مصرف سوخت بیشتری دارد.

بیشتر تحقیق و توسعه در واقع از صنایع هواپیما و هوافضا حاصل شده است، جایی که استحکام و وزن سبک همیشه دغدغه اصلی بوده است و افت فناوری به آبشاری تبدیل شده است که بسیاری از صاحبان قایق از تغییراتی که در هر دو رخ می دهد بی اطلاع هستند. مواد جدید و تکنیک های جدید قالب گیری.

انواع رزین فایبر گلاس

سه نوع رزین وجود دارد: پلی استر، وینیل استر و اپوکسی. هر کدام جایگاهی در دنیای قایق سازی دارند. عامل مهم این است که سازنده به درستی رزین را با نوع ماده تقویت کننده مورد استفاده مطابقت دهد تا مقاومت ها مطابقت داشته باشند. به عنوان مثال، یک رزین وینیل استر برای شیشه اس ایده آل است، اما وقتی با شیشه E استفاده می شود، مواد تقویت کننده قبل از رزین از بین می روند.

ای-گلس

این رایج ترین پارچه فایبرگلاس امروزه در قایق سازی است. می توانید E-glass را از یک فروشگاه لوازم دریایی خریداری کنید و آن را با رزین پلی استر بچسبانید. این از پلاستیک مذاب ساخته شده است که به الیاف ریز تبدیل می شود و سپس یا به صورت پارچه بافته می شود یا به صورت آزاد جمع می شود.

اس گلس

این پارچه فایبرگلاس با کارایی بالا از صنعت هواپیماسازی است. سه تا پنج برابر گرانتر از E-glass است، اما همچنین بسیار قوی تر است. این شیشه که توسط Owens-Corning ساخته شده است، 20 تا 40 درصد استحکام کششی، ضربه ای و خمشی بالاتری نسبت به E-glass دارد. دو نوع شیشه S وجود دارد: S-1، که استانداردهای حیاتی هوافضا را برآورده می کند و به طرز چشمگیری گران است. و S-2 که در صنایع دریایی استفاده می شود. در اروپا به S-glass R-glass می گویند.

تشک

مات معمولاً از E-glass ساخته می‌شود و شامل الیاف تصادفی دو تا سه اینچی است که توسط یک چسب محلول در رزین در جای خود نگه داشته می‌شوند. مات عمدتاً برای ضخامت و سفتی ساختمان در چیدمان های فایبرگلاس استفاده می شود. مات در برابر “چاپ از طریق” مقاومت می کند، جایی که بافت چرخشی در لایه بیرونی بدنه خودنمایی می کند، اما همچنین مقدار زیادی رزین را جذب می کند و نسبت به وزن خود استحکام کمی دارد.

الیاف تک جهتی

این یکی از پیشرفت های تقویت کننده مواد است. این شامل رشته‌هایی از الیاف است که فقط در یک جهت حرکت می‌کنند، که توسط الیاف منفرد که به صورت جانبی چسبانده شده یا دوخته شده‌اند، به هم متصل می‌شوند، تقریباً به همان روشی که یک حصار بامبو توسط چند سیم به هم متصل می‌شود. بدیهی است که از استحکام جهتی بسیار بالایی برخوردار است، بنابراین می توان از آن در مناطقی که بارهای خاص هستند استفاده کرد. از آنجایی که بافته نشده است، پیچ خوردگی ندارد و برای کارگران راحت تر است که با رزین خیس شوند، زیرا هوا را مانند پارچه پارچه ای در خود نگه نمی دارد.

الیاف دو محوری

از نظر فنی، بیشتر پارچه‌ها دو محوره هستند، اما تعریف مدرن به معنای پارچه‌ای است که از لایه‌هایی از پارچه‌های یک طرفه ساخته شده است که از طریق یکدیگر بافته نشده‌اند. یک لایه به سادگی در بالای لایه بعدی قرار می گیرد تا یک نوار فیبر بدون پیچ خوردگی تولید کند.

