Теоретические основы использования полимерных материалов в технологии судостроения

Диссертация посвящена научно обоснованным технологическим и техническим решениям, представляющим собой разработку комплекса вопросов совершенствования технологии производства и определяющих качество деталей судовых систем и устройств из полимерных материалов, обладающих свойством ползучести.

Полимеры имеют довольно широкое применение в судостроении: существуют пластмассы конструкционного, декоративно-отделочного и облицовочного, электроизоляционного, антикоррозионного, антифрикционного, фрикционного, звукои теплоизоляционного, а также технологического назначения. Из них изготавливают судовые дельные вещи, орудия лова рыболовецких судов. Для судостроения особое значение имеет коррозионная стойкость, немагнит-ность, звукопоглощение, малая теплопроводность пластмасс. Поэтому, с одной стороны, представляется разумным использовать преимущества этих материалов, а с другой, учитывая сложность и недостаточную изученность механического поведения полимеров, необходимо дать научное обоснование технологическим параметрам и процессам изготовления изделий из пластмасс для обеспечения надлежащего качества готовой продукции, а также надежности работы судовых конструкций с применением полимеров.

Фундаментальные исследования термовязкоупругого поведения пластмасс проведены А. А. Илюшиным и Б. Е. Победря, А. К. Малмейстером и С. Б. Айнбиндером, Н. И. Малининым и М. А. Колтуновым, Ю. С. Работновым и А. Р. Ржаницыным, Алфреем Т. и Ферри Дж., Финдли В. и Трелоаром Л.,.

A.Л.Рабиновичем и многими другими авторами научно-исследовательских работ. Большой вклад в исследования физико-химических свойств полимеров внесли А. П. Александров, Ю. С. Лазуркин, С. Н. Журков, Г. М. Бартенев,.

B.А.Каргин, Г. Л. Слонимский, А. А. Тагер, В. В. Коршак, Г. Я. Гордон, Тенфорд Ч., Хилл Р. При этом они отдают должное преимуществу практического использования термомеханического метода. Так А. А. Тагер отмечает его простоту, возможность быстрого определения температур стеклования и текучести, он позволяет выяснить способность полимера к структурированию, определить температуру начала образования поперечных связей и полного отверждения. С его помощью судят о скорости реакции поликонденсации и полимеризации как до, так и, в отличие от метода, основанного на измерении вязкости, после образования поперечных связей. Применяя его, можно исследовать влияние пластификаторов, наполнителей и других инградиентов на технологические свойства пластмасс. Все вышеперечисленные характеристики очень важны для оценки технологических свойств полимеров. (Тагер A.A. Физико-химия полимеров. М. :Химия, 1978).

Однако, анализ существующего состояния вопроса, связанного с использованием полимеров в судостроительной отрасли, показал, что зачастую полимер рассматривают как упругий материал, не учитывая вязкоупругости и температурно-сило-временной зависимости свойств. Теоретические и экспериментальные исследования, имеющие определяющее значение для понимания физико-механических и химических процессов, проходящих со временем в полимерах, сложны для практической реализации в конкретных отраслях производства. Нужны технические решения на основе глубокого изучения сложных деформационных процессов термовязкоупругих материалов и раскрытия физической природы явлений, которые приблизили бы фундаментальные исследования к конкретному расчету технологических процессов изготовления пластмассовых деталей судовых конструкций.

В диссертации приводится анализ влияния времени, температуры и нагрузки на технологические характеристики полимеров, которые в отдельности или в комплексе определяют показатели качества готовых изделий судовых систем и устройств.

Объектами исследования явились:

— детали воздуховодов судовой системы вентиляции и кондиционирования воздуха из ударопрочного винипласта;

— технологическая изоляция труб судовых систем из волокнисто-пористого полимерного материала;

— судовые трубопроводы;

— дейдвудные подшипники с использованием капролона.

Однако внедрение полимеров наталкивается на ряд проблем, таких как разработка технологии, выбор оборудования, создание средств технологического оснащения.

