爱游戏app首页下载地址第4章 游艇的结构设计1

  结构形式。由于排水量对游艇的性能影响非常大,所以,为了 减轻其排水量并保持足够的强度和刚度,现代游艇一般选用轻 型材料,像玻璃钢、高强度铝合金等。 另外,由于游艇航行的速度较高,其受力与普通船的受力

  (1)、玻璃钢应用的优点 玻璃钢应用在游艇上有许多优点,概括起来有: ① 抗腐蚀性强。玻璃钢游艇即使长期使用,也不会受到海水的 腐蚀,但和其他材料的游艇一样,时间一长也会有海蛎子等附

  ② 渗水率低。中小型玻璃游艇一般是在一个模具内整体成形 ,没有接缝且渗水率低,所以,其防水性好,非常适合在游艇

  ③ 重量较轻。与相同尺度的钢结构艇相比,一条玻璃钢游艇 的艇体重量大约只占后者的一半左右,与高强度铝合金艇的重 6 量相比,差距不大。

  (1)、玻璃钢应用的优点 玻璃钢应用在游艇上有许多优点,概括起来有: ④ 强度较强。玻璃钢的强度稍逊于钢,与高强度铝合金接近。 但如果按强度/重量比来算,玻璃钢要比后两者要高得多。此外 ,由于玻璃钢纱布具有方向性,所以,可在受力较大的方向上 铺设更强的玻璃纤维,这样,材料的应用更加有效。 ⑤ 形状杂、颜色多。玻璃钢材料在各种复杂曲面上铺设相对容 易,这样,如果批量生产,其建造成本也能降低。另外,只要 在外层胶壳树脂中加一点染料,就可把艇体做成客户喜好的颜

  (1)、玻璃钢应用的优点 玻璃钢应用在游艇上有许多优点,概括起来有: ⑥ 维护易、寿命长。玻璃钢游艇由于不怕海水的腐蚀,所以, 除了隔一段时间需要铲去艇底的海蛎子等并刷上新防污漆外,

  (2)、玻璃钢应用的缺点 当然,像任何优秀的材料一样,玻璃钢在游艇上的应用也有其 缺点,可用两句话形容:刚度不足易疲劳,振动易燃不耐磨。 具体解释为: ① 刚度不足。玻璃钢的弹性模量E大约是钢的1/15,高强度铝 合金的1/5,所以,在相同的载荷下,玻璃钢游艇的刚度较小 、更容易变形。 ② 疲劳、失稳强度低。玻璃钢的弹性模量低,这也使得那些 受压构件和嵌板更易失稳。另外,它的疲劳强度也相对较低, 在考虑设计载荷和安全系数时,要充分注意。除此之外,还要

  (2)、玻璃钢应用的缺点 ③ 结构振动、不耐磨损。在主机基座处和螺旋桨上方的结构如 果没有适当加强,很可能引起结构振动。才外,玻璃钢的耐磨

  ④ 易燃烧。玻璃钢材料中的树脂是一种可燃性物质,如果一 旦着火,它会火上添油,祝其燃烧。但也有一些树脂是阻燃性 的,在着火后,一旦移去火源,火势会逐渐减弱。 尽管玻璃钢在游艇上应用有这些缺点,但与其众多的优点比 起来却显得微不足道,况且这些缺点还是可以克服的,有些缺点实

  (1)、基础材料——树脂 常用的树脂有三类:① 不饱和聚酯树脂(Polyester Resin) ;② 乙烯基树脂(Vinylester Resin); ③ 环氧树脂( Epoxy)。前一种树脂在游艇建造中应用广泛,第二种应用也 有增加的趋势,最后一种只在特殊情况下才被使用。这几种树 脂的性能见表4-1。

  (2)、玻璃钢应用的缺点 ① 不饱和聚酯树脂。不饱和聚酯树脂分两种:邻苯二酸( Orthophthalic)型——以下简称ORTHO型,间苯二酸(

  游艇建造中最常见,后者由于防水性较好、延伸率较大,多用 在艇体外面的胶衣或外层。但其价格较贵,在艇上全部使用这

  ② 乙烯基树脂。乙烯基树脂与不饱和聚酯树脂有些类似,但有 更多的优点,如更高的强度,更大的延伸率,更小的密度,更 低的渗水率等。常结合更强的纤维一起使用,但价格是不饱和

