Konstrukcija i gradnja jedrilice/Armirani plastični materijali

Slika-1:Čvrstoća na lom armiranog laminata u funkciji udjela (težinski i volumenski) stakla

slika-2: Čvrstoća na istezenje različito armiranih laminata

slika-3: Polarni dijagrami za staklenu armaturu

slika-4: Sendvič-konstrukcija

slika-5: Elementi konstrukcije jedrilica

Armirani plastični materijali se danas primjenjuju u mnogim granama tehnike. Zahvaljujući maloj težini, a velikoj čvrstoći, armirani laminati su uspjeli u gradnji lakih konstrukcija istisnuti dosad upotrebljavane materijale (aluminij, drvo, čelik itd.). U gradnji jedrilica ovaj materijal je našao svoju punu afirmaciju jer omogućava izradu lakih i čvrstih jedrilica s nevjerojatno glatkim površinama. Današnja tehnologija gradnje u armiranoj plastici dostigla je vrlo visoki stupanj, tako da omogućava izradu jedrilica u cijelosti od ovih materijala. Jedino se okviri i neki drugi elementi izrađuju od čelika ili durala.

Čista plastična masa koja može biti prirodna i sintetička, ne može se upotrijebiti kao noseći konstruktivni materijal za gradnju i pored visoke specifične čvrstoće (veća od nekih čelika), pošto je čvrstoća na lom mala (5 – 8 kp/mm²), nedovoljno je žilava i nepostojana je na povišenim temperaturama. Da bi se ove osobine poboljšale i dovele do razmjera koji omogućavaju korištenje iste kao konstruktivno nosećeg materijala, vrši se armiranje pomoću sredstava za armiranje. Na taj način je dobiven sasvim novi materijal koji ima mehaničke osobine nivoa legiranih čelika.

Primjenjuje više vrsta plastičnih masa i sredstava za armiranje. Najčešće se koriste nezasićene poliesterske smole, epoksidne smole, silikonske smole i najloni, a od armirajućih sredstava koriste se prirodna (organska – pamuk, svila itd.; mineralna – staklo, azbest, kvarc) i sintetička (poliamidi i poliestri)sredstva. Kada se usporede armirane plastične mase s ostalim materijalima, dolazi se do zaključka da je njihova prednost pred ostalima velika, a ogleda se u sljedećem:

-mala težina uz veliku čvrstoću,

-stabilnost oblika,

-postojanost prema toplini,

-kemijska postojanost,

-postojanost prema atmosferskim utjecajima,

-visoka dinamička otpornost,

-lakoća obrade,

-sposobnost prigušenja zvuka itd.

Mehanička čvrstoća laminata ovisi o čvrstoći smole, vrsti armirajućeg materijala, udjela staklenog materijala i stupnja očvršćenja same smole. Maksimalna čvrstoća laminata dobiva se pri 60 – 70% težinskog sadržaja materijala za armiranje (slika-1). Materijal za armiranje može se izrađivati u više inačica, i to: roving i mat – asura. Mehaničke osobine laminata zavise od primijenjene imačice armirajućeg materijala i vrste opterećenja.

Na slici-2 dat je dijagram istezanja za laminat s rovingom, asurom i mat–asurom, dok su na slici-3 prikazani polarni dijagrami čvrstoće za tri tipične vrste materijala za armiranje. Iz polarnih dijagrama jasno vidimo da smjer vlakna bitno utječe na čvrstoću i izotropnost laminata. U tablici 1 date su neke karakteristike staklo–laminata od poliesterskih smola.

Pored primjene armiranih laminata kao noseće kore (što je najracionalnije), veliku primjenu su našle konstrukcije u tzv. sendvič–sustavu. Ovaj tip konstrukcije sastoji se od dvije ili više kora (nosećih oplata), koje su međusobno rastavljene ispunom, odnosno materijalom male specifične težine, koji je slijepljen s korom (odnosno korama). Zadatak ispune je da omogući sinkroni rad kora, tj. da prenese opterećenje s jedne na drugu koru, dok sama oplata, tj. oplate primaju cjelokupno opterećenje. Puni značaj sendvič–sustava dobiva se pri opterećenju na tlak s izvijanjem i pri djelovanju tangencijalnih napona (torzija, smicanje).

Ispuna kod sendvič – konstrukcija može biti dvojaka:

• papir u obliku saća ili balza i

• visokoporozni plastični materijal male specifične težine (PVC, kležesel itd.).

Slika-4 prikazuje dva tipa sendvič–sustava. Danas se sendvič–konstrukcije od armiranih plastičnih laminata primjenjuju za izradu lakih konstrukcija (jahte, čamci, avioni, jedrilice itd.) zbog velike specifične čvrstoće jer ovo daje malu težinu konstrukciji i veliku čvrstoću.

Na slici-5 prikazana je primjena plastičnih laminata i sendvič–konstrukcija u gradnji jedrilica.