CC BY
74Вестник магистратуры. 2018. № 12-4(87)
ISSN 2223-4047
УДК 629.12
А.С. Ковылина
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СУДОСТРОЕНИИ
В статье представлена информация о композиционных материалах, используемых в судостроении. На основе литературных данных были рассмотрены основные тенденции применения композиционных материалов в судостроении.
Ключевые слова: композиционные материалы, полимеры, наполнители, ультраразмерные наполнители, судостроение
В настоящее время технический прогресс порождает необходимость в создании новых композиционных материалов. Но, с другой стороны, и обуславливается результатом этих разработок. Создание новых материалов дает возможность для новых конструктивных решений, технических и технологических процессов. На сегодняшний день перспектива прогресса во многих областях связана с разработкой и применением композиционных материалов.
Если говорить о композиционных материалах в целом, то можно дать довольно простое определение: композиционные материалы - это материалы, которые представляют собой гетерофазную систему, полученную из двух и более компонентов, причем с сохранением индивидуальных свойств отдельно взятого компонента.
Когда возникает потребность в материале с новым комплексом свойств, не всегда целесообразно заново синтезировать новые полимеры и развивать их производство. Это считается невыгодным процессом. Физическая модификация существующих полимеров, их комбинация с веществами другой природы, другой структуры назначение которой - упрочнить получаемый материал, придать ему особый комплекс свойств, зависящий от вида наполнителя, и удешевить - это один из перспективных путей решения проблемы.
Следует дать конкретное определение наполнителям. Наполнители - это твердые, жидкие и газообразные органические и неорганические вещества, которые распределяются в непрерывной фазе полимера (матрице) с образованием гетерофазной системы с выраженной границей раздела фаз.
Введение наполнителя в полимер имеет несколько важных целей:
1. Уменьшение себестоимости материалов
2. Придание материалам специальных свойств. Например, улучшение фрикционных, электрических, теплофизических, адгезионных свойств, понижение горючести.
3. Повышение твердости полимеров и механической прочности.
В настоящее время важное значение наполнение имеет при получении резин на основе большинства синтетических каучуков, которые характеризуются низким межмолекулярным взаимодействием; композиционных материалов с применением термореактивных (феноло-, мочевино-, меламиноформальдегид-ных, полиэфирных, эпоксидных и других смол), при отверждении которых формирование трехмерной густосетчатой структуры сопровождается значительной усадкой; термопластов конструкционного назначения на основе полиамидов, полиолефинов (полиэтилена и полипропилена), поливинилхлорида, поликарбонатов, политетрафторэтилена и многое другое
Известно, что первыми наполнителями для композитов были природные органические и минеральные материалы. Позднее появились специально синтезированные наполнители со специальными свойствами, а также ультраразмерные. В настоящее время такие наполнители активно используются в судостроении.
Применение полимерных композитных материалов позволяет сделать прорыв в отечественном судостроении. Эта отрасль начинает активно развиваться и в России
Благодаря уникальным свойствам композиты стали одним из важнейших конструкционных материалов во многих отраслях производства. Судостроительной промышленности они позволяют создавать изделия, отвечающие современным требованиям. Использовать композиты в судостроении - значит, улучшить прочность и эксплуатационные характеристики судов и сократить расходы на их обслуживание
© Ковылина А.С., 2018.
Научный руководитель: Черкаев Георгий Владимирович - кандидат технических наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Россия.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2018. № 12-4(87)
Человечество всегда стремилось к освоению морской стихии. Первые лодки строились из дерева. Сейчас существуют даже суда из железобетона. По комплексу конструкционных свойств полимерные композиционные материалы превосходят традиционные стали, алюминиевые и титановые сплавы. Они отличаются повышенной удельной прочностью и жёсткостью, высокой сопротивляемостью усталостным нагрузкам, широким комплексом тепло- и электрофизических характеристик, многофункциональностью применения.
Основная тенденция применения композиционных материалов в судостроении - создание крупногабаритных элементов конструкций. При этом сокращается количество элементов и узлов соединения, снижается масса конструкции, повышается её жёсткость, а в некоторых случаях и прочность. Применение композитов позволяет отойти от традиционных способов проектирования.
В настоящее время эксплуатируются тысячи судов с корпусами из стеклопластика.
Применение композитов в судостроении приводит к снижению эксплуатационных расходов. Также, стоит заметить, что полимерные композиционные материалы не подвержены коррозии и старению. Стоит отметить, что проблемы, связанные с «пузырением» материалов в подводной части корпуса, сейчас решены с помощью композитов. В связи с чем на данный момент композитные материалы требуют малых затрат на техническое обслуживание.
Заключение
Таким образом, судостроительная промышленность начала движение в новую эпоху производства благодаря композиционным материалам. Использование полимерных композитных материалов позволит сделать прорыв в отечественном судостроении.
Благодарность
Черкаеву Георгию Владимировичу за содействие и курирование в процессе научной работы
КОВЫЛИНА АНАСТАСИЯ СЕРГЕЕВНА - магистрант, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Россия.