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  (2)、玻璃钢应用的缺点 ③ 环氧树脂。环氧树脂虽然表面上与前两种树脂相似,但实际 上它们并不是一个家族。与上述两种树脂相比,环氧树脂黏着

  低,常常用于修理或部件之间的黏结。在使用时要注意,虽然 它可以覆盖在硬化的聚氯乙烯树脂上,但反过来却不行。有时

  (2)、玻璃钢应用的缺点 在选用树脂时,不仅要考虑其强度,更要检查其断裂时的延伸 率,树脂的延伸率最好比玻璃纤维的要大一些,以免树脂先断

  化剂和加速剂,否则,无法生产出合格的产品。 加速剂是帮助催化剂加速反应的物质。有些树脂在制造时已经 预先加好,在使用时,只要加适量的催化剂就行。

  2、增强材料——玻璃纤维 玻璃纤维有多种,在游艇制造中最常用的是E型玻璃纤维 。该种材料的化学稳定性高、抗潮性好,而且价格也比较便宜

  它们的强度、刚度、抗疲劳性都比较好,但由于价格更高,在 游艇中应用不多。此外,还有一些性能更优越的纤维,像 Kevlar纤维、碳纤维等,它们的价格更高,只有在对排水量要 求特别严格的艇上才应用,有时也局部用在载荷特别大的区域 。这几种纤维的性能见表4-2。

  2、增强材料——玻璃纤维 玻璃纤维是先将玻璃熔化后抽成只有头发直径1/10的微丝 ,再把众多的微丝结合在一起组成细股纱(Strand)。 在游艇建造中常用的增强材料有四种: ① 短切毡(Chopped Strand Mar,简称CSM), ② 缝纱布(Knitted Roving,简称KR),

  ④ 短切—缝纱布(Roving—Mat,简称RM)。还有一种玻璃 纤维——编纱布(Woven Roving,简称WR)在过去也常见 ,但现在已不多见。下表4-3是这四种玻璃纤维制成玻璃钢后 的性能比较,图4-2为它们的异向性能比较。

  (1)、短切毡(CSM) 现代游艇建造中几乎都需用到短切毡,如图4—3所示。它 是将细股纱切成4~5 cm的短纱,并用黏合剂随机而均匀地黏 结在一起形成的股毡。常用股毡的规格有三种:300 CSM( 0.30 kg/m2), 450 CSM(0.45 kg/m2),600 CSM (0.60 kg/m2)。CSM代表短切毡。玻璃纤维含量大约在30%左右。 由于短切毡内的玻璃纤维并不连续,而且铺层内的玻璃纤 维含量较少,所以,用这种材料铺成的层板强度较低,但它也

  观漂亮,强度无异向性,复杂面上作业易,成本较低等。多用 在紧邻胶衣的最外层以及弯曲应力较低的中间几层。

  (2)、缝纱布(KR) 缝纱布的无捻粗纱是连续的,它的纱束方向和层数有多种 选择,所以它的方向差异性是可调的。在与纤维一致的方向上 要比短切毡的强度高许多,是外载荷的主要承受者。此外,它 的铺层较厚,抗冲击能力比较强。但层间黏结性稍弱。如果铺 层较厚,在复杂表面成形也较困难。

  (3)、单向布(UDR) 如图所示,单向布常用在游艇上的一些特殊地方。它由多 条无捻粗纱在径度(00)方向平行缝制而成,背面有一层网状 细纱。因此,在(00)方向上强度高,相反在900方向就很差 。所以,当游艇上某一部位在(00)方向上需要提高强度的话 ,单向布就是最好的选择。虽然该方向的强度有很大提高,但 重量却增加不多。其缺点是价格稍贵。常用的规格有两种:

  (4)、短切-缝纱布(RM) 短切-缝纱布已经广泛应用于游艇的建造中,如图所示。 它是短切毡和缝纱布的一种组合,目的是发挥它们各自的优点 ,弥补其不足,特别是避免出现缝纱布层间黏结性较弱、易发 生层间剥离的问题。常用的规格有三种: 600/113ELTM( 00 /900 ,0.60+0.11 kg/m2), 800/225ELTM( 00 /900 ,0.60+0.23 kg/m2),