Совершенствование расчетных методов проектирования, внедрение новых прогрессивных технологий и материалов в производство, в том числе и в судостроение, связано с решением серьезных вопросов, касающихся выявления комплекса физико-механических свойств, определяющих технологические и эксплуатационные возможности материала. Повышение. надежности обоснования расчетных характеристик является одним из резервов повышения ресурса при одновременном снижении материалоемкости конструкций. Последнее напрямую связано с разработкой оценки надежности материалов, особенно наделенных свойством ползучести, таких, как полимеры и материалы на их основе, титан, сталь при повышенных температурах и т. д., так как эта область механики твердого тела изучена в меньшей степени.

Физико-механические характеристики используются не только для оценки прочности вязкоупругого материала, но и в расчетах рабочих параметров технологических процессов производства изделий путем горячего прессования. Поэтому механические испытания материалов всегда дополняют химические, физические, технологические и другие испытания. При этом они выявляют не только параметры механической прочности, но и позволяют оценить степень химических и физических превращений, происходящих в материале в процессе воздействия агрессивных сред, внешнего поля нагрузок, старения. Кроме того, механические испытания получили широкое распространение в арсенале средств для выявления физических и других фундаментальных констант.

Анализ состояния вопроса о методах и результатах физико-механических испытаний материалов позволил сделать вывод, что существующий банк данных физико-механических характеристик не в состоянии обеспечить надежность расчетов судовых деталей, точность технологических процессов и, следовательно, качество изделий из вязкоупругих материалов по ряду причин;

— технологические параметры процесса прессования изделий из высокополи-меров либо требуют большой трудоемкости для их определения (температура перехода), либо не выделены в чистом виде (коэффициент вязкости истинного течения полимера);

— лабораторная база не позволяет обеспечить необходимую чистоту опыта, а значит, и выявить истинные физико-механические свойства материала;

— известное определение предела ползучести носит конструктивный характер, обеспечивает только условие жесткости, но не условие прочности;

— отсутствуют методы определения предела прочности нежестких пористых материалов при сжатии.

Следовательно, обязательна разработка методов определения прочностных и технологических параметров полимеров, которые бы учитывали:

— случайных характер определяемых физико-механических характеристик исходного материала, возможность контроля его свойств;

— множественность факторов, воздействующих на технологические параметры процесса переработки полимеров в детали судовых систем и обеспечивали.

— максимальное приближение определяемых характеристик к реальным свойствам материала.

Главными направлениями решения исследуемой проблемы являются:

— изучение необходимости и возможностей решения проблемы использования высокополимеров в судостроительной отрасли;

— четкое определение места и роли средств и методов определения физико-механических характеристик в качестве технологических и конструктивных параметров изготовления, проектирования и расчетов деталей судовых систем;

— создание альтернативных систем определения технологических и конструктивных параметров материалов и изделий из них;

— расширение и повышение точности и достоверности информационного банка данных физико-механических свойств используемых материалов;

— разработка теоретических основ обеспечения надлежащего качества элементов судовых систем и, следовательно, надежности их работы.

Исходя из вышеизложенного частные цели диссертационной работы формулируются следующим образом: взаимосвязь и взаимозависимость свойств материалов, технологических режимов, режимов эксплуатации и особенностей конструкции и других факторов с показателями качества судовых систем и устройств;

— новые критерии оценки надежности вязкоупругих материалов;

— лабораторное оборудование нового уровня и методы механических испытаний для выявления указанных критериев;

— модернизация стандартной процедуры определения фундаментальных физических констант, используемых в технологии переработки пластмасс в детали судовых систем, позволяющая при сохранении точности отказаться от дорогостоящего оборудования и резко снизить трудоемкость и время на их определение;

— повышение достоверности определяемых технологических параметров полимерных материалов, что позволило повысить качество изготавливаемых из них изделий.

Достижение этих целей позволяет решать технические аспекты глобальной цели — повышение безопасности плавания судов через совершенствование расчетов, проектирования и технологии изготовления элементов судовых систем.

