СПОСОБ СВАРКИ БОРТА И ШПАНГОУТА ЛОДКИ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНА
METHOD FOR WELDING BOARD AND FRAME OF POLYETHYLENE BOAT

Изобретение относится к способам сварки тавровых соединений лодок из полиэтилена, а именно сварки шпангоутов и борта, и может быть использовано в сфере производства лодок, катеров, яхт.
Из уровня техники известны способы сварки тавровых соединений лодок, которые описаны на общедоступных сайтах: https://forum.motolodka.ru/read.php?f=1&i=1886995&t=1886628 (название сайта «Лодки и моторы в вопросах и ответах», дата публикации информации на сайте 31.03.2017), https://sdelai-lestnicu.ru/strojmaterialy/svarka-polietilena-oborudovanie-dla-svarki-listovogo-polietilena-kak-svarit-polietilen-v-domasnih-usloviah (название сайта «Оборудование для сварки пластмасс», дата публикации информации на сайте 27.06.2020).
Наиболее близким к заявленному техническому решению является изобретение (CN102708237A, 2012-10-03), которое относится к способу моделирования поля течения двусторонней двухлазерной синхронной сварочной ванны таврового соединения, в частности объединенной сварочной ванны, образующейся при синхронной сварке детали с двух сторон. Метод включает следующие этапы: создание трехмерного температурного поля и модели поля течения интегрированной сварочной ванны, управление моделью поля течения с помощью уравнения и решение уравнения на основе CFD (вычислительная гидродинамика). В методе моделирования поля течения двусторонней двухлазерной синхронной сварочной ванны Т-образного стыка модель поля течения сварочной ванны под действием двойных лазерных лучей устанавливается относительно двустороннего процесса синхронной лазерной сварки Т-образной конструкции, учитывается фазовый переход потока в твердое тело в процессе сварки, решается модель поля потока, чтобы получить точные детали динамического поля потока и расчетный результат совпал с экспериментальным результатом.
Недостатком данных технических решений является то, что присутствует эффект коробления.
У полиэтилена есть недостаток при использовании его в производстве лодок. Шпангоуты присоединяются к борту тавровым соединением путем сваривания экструдером (специальный сварочный аппарат, который нагревает в сопле нить из полиэтилена, прогревает насадкой лист в месте приварки, из него выходит расплавленная масса при движении, которая склеивает детали). Если приваривать две детали друг к другу под 90 градусов, то та деталь, к которой приваривается, прогибается из плоского состояния в небольшую дугу, так как место приварки находится в месте физического напряжения и образуется деформация с обратной стороны листа в месте приварки. Это происходит при сильном прогреве и называется эффектом коробления, который в дальнейшем может привести к образованию трещин.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение способа сварки тавровых соединений лодок.
Данная задача решается благодаря тому, что способ сварки борта и шпангоута лодки из полиэтилена осуществляется посредством таврового соединения и сваривания при помощи экструдера с обеих сторон места сварного шва бортовой детали со шпангоутом, при этом бортовая деталь с внутренней стороны утончается, кроме места сварного шва посередине, горизонтальных ребер жесткости и вертикальных ребер жесткости.
Техническим результатом является устранение эффекта коробления при сварке борта и шпангоутов лодок из полиэтилена.
Способ сварки борта и шпангоута лодки из полиэтилена состоит из следующих этапов: предварительная подготовка бортовой детали и шпангоута, сварка бортовой детали и шпангоута.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
Фиг. 1 - тавровое соединение бортовой детали и шпангоута (вид снаружи);
Фиг. 2 - тавровое соединение бортовой детали и шпангоута (вид изнутри с примером утончения).
На фиг. обозначено: 1 - бортовая деталь; 2 - шпангоут; 3 - место сварного шва; 4 - горизонтальные ребра жесткости; 5 - прямоугольники; 6 - вертикальные ребра жесткости.
Последовательность осуществления способа.
1. Предварительная подготовка бортовой детали 1 и шпангоута 2.
