по воде, аки посуху... часть пятая. лодка из пенопласта

Как сделать самодельную лодку из пенопласта.

Одна из главнейших задач конструктора любого транспортного средства сделать его возможно более легким. При этом необходимо совместить это качество с другим - прочностью. Что в свою очередь обеспечивает его долговечность при эксплуатации. На помощь нашим изысканиям в данной сфере приходят вспененные материаллы, одновременно легкие и прочные. Хотя прочность у них до определенного момента. 

Технология изготовления из сэндвича известна давно и широко применяется в судо- и авиастроении. Вкратце ее суть состоит в том, что между двумя слоями основного, несущего нагрузку материала, находится промежуточный слой, который только разделяет основные внешние слои и почти не несет каких-либо нагрузок. На примере это можно рассмотреть следующим образом. Возьмем к примеру деревяную рейку и согнем ее. Наружные слои рейки подвергнутся деформации - один растянется, второй будет сжат. Нетрудно догадаться, что между сжатием и растяжением будет иметься место, где материал не подвеграется никаким нагрузкам, или они настолько малы, что ими можно пренебречь. А значит, что этот материал не имеет никакого значения в прочности конструкции и может быть заменен на другой, более легкий, материал. Таким образом при изготовлении сэндвич-обшивки для лодки, стеклопластик с обеих сторон конструкции несет основную нагрузку, а внутренний пенопластовый слой является разделительным слоем. Эта простая манипуляция придает такому материалу как пенопласт несравненно большую прочность. На фотографиях видно, что оклеив даже простой шариковый (не экструдированный полистирол) толщиной всего 20мм стеклотканью в 2 слоя, он способен выдержать громадную нагрузку.
Итак, идея построить легкую, удобную в переноске и транспортировке лодку, подкрепленная элементаными знаниями о сэндвич-технологии, подтолкнули меня приступить к изготовлению лодки. Для проекта была взята модель фанерной лодки "ДИНГИ-8", которая имеет слегка увеличенные обводы швертбота "Оптимист", к тому же имеет достаточную грузоподъемность (250 кг при осадке 15см, при высоте борта 40см) и великолепно идет под веслами, парусом или мотором. К тому же, под рукой имелся недостроеный корпус этой лодки , котрый и был использован как мастер-модель.
Для обшивки был использован экструдированный полистирол толщиной 30мм и размерами листа 600 х 1250мм. Материал был приобретен в строительном магазине. Конечно, этот материал менее прочный чем вспененный поливинилхлорид (ПХВ-1), но намного дешевле. Для примера скажу, что на всю лодку ушло 11 листов полистирола по цене 4 доллара за лист. Лист же вспененного поливинилхлорида импортного производства размером 2440 х 1220мм и толщиной 4 мм обойдется в 35-40 долларов. Хотя поливинилхрорид имеет одно весьма значительное достоинство - не боится растворителей, а значит для оклейки можно применять полиэфирную смолу, что в нашем случае с полистиролом имело бы плачевный результат - полистирол был бы расплавлен. Поэтому была применена эпоксидная смола для оклейки лодки стеклотканью, она же была применена и для склейки листов полистирола и лодки в целом.
Основными достоинствами экструдированного полистирола перед простым шариковым (вспененным полистиролом) является более высокая прочность и твердость, абсолютно не впитывает воду (0,1% против 30% по весу в вспененном полистироле), идеально обрабатывается наждачной бумагой, оставляя ровную поверхность (вспененный полистирол выкрашивается шариками, оставляя глубокие полости, которые должны быть заполнены перед оклейкой стеклотканью, иначе будут воздушные карманы).
Теперь расскажу о расчетном весе готовой лодки из экструдированного полистирола. Ее фанерный вариант в готовом виде тянет на 35-37 кг. Плотность экструдированного полистирола 30кг/м.куб. , что составляет 0,3кг/м.кв при толщине 1 см, и 0,9кг/м.кв при толщине 3 см. Листы экструдированного полистирола имеют размер 1250 х 600 мм или 0,75 м.кв. Умножив вес на площадь одного листа получаем 0,9кг/м.кв х 0,75м.кв = 0,675кг. Для строительства было использовано 11 листов и их общаяя масса равна 11 листов х 0,675кг/лист = 7,43 кг (округлим до 7,4кг). Хотя реально вес будет меньшим, ведь 7,4кг это вес всего полистирола, не считая отходов (примерно 1 лист).
Для оклейки была использована стеклоткань удельной плотностью 300гр/м.кв. Затраты этого материала составили 16м.п., что в весовом эквиваленте составляет 0,3 х 16 = 4,8 кг. Для оклейки стеклотканью была использована эпоксидная смола CDA-HD, затраты которой составили 350 гр на 1 квадратный метр стеклоткани. В итоге было затрачено 0,35 х 16 = 5,6 кг.
Сложив массу полистирола, стеклоткани, эпоксидной смолы получаем в итоге 7,4 + 4,8 + 5,6 = 17,5кг. К этому нужно будет добавть вес краски (1кг), привальные брусья, банка (сидение). Примерно должно выйти 20-22кг. Думаю, что стоит упомянуть о том, что эта лодка непотопляема, ведь на ее строительство ушло 0,247 м.куб пенопласта, и вся лодка представляет из себя спасательный круг объемом 240 литров. Поэтому даже полностью заполненная водой лодка будет держаться на воде и держать при этом 240 кг груза!
Испытание образца сэндвича. Матераиал - вспененный полистирол толщиной 2см + оклейка стеклотканью 200гр/м.кв в 2 слоя с обеих сторон.