Для решения проблемы повышения достоверности и объективности определения физико-механических свойств вязкоупругих материалов использовались научные методы механики деформируемого тела, в частности, теории упругости и ползучести, а также таких дисциплин, как проектирование машин и механизмов и др.

При выполнении экспериментальных исследований и анализе полученных результатов использовались методы статистического анализа, теории вероятности, метрологии с использованием ПЭВМ и др.

Научная новизна работы рассмотрена как в отношении отдельных результатов исследований, так и в целом, как комплекса научно-технических решений по созданию и расширению базы для проектирования и совершенствования технологических процессов по изготовлению элементов судовых конструкций:

1. Впервые выделен коэффициент вязкости истинного течения полимера, являющийся важнейшим технологическим параметром.

2. Предложен простой и доступный способ определения температуры перехода полимерных материалов, которая играет решающую роль в определении как эксплуатационных возможностей материала, так и его технологичности.

3.Впервые предложен метод сравнительного исследования физико-механических свойств материалов, на основе которого:

— разработана феноменологическая модель предела ползучести, характеризующая предельное состояние вязкоупругого материала- -разработано лабораторное оборудование нового уровня, позволяющее:

— - снизить до минимума погрешности сравнительных испытаний материалов при воздействии на образец различных видов нагружения в условиях линейного и плоского напряженного состояния;

— - экспериментально выявить величину критерия ползучести согласно предложенному нами определению;

— - проводить механическое кондиционирование образца при повторно-переменном нагружении;

— - проводить термомеханические испытания с сохранением мерной базы при полностью вынесенных за пределы термокриокамеры измерительных приборах;

— - снизить практически до единицы коэффициент концентрации напряжений в месте захвата трубчатого образца.

4. Впервые показано, что образец и испытательная аппаратура является одной взаимосвязанной системой, в которой геометрические параметры захвата зависят от свойств испытуемого образца. Это дало возможность повысить точность определения механического состояния элементов систем и устройств как в процессе постройки судна, так и после некоторого срока его эксплуатации. 5. Впервые разработан способ оценки прочности при сжатии волокнисто-пористого полимерного материала малой жесткости. Наиболее существенные достигнутые результаты:

— разработано понятие критерия ползучести на основе прочностных и деформационных свойств вязкоупругого материала;

— разработано понятие предела прочности для технологического волокнисто-пористого полимерного материала (ВППМ);

— разработано испытательное оборудование и методы для выявления важнейших параметров, определяющих прочностные и технологические свойства материалов с явлениями ползучести;

— создана математическая модель для описания ползучести материала;

— разработаны методы определения важнейших технологических параметров;

— разработана новая концепция совершенствования расчетов элементов конструкций судовых систем и технологических процессов на базе созданных способов и устройств,.

Достоверность результатов подтверждается экспериментальной проверкой теоретических разработок и результатами практического использования научно-технических решений. Преодолены конструктивные сложности и изготовлены опытные образцы всех типов разработанного испытательного оборудования, подтверждена его полная дееспособность. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы базируется на накопленном опыте теоретических и экспериментальных исследований, на использовании апробированных классических методов механики сплошных сред, математической статистики, анализа размерностей и планирования эксперимента. Достоверность результатов экспериментальных исследований и натурных испытаний проверялась методами статистического анализа.

Практическая значимость и реализация результатов заключается в использовании различными, в том числе и предприятиями судостроительной отрасли, разработанного комплекса научно-технических решений по созданию системы более достоверных методов оценки технологических и эксплуатационных, в частности, физико-механических свойств материалов, обладающих свойством ползучести (см. приложение 5). Практическая ценность результатов работы определяется тем, что на основе проведенных исследований установлена возможность и целесообразность использования разработанных методов и средств выявления в производственных условиях физических и механических закономерностей поведения вязкоупругих материалов с целью использования наиболее эффективных и экономических технологий. Предлагаемые методы исследования и необходимое техническое оснащение выгодно отличаются от известных, так как значительно повышают производительность измерений, не требуют специально подготовленных мест, существенно снижают трудоемкость измерений, дают возможность разрабатывать новые подходы и критерии оценки надежности элементов судовых систем и устройств.