  ELTM, EBXM分别代表E型双向正交00/900, +-450玻璃纤维布和 短切毡。玻璃纤维含量取决于短切毡所占的重量比。

  (5)、编纱布(WR) 如图所示,编纱布是一种过去普遍使用的增强材料,与缝 纱布类似,它也是把由多股细股纱组成的无捻粗纱在经纬向按 不同的织法编成的较厚纱布。它的抗冲击能力也较强,铺层也 较厚,在复杂表面成形也较难,层间黏结性更弱,在+-450 的 方向上强度较差,另外,由于粗纱的交叉编织会产生波浪形起 伏,受力后展延较大,所含树脂比例也较高,所以,其强度会

  3、玻璃钢的单板(Solid)和夹层板(Sandwich) 如图所示,玻璃钢是玻璃纤维浸在树脂中通过化学反应黏

  在中小型游艇建造中,最常用的型塑方法有两种: 手工铺层(Hand Layup)和真空灌注(Infusion)法。手工

  真空灌注法是先将玻璃纤维铺设好,再将树脂通过真空灌注到 玻璃纤维而成形的方法。型塑完成后的产品分为如下图所示的 两种结构。

  用ISO型或乙烯基树脂,其厚度在0.5mm左右。胶衣是型塑的 最外层,不仅防水性要好、抗磨损性要强、不易开裂,而且外

  ② 防水外层。外层的主要功用是防渗漏、防透印(Printthrough),所以,在艇体水下部分多选用防水性好且延伸率 较大的ISO型或乙烯基树脂。玻璃纤维主要选树脂含量较高的

  维一层层铺设而成。树脂可用比较便宜的ORTHO型,但如果 条件允许,最好选用ISO型或乙烯基树脂。玻璃纤维多选择纤

  (1)、玻璃钢单板 玻璃钢材料的一个缺点是刚度较低,受力后变形较大。在 单板结构中,有足够的刚度是设计的关键,强度反而比较容易

  人常常在靠近壳板中心的地方铺若干含有高比例树脂的短切毡 。这样带来的好处有:厚度增加比较快;由于树脂的密度只是

  在现代游艇设计和制造中,中低速艇的艇壳底板多用单板 结构。而中高速游艇常用玻璃钢夹层板结构。至于艇壳侧板、 尾板、主甲板和飞桥甲板,大多数游艇都采用夹层板结构。爱游戏app首页下载地址 36

  度以传递面板间的应力,同时也要有一定的压缩强度以阻抗外 力。另外,它还应该具有较好的抗冲击性、防水、防火性,与

  其他材料更好的黏结性、相容性,当然,价格不能太高。 现代游艇的夹芯材普遍采用闭孔形硬质聚氯乙烯(PVC)

  泡沫塑料,有两种型式可供使用:(1)多空平板;(2)带槽 折板。前者在平板上钻有许多小孔,适用于比较平坦的表明,

  ,如果要有相似的强度和刚度,后者的重量可减少许多。此外 ,这种夹层结构还具有绝热、隔声等优点。当然,夹层板结构

  界 多变 的载荷作用下 ,离层会越来越大 ,问题将 变得非常 严重 ,甚至影响到游艇的 安全 。 有些离层可能是由于使用不当 、艇龄太长、有水渗入等引 起,但大多数是先天不足,在夹芯材的成形作业时就已发生,

  即使是哪些本身受水影响不大的材料,像PVC泡沫塑料,如果 有水渗入空隙,在高温天气可能产生蒸汽压力,在寒冷季节会

  注意,比如树脂含量太少留下一些细微空隙,结果使得水有机 会从这些微孔渗入。此外,还有一些原因,像外层破损,紧固

  俗话说,爱游戏app首页下载地址预防胜于治疗。最好的方法是在成形作业时就考 虑这些问题,比如,在成形作业时,胶衣和外层要用防水性更 好的树脂,外层用树脂含量高的短切毡,夹层板与外层用高性 能黏结材料黏在一起而不留空隙。

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