الیاف سه محوری

این یک ماده لایه لایه شبیه پارچه دو محوره است، با این تفاوت که الیاف در سه جهت، اغلب در 120 درجه نسبت به یکدیگر جهت پخش بارها قرار دارند.

مصالح ساختمانی کامپوزیت پیشرفته

فیبر کربن

این الیاف گرافیت سفتی فوق‌العاده و همچنین استحکام کششی و فشاری بالایی را ارائه می‌کنند و اغلب همراه با S-glass یا سایر مواد عجیب و غریب برای ایجاد مقاومت قابل قبول در برابر ضربه استفاده می‌شوند که در غیر این صورت بسیار کم است. فیبر کربن بسیار گران است، اما می تواند در بسیاری از شرایط از فلز بهتر عمل کند. بسیاری از شرکت‌ها فیبر کربن را در سرتاسر جهان تولید می‌کنند و استفاده از آن به محتوای کربن فیبر بستگی دارد، برخی برای کاربردهای با استحکام بالا و برخی دیگر برای موقعیت‌های مدول (سفتی) بالا در نظر گرفته شده‌اند. این گران‌ترین نوع تقویت‌کننده فیبر موجود است که به ازای هر پوند 100 برابر E-glas معمولی قیمت دارد. پس از کولار در استحکام خاص، الیاف کربن از نظر سختی نسبت به سایر الیاف برتری دارند.

فیبر کربن به دلیل استحکام و ویژگی های سبک وزن، با افزایش تعداد سازندگان قایق که از این مواد استفاده می کنند، به خط مقدم قایق سازی مدرن تبدیل شده است. با قایق‌هایی که با فیبر کربن ساخته شده‌اند، لانه‌های زنبوری از این ماده در نوارهای مسطحی قرار می‌گیرند که مانند فایبرگلاس به صورت پارچه‌ای بافته می‌شوند. ماتریس به دست آمده با رزین وینیل استر به هم متصل می شود و ماده ای فوق العاده سبک و محکم می سازد. Viking Yachts یکی از سازندگان پیشرو در صنعت قایق سازی است که از این تکنیک استفاده می کند و به پیشروی بیشتر آن کمک می کند، مانند Nor-Tech. قایق ها قوی تر، سبک تر و سفت تر از قایق های فایبرگلاس سنتی هستند. البته این نوع ساخت و ساز و مواد مورد نیاز بسیار گران است و تا حد زیادی به هزینه و قیمت کلی کشتی می افزاید.

کولار

نام تجاری یک محصول DuPont، برای اشاره به الیاف آرامید استفاده می شود که DuPont تنها تولید کننده آن در سراسر جهان است. کولار یک پلی‌مید معطر (معمولاً به آرامید کوتاه می‌شود)، شکلی از نایلون است که در اواسط دهه 1960 با نام فیبر B برای تقویت تسمه‌های شعاعی تایرها ساخته شد. ویژگی‌های منحصر به فرد آن به زودی مورد استفاده‌های دیگری قرار گرفت و عموم مردم معمولاً کولار را از نظر ژاکت‌های ضد گلوله می‌دانند. در واقع دو شکل از کولار موجود است. کولار 29 برای خطوط، کابل ها و ژاکت های فلک استفاده می شود، در حالی که کولار 49 به عنوان فیبر تقویت کننده در کامپوزیت های پلاستیکی استفاده می شود.

در مقایسه استحکام به وزن، کولار دارای بالاترین استحکام کششی ویژه در بین الیاف تجاری است. این شیشه پنج برابر قوی‌تر از فولاد و دو برابر قوی‌تر از E-glass است، که به بدنه کولار اجازه می‌دهد تا همان استحکام بدنه E-glass را در کسری از وزن حفظ کند. استحکام ضربه نیز یک فورت کولار است و می تواند در برابر ضربات مکرر مقاومت کند و همچنین در برابر تمایل سایر الیاف تقویت کننده برای گسترش ترک ها مقاومت کند. جنبه منفی کولار یک ضعف مشخص در استحکام فشاری است، بنابراین اغلب همراه با الیاف دیگری که این ویژگی را متعادل می‌کنند استفاده می‌شود.