Полученные аналитические выражения и алгоритмы для определения технологических, прочностных и эксплуатационных параметров высокополи-меров доведены до непосредственного использования в инженерной практике.

Результаты работы позволили:

— повысить качество деталей судовых систем воздуховодов и трубопроводов энергетических установок, дейдвудных подшипников путем уточнения расчетных параметров и технологических факторов, а также контроля качества как используемых полимерных материалов, так и трубопроводов самих систем;

— увеличить срок службы судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха, снизить трудоемкость их изготовления.

Изобретения и научные разработки автора использованы на предприятиях судостроительной и судоремонтной отрасли через Дальневосточный научно-исследовательский институт технологии судостроения (г. Хабаровск).

На участке, созданном на Николаевском-на-Амуре судостроительном заводе, изготовлены воздуховоды из ударопрочного винипласта и установлены на судах проекта 1595. Такие воздуховоды установлены и прошли всесторонние испытания на научно-исследовательском судне «Изумруд», рыболовном траулере «Уэлен», на китобазе «Слава» и на других специальных судах.

Дейдвудные подшипники с использованием ПА6 блочного различных модификаций установлены и успешно эксплуатируются на теплоходах «Михаил Варакин» и «Муссон», ледоколе «Капитан Воронин» и других судах. Результаты исследования механических свойств капролона ПА6 блочного дейдвудного подшипника судов проекта 1557 использованы в ОАО «Амурское речное пароходство» .

На участке Комсомольского-на-Амуре судостроительного завода внедрен механизированный метод нанесения технологической изоляции из волокнисто-пористого полимерного материала.

Результаты НИР используются в учебно-научной работе со студентами Хабаровского государственного технического университета по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» и «Эксплуатация судовых установок» .

Научно-техническая разработка «Реверсор» принята в качестве экспоната в фонды Политехнического музея г. Москвы (инв. № 24 039, 1992), включена МинВУЗом СССР в перечень НТР, рекомендованных к внедрению (письмо МинВУЗа СССР № 11−35−958 ЦП/11−11−66 от 02.12.85). Запросы на разработки поступили из 29 организаций СССР и СНГ, один запрос — из Польши, шесть предприятий СССР внедрили изобретения по собственной инициативе. Метод определения температур перехода внедрен в Объединенном институте ядерных исследований, г. Дубна Московской области.

Документально подтвержденный экономический эффект от внедрения разработок в ценах 1991 г. составил 124 тыс. руб.

Личный вклад автора в научном направлении является основным и заключается з формулировке общей идеи и цели работы, в выполнении теоретических и значительной части экспериментальных исследований и обобщении их результатов, в научном обосновании методики и технических средств эксперимента, в разработке методов расчета, участие в создании и конструктивной проработке новых перспективных приборов, в производстве их опытных образцов и внедрении результатов исследований, в общем руководстве работ по рассматриваемой проблеме.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Научно-технические решения по определению основных технологических параметров производства судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха и результаты исследования взаимосвязи величин напряжения, времени и температуры для расчета механических и термических формообразующих процессов обработки пластмасс на основе метода механических аналогий, в том числе:

— теоретические основы метода определения температуры перехода полимеров, дающего возможность просто и без потери точности определять температуру стеклования и текучести (а.с. 1 343 286);

— теоретические основы метода определения коэффициента вязкости истинного течения полимеров на основе разделения упругой, вязкоупругой и необратимой части деформации (а.с. 1 226 164);

2. Новая физическая модель описания вязкоупругого деформирования материалов на основе метода сравнительного анализа физико-механических свойств полимеров, полученных в различных силовых ситуациях.