Перед осуществлением способа необходимо подготовить бортовую деталь 1 любой толщины. Далее бортовая деталь 1 с внутренней стороны утончается в любой форме, например, прямоугольниками 5 (фиг. 2), кроме места сварного шва 3 посередине, горизонтальных ребер жесткости 4 и вертикальных ребер жесткости 6 по периметру.  Диапазон утончения бортовой детали 1 в процентном соотношении от ее общей толщины равен 1-90%. Ширина места сварного шва, ребер жесткости 4 и 6 от 20 мм до 300 мм. Утончение может производиться при помощи станка с ЧПУ.
Материал бортовой детали 1 и шпангоута 2 - полиэтилен.
2. Сварка бортовой детали 1 и шпангоута 2.
К месту сварного шва 3 бортовой детали 1 присоединяется шпангоут 2 посредством таврового соединения, как показано на примере на фиг. 1, 2. Далее с обеих сторон соединения шпангоута 2 со сварным швом 3 производится сварка при помощи экструдера.
При использовании данного способа устраняется эффект коробления, благодаря утончению бортовой детали 1 с внутренней стороны, кроме места сварного шва 3, горизонтальных ребер жесткости 4 и вертикальных ребер жесткости 6.
Преимущество также заключается и в используемом материале. Во-первых, полиэтилен не поддерживает жизнедеятельность микроорганизмов, соответственно подводная часть лодки не портится, для ее очистки необходима только водная струя под высоким давлением, для классических материалов нужны дополнительно абразивная обработка и специальная дорогостоящая краска. Во-вторых, плотность полиэтилена меньше плотности воды, то есть материал непотопляем. В-третьих, лодки из полиэтилена лучше скользят по воде, что уменьшает расход топлива и улучшает ходовые характеристики. В-четвертых, пружинность и гибкость материала, при налете на мель или камни. По сравнению со стандартными судостроительными материалами, полиэтилен отпружинит от препятствия, а в случае прорыва или пробоины, ее можно устранить своими силами, достав лодку из воды. В-пятых, царапины убираются путем шлифовки в домашних условиях.
Ниже приведены примеры осуществления изобретения.
Пример 1
При осуществлении данного примера использовалась бортовая деталь толщиной 20 мм, с которой при помощи станка с ЧПУ осуществили утончение равное 15 мм прямоугольниками кроме места сварного шва и ребер жесткости. Ширина ребер жесткости и места сварного шва получилась равной 150 мм. Шпангоут использовался с толщиной 20 мм. Сварной шов 5-10 мм.
Пример 2
При осуществлении данного примера использовалась бортовая деталь толщиной 25 мм, с которой при помощи станка с ЧПУ осуществили утончение равное 10 мм прямоугольниками кроме места сварного шва и ребер жесткости. Ширина ребер жесткости и места сварного шва получилась равной 300 мм. Шпангоут использовался с толщиной 15 мм. Сварной шов 5-10 мм.
Пример 3
При осуществлении данного примера использовалась бортовая деталь толщиной 15 мм, с которой при помощи станка с ЧПУ осуществили утончение равное 1 мм квадратами кроме места сварного шва и ребер жесткости. Ширина ребер жесткости и места сварного шва получилась равной 20 мм. Шпангоут использовался с толщиной 10 мм. Сварной шов 5-10 мм.
Пример 4
При осуществлении данного примера использовалась бортовая деталь толщиной 30 мм, с которой при помощи станка с ЧПУ осуществили утончение равное 27 мм квадратами кроме места сварного шва и ребер жесткости. Ширина ребер жесткости и места сварного шва получилась равной 250 мм. Шпангоут использовался с толщиной 35 мм. Сварной шов 5-10 мм.
Пример 5
При осуществлении данного примера использовалась бортовая деталь толщиной 25 мм, с которой при помощи станка с ЧПУ осуществили утончение равное 0.25 мм прямоугольниками кроме места сварного шва и ребер жесткости. Ширина ребер жесткости и места сварного шва получилась равной 100 мм. Шпангоут использовался с толщиной 25 мм. Сварной шов 5-10 мм.
Все лодки, созданные по вышеперечисленным примерам, успешно прошли испытания, то есть эффекта коробления и других деформаций не было обнаружено.