Вес кажого кирпича 5,5кг. Общий вес нагрузки 55кг. Деформация под нагрузкой составила 8-10мм. После снятия нагрузки остаточная деформация отсутствоваля. При испытании образца до разрушения (был смят пенопласт) нагрузка составила 77кг (14 кирпичей)
Листы полистирола были склеены эпоксидной смолой. Для склейки была выбрана четверть со склеиваемых сторон. Для резки использовался примитивный нож из лезвия для канцеляских ножей.

По периметру лодки были закреплены рейки 10х30мм, которые констуктивно являются внутренней частью привального бруса. Все углы были оклеены скотчем, дабы избежать приклеивания лодки к мастер-модели.

Транец и форшпигель были приклеены к этим рейкам и закреплены шурупами к мастер-модели. Изишки были срезаны ножовочным полотном по металлу. Борта и днище являлись шаблонами при обрезки лишнего материала

Днище было склеено из 4 листов полистирола и заранее вырезано чуть большего размера. Оно было уложено сверху и закреплено грузом для приклейки к транцу и форшпигелю.
С днища, после приклеивания к тарнцу и форшпигелю было, были срезаны излишки материала. Плоскость борта являлась направляющей для обрезки излишков полистирола.
Были приклеены борта, которые крепились шурупами с прокладками (чтобы прижать, а не вмять полистирол. Эту операцию нужно выполнять отверткой. Шуруповерт вминает шуруп вместе с прокладкой) Излишки борта были срезаны по уровню днища.

При помощи наждачной бумаги углам была придана скругленная форма, шурупы были удалены, отверстия заклеены кусочками пенопласта, места вклейки зашкурены вровень с плоскостью борта.
Корпус был оклеен стеклотканью - борта в 1 слой, днище в 2 слоя.

После этого корпус был отшпаклеван и зачищен. Для крепления банки (сидения) были склеены тумбы, которые являются блоками непотопляемости. Для склейки блоков применялся клей "Момент Столяр".

После высыхания клея, блоки были подогнаны по месту - обрезаны и сруглены. Для обрезки применялось ножовочное полотно по металлу, для подгонки применялась наждачная бумага с 40 зерном, которая была наклеена на кусок фанеры 40 х 20 см.

Изнутри корпус был оклеен стеклотканью - борта в 1 слой, днище в 2 слоя, который затем был отшпаклеван и зачищен. По периметру борта был вклеен привальный брус из рейки 30х10мм.
Для фиксации бруса на время склейки применялись шурупы, которыми брус крепился через борт к внутреннему привальному брусу. Затем шурупы будут удалены и заменены шурупами из нержавейки с потайной головкой.
В местах установки уключин между внутренним и наружным привальным брусом был выбран паз длиной 120мм и глубиной 25мм. Был подготовлен брусок размером 120х25х20мм.Брусок был вклеен в паз.

По замыслу, подуключина должна представлять из себя П-образный профиль из металла толщиной 2,5-3мм, расстоянием между полками 40мм, высотой полки 30мм и длиной 100мм. Она будет надета сверху на борт и закреплена шурупами к привальному брусу. К профилю будет приварено гнездо из металлической трубки с внутренним диаметром 12мм. В гнездо будет вставляться палец уключины весла. Сверху по периметру борт оклеен стеклолентой, для придания прочности полистиролу. Тумбы оклеены стеклотканью и были вклеины в кокпит лодки.

Передние кницы посажены на эпоксидный клей и зафиксированы шурупами из нержавейки с наружной стороны борта. 
Задние кницы посажены на эпоксидный клей и зафиксированы шурупами из нержавейки с наружной стороны борта.

На днище были приклеены стрингера, которые дополнительно были зафиксированы шурупами из нержавейки. Стрингера были покрыты эпоксидной смолой.

Лодка покрыта эпоксидным грунтом HEMPEL HEMPADUR в 2 слоя.

В целом все готово для покрытия кокпита эпоксидным грунтом. Вопрос стоит в наличии времени для занятия лодкой.
После этого останется только установить уключины и банку, которая будет зафиксирована на саморезы к тумбам.
Лодка внутри покрыта эпоксидным грунтом HEMPEL HEMPADUR в 2 слоя.
Банка изготовлена из фанеры ФСФ 6мм. Для обеспечения жесткости, с передней и задней сторон приклеены рейки 20 х30 мм, которые являются ограничителями и удерживают банку на тумбах. Банка может в любой момент быть снята, если потребуется перевозка длинных предметов.

Банка и весла были пропитаны антисептиком БИОТЕКС для защиты древесины от гниения и покрыты белой матовой краской.
Длина весла с лопастью составляет 2,1м. Древко весла сделано из ольхи, древесина которой устойчива к разбуханию и высыханию без деформаций. Диаметр древка весла 40мм. Подуключины были изготовлены из нержавейки. Для получения большего плеча на веслах и большой толщины борта, уключины были установлены с внешней стороны борта

Уключины были изготовлены из нержавейки. С одной сторны вилки была нарезана резьба. Весло крепится болтом из нержавейки, который вкручивается в резьбу на одной стороне уключины и фиксируется контрогайкой колпачкового типа.

ну и еще несколько вариантов из пенопласта для включения работы мозга на другие варианты

Г. 

 когда денег нет но очень хочется