3. Совокупность способов, методов и средств для правильного назначения величины технологического натяга дейдвудной втулки при ее напрессовке на вал и запрессовке вкладыша в металлический стакан:

— теоретические разработки и экспериментальные данные по проблеме определения и прогнозирования прочностных свойств полимерных материалов, феноменологическая модель критерия ползучести (а.с. 890 132);

— методологические положения, методы и средства проведения эксперимента и обработки результатов опыта (а.с.922 576);

— научное обоснование проектирования комплекса лабораторного оборудования, дающего возможность устранить погрешности сравнительных испы7 таний при различных видах нагружения образца, системный подход к проблеме экспериментального исследования механических свойств материалов и контроля качества элементов судовых систем (а.с. 306 390, 356 511, 653 535, 741 095, 777 541, 842 467, 796 715, 1 693 442) — - корректировка метода расчета на стадии проектирования капролоновых втулок дейдвудных подшипников, концепция расчетов изгибаемых элементов на базе созданных способов оценки надежности работы изделий из пластмасс.

4. Приложение полученных решений к задачам проектирования и технологии изготовления элементов судовых систем и устройств.

5. Результаты лабораторных и производственных испытаний при разработке и выборе оптимальных параметров формования деталей системы судовой вентиляции, при оценке напряженного состояния и прочности трубопроводов судовых энергетических установок, при оценке возможности технологической изоляции труб из волокнисто-пористого полимерного материала, при выборе оптимальной величины натяга дейдвуд ной втулки и вкладыша дейдвуд-ного устройства.

Апробация и обсуждение научных и практических результатов исследования проводились достаточно широко.

Основная часть результатов апробирована путем обсуждения на многочисленных научных семинарах и конференциях в вузах и НИИ г. Хабаровска, Москвы, Санкт-Петербурга, Ижевска, Казани, Нальчика, Риги, Дубны (М.О.), Владивостока и других городов, в Политехническом музее (г. Москва), на совещаниях заказчиков на предприятиях, с которыми работа проводилась по хозяйственными договорам и где внедрены результаты исследований.

Авторитетную апробацию прошли работы на международной выставке в ФРГ, ВДНХ СССР и других выставках (2 медали, 7 дипломов, из них 6 — первой степени), на международном симпозиуме (КНР, г. Харбин), на трех международных конференциях по проблемам транспорта Дальнего Востока и проблемам прочности и эксплуатационной надежности судов (г. Владивосток). Работа.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Эффективность внедрения новых конструкционных материалов в судостроение находится в прямой зависимости от степени изученности их физико-механических свойств. Высокая эффективность применения пластмасс достигается только при рациональном подборе их в каждом конкретном случае и правильном учете их особенностей.

В представленной работе изложены теоретические, экспериментальные, проектные, конструкторские, методические и другие аспекты созданной автором методологии совершенствования технологии производства элементов судовых конструкций. Они составляют новое направление в реализации проблемы, имеющей важное значение в обеспечении надежности и безопасности плавания судов. Исследован широкий комплекс свойств на основе изучения физических и механических закономерностей высокополимеров, что позволило оценить и решить ряд важных вопросов технологического плана применительно к различным типам пластмасс разнообразного назначения, используемых в судостроении. Расчетно-экспериментальным путем выявлена связь между качеством полимерных изделий и процессами прямого и обратного деформирования вязкоупруго-го материала. Результаты исследования могут быть распространены на широкий класс полимеров, применяемых в различных отраслях промышленности.

1. Разработаны научно обоснованные принципиально новые способы определения параметров для расчета технологических процессов формования пластмассовых деталей судовой системы воздуховодов, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения.

1.1.Способ определения коэффициента вязкости дал возможность выделить процесс истинного течения полимеров и тем самым повысить точность технологических параметров формования, снизить-затраты времени на их выявление.

1.2.Способ определения температуры перехода повысил информативность термомеханических испытаний, существенно упростил эксперимент в плане его подготовки, стоимости и трудоемкости, сделал его доступным для реализации практически в любой заводской лаборатории.

1.2.1.Теоретически установлена и экспериментально подтверждена связь между температурой, напряжением и временем проведения опыта по определению температуры перехода с целью сохранения на его протяжении структуры исследуемого материала.

1.2.2.Разработана методика определения предельных напряжений при ограниченной деформации пластмасс в условиях нестационарного температурного поля с целью повышения достоверности определения температур перехода высокополимеров.

2. Установлена взаимосвязь и взаимозависимость свойств исходного материала с технологическими параметрами формования деталей СВКВ на основе метода механических аналогий.

3. Создана программа экспериментального исследования физико-механических свойств вязкоупругих материалов для создания базы данных при разработке технологических методов переработки пластмасс в изделия.

4.Предложена научно-обоснованная методика количественной оценки технологической рациональности деталей судовых воздуховодов, выбора конкретных значений технологических параметров при изменяющихся условиях подготовки производства и изготовления.

5.Исследованы возможности и условия использования волокнисто-пористого полимерного материала (ВППМ) в качестве технологической изоляции заготовок труб судовых систем энергетических установок с учетом воздействия климатологических факторов в процессе их хранения. Дана количественная и качественная оценка влияния физико-механических характеристик ВППМ на прохождение заготовок труб по технологической цепочке операций.

5.1.Разработан способ оценки прочности ВППМ з условиях сжатия.

5.2,Даны рекомендации по прохождению заготозок труб по всему технологическому циклу их обработки и монтажа на судне в связи с термо-влажностным старением ВППМ.

6.Создана новая концепция оценки надежности полимерных и других вязкоупругих материалов. Установлено, что экспериментальное исследование при осевом растяжении в сочетании с осевым сжатием способствует при одном значении напряжения более полному выявлению природы релаксационных процессов, чем это имеет место при отдельно рассматриваемом воздействии нагрузки: либо при растяжении, либо при сжатии. На уровне изобретения разработано определение критерия ползучести, которое, в отличие от известных способов учитывает объективные прочностные возможности материалов. Экспериментально установлено влияние времени воздействия напряжения на величину критерия ползучести вязкоупругого материала.

6.1.Предложенный способ оценки прочностных возможностей материала позволил более точно определить расчетные характеристики ка-пролона, определяющие конструктивные параметры и величину технологического натяга при расчете дейдвудных подшипников гребного вала.

7.Разработано и внедрено в практику лабораторное оборудование нового уровня, позволившее создать метод сравнительного исследования механического состояния полимеров, с использованием которого стало возможным выявить критерий ползучести и осуществить механическое кондиционирование образца, значительно расширить информационный банк данных физико-механических свойств используемых материалов.

7,1 .Реверсивное устройство для комплексных испытаний материалов защищено шестью авторскими свидетельствами на изобретения, Внедрен в исследовательских лабораториях шести предприятий городов Москвы, Подмосковного Королева, Санкт-Петербурга, Хабаровска.

7.2.Разработана конструкция термокриокамеры, которая повышает точность измерений за счет сохранения мерной базы при полностью вынесенной измерительной аппаратуре за пределы термокамеры. Защищена авторским свидетельством на изобретение.

7.3.Разработана конструкция захвата для испытаний тонкостенных трубчатых образцов, снижающего концентрацию напряжений в месте прижатия образца. Проектирование захвата по предложенному принципу впервые показало, что испытываемый образец и испытательная аппаратура является одной взаимосвязанной системой, в которой геометрические параметры захвата связаны с размерами и свойствами материала образца. Принцип проектирования захвата может быть использован при изготовлении судовых систем трубопроводов в части фланцевых соединений. Защищен двумя авторскими свидетельствами на изобретения.

7.4. Предложен способ сжатия, растяжения и кручения одного и того же образца без его переустановки в любой последовательности и в любом сочетании осевого и скручивающего нагружения. При этом смена режимов испытания может осуществляться как при действующем усилии от растяжной машины, так и в период разгрузки.

7.5.Разработано зажимное устройство, позволяющее проведенное при растяжении центрирование образца сохранить в условиях сжатия.

8.Разработана методика сравнительных испытаний при растяжении — сжатии на основе реверсирования нагрузки, которая сводит к минимуму погрешности при получении сравнительных результатов эксперимента и увеличивает их достоверность. Экспериментально установлено, что деформационные процессы полимерных материалов при растяжении и сжатии в диапазоне малых, до 1.5%, деформаций существенно отличаются. Это проявляется в величине деформаций и деформационного модуля, в скорости релаксационных процессов прямого и обратного последействия в характере структурных превращений.

8.1.Выявлено, что при увеличении напряжения происходит смещение спектра времен запаздывания релаксационных процессов, связанных с изменением свободного объема, в сторону малых значений времени. Направление изменения этих процессов зависит от знака действующего напряжения. Установлено, что продолжительность воздействия напряжения слабо влияет на величину параметра разномодульности, определяющего величину критерия ползучести, в то время как увеличение напряжения приводит к его росту.

9.На уровне изобретения разработан способ механического кондиционирования образца, повышающий точность определения критерия ползучести, при испытании его многократным растягивающим или сжимающим напряжением.

10.Разработан единый алгоритм аппроксимации опытных данных методом равных сумм с помощью трехпараметрических функций при любой последовательности фиксируемых значений аргумента. Предложенный способ расширяет возможности метода равных сумм, позволяет довольно просто аппроксимировать не только кривые ползучести, но и любые проявления вязкоупругих свойств материала.

11. Применение результатов исследования разномодульности вязко-упругих материалов показано в приложении к расчетам на изгиб. Показана возможность использования построенной по результатам испытаний на ползучесть диаграммы а-£-4 для теоретического исследования вязкоупру-гого поведения полимерных материалов. Такая диаграмма, в отличие от диаграммы о — е, получаемой при статических испытаниях, учитывает фактор времени и единственным образом определяет деформацию, соответствующую любому значению напряжения и времени.

Решенные задачи теоретического, методического и экспериментального плана являются приоритетными. Работы доведены до практического использования, конечного цифрового результата. Создан множественный информационный банк и база данных, позволяющие обеспечить реализацию технологических и расчетно-пректировочных работ по изготовлению деталей судовых систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Более углубленное исследование вопросов деформативности и прочности вязкоупругих материалов дает возможность по новому оценить возможности высокополимеров в плане использования их в судостроении. Пластические массы обладают широким спектром ценных физических, химических и механических свойств, полимеры можно создавать с наперед заданными характеристиками. Это привлекает к ним внимание судостроителей. В то же время, свойственные пластмассам существенные недостатки, которые необходимо знать и уметь количественно оценивать так же, как и достоинства, заставляют внимательно относится не только к подбору материала, но и к конструированию, процессу изготовления изделий из пластмасс, трассировке судовых систем, элементы которых выполнены из полимеров, способам их эксплуатации.

По этой причине исследование физико-механических свойств полимеров с целью выявления текущего их состояния, интенсивности старения и длительной прочности играет фундаментальную роль. Сложность механического поведения пластмасс влечет за собой усложнение методов испытания и используемой испытательной аппаратуры. Поэтому нужны оригинальные технические решения, преодолевающие подобные трудности и дающие возможность контролировать свойства пластмасс на уровне заводских лабораторий.

Предложенный нами феноменологический подход к определению предела ползучести, основанный на выявлении реальных характеристик прочности вязкоупругих материалов, создание испытательного оборудования нового уровня, имеющего более широкие возможности для реализации разнообразных экспериментальных программ и повышения достоверности и научной ценности результатов опыта, разработка методов испытаний и определения фундаментальных физических характеристик технологического применения, обладающих большей простотой и точностью получаемых результатов, способствует повышению качества изделий из пластмасс, применяемых в судостроении, а, следовательно, и безопасности плавания судов.

На основе проведенных исследований разработаны и внедрены практические рекомендации по разработке технологических процессов изготовления и технического контроля полимерных деталей судовых систем и устройств, а также трубопроводов СЭУ с использованием технологической защитной изоляции на основе пластмасс. Полученные практические результаты подтверждают целесообразность использования полимерных материалов в судостроительной отрасли, что предопределяет значительную экономию дорогостоящего металла и повышение срока службы изделий.