Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.XII.1969 58686 KI. 65 a1, 18 MKP B 63 b UKD '(' Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Jerzy Doerffer, mgr inz. Kazi¬ mierz Dzieduszycki, mgr inz. Grzegorz Mizgier, mgr inz. Michal Wilczopolski Wlasciciel patentu: Politechnika Gdanska (Instytut Okretowy), Gdansk (Polska) Sposób wypelniania przestrzeni konstrukcyjnych, zwlaszcza sterów i platów wodolotów lekkim tworzywem Przedmiotem wynalazku jest sposób wypelnia¬ nia przestrzeni konstrukcyjnych, zwlaszcza sterów i platów wodolotów lekkim tworzywem w celu zabezpieczenia przed penetracja wody i przed ko¬ rozja, tlumienia drgan, izolacji termicznej, aku¬ stycznej itp.Materialem wypelniajacym jest termoplastycz¬ ny granulat ekspandujacy, wypelniany na goto- wo w omawianych przestrzeniach, lub kompozycja zywicy chemoutwardzalnej z wypelniaczami obni¬ zajacymi ciezar kompozycji, takimi jak mikroba- lony fenolowoformaldehydowe, szklane, styropian, korek itp.Dotychczasowa ochrona przed penetracja wody i przed korozja szla po linii wypelniania pustych przestrzeni materialem typu beton, lepik z korkiem itp. Materialy te jednak powoduja niezamierzony technologicznie, znaczny wzrost ciezaru elementu wypelnianego. Dodawanie do lepiku lub betonu lekkich tworzyw jak korek, polichlorek winylu ekspandowany itp., w sposób istotny utrudnia technologie wypelniania, nie obnizajac jednak w zadawalajacej mierze ciezaru wlasciwego wypel¬ niacza, wobec czego w wielu wypadkach np. w platach nosnych wodolotu, ze wzgledu na trudnosci technologiczne, puste przestrzenie nie byly czesto wypelniane. Taki stan rzeczy w przypadku dziala¬ nia duzych sil hydrodynamicznych moze doprowa¬ dzic do zniszczenia konstrukcji.Sposobem, który istotnie obniza ciezar wlasciwy materialu wypelniajacego i usuwa trudnosci wy¬ konawcze jest wtrysk poliuretanu. Jednakze pow¬ stawanie duzych cisnien (rzedu 4—7 atn) w czasie 5 ekspandowania i utwardzania poliuretanu w wielu wypadkach prowadzi do deformacji, a nawet znisz¬ czenia konstrukcji. Ponadto aparatura do wytry¬ sku poliuretanu jest skomplikowana i wymaga wysokokwalifikowanej obslugi. Skladniki kompó- 10 zycji do wytwarzania poliuretanów sa drogie i trudnodostepne, a ich toksycznosc wymaga zacho¬ wania daleko posunietych srodków ostroznosci w trakcie wypelniania.Celem wynalazku jest, poprzez wypelnienie wol- 15 nych przestrzeni, obnizenie ciezaru konstrukcji na skutek zapobiezenia penetracji wody oraz wyelimi¬ nowanie ciezkich srodków wypelniajacych, ochro¬ ny przed korozja, zwiekszenie wspólczynnika .tlu¬ mienia drgan, polepszenie wlasciwosci izolacyjnych 20 oraz umozliwienie wypelniania przestrzeni, które dotychczas nie byly wypelniane z uwagi na trud¬ nosci technologiczne. Cel ten zostaje osiagniety dzieki sposobowi wprowadzenia i ekspandowania w omawianych przestrzeniach jednolitego, lekkie- 25 go, nienasiakliwego wypelniacza dobrze przylegaja¬ cego do konstrukcji, posiadajacego dodatkowo dob¬ re wlasnosci izolacji termicznej i akustycznej.Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu wypelniania i wyplenienia lekkiego tworzywa w 30 omawianych przestrzeniach. 5868658686 3 Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie spo¬ sobu pozwalajacego na zapelnienie przestrzeni trudnodostepnych luznym (sypkim lub cieklym) tworzywem o niskim ciezarze wlasciwym, a na¬ stepnie wypienienie wzglednie utwardzenie tego tworzywa w jednolita mase wewnatrz konstrukcji.Tworzywem sluzacym do wypelniania jest wstep¬ nie wypieniony termoplastyczny granulat ekspan¬ dujacy, lub kompozycja zywicy chemoutwardzal- nej z lekkimi wypelniaczami. W przypadku stoso¬ wania pierwszego rodzaju wypelniania istota spo¬ sobu jest zapelnianie trudnodostepnych przestrzeni granulatem za pomoca inzektora powietrznego przez rure o dlugosci do 10 metrów. W celu za¬ pewnienia ciaglego zasypu i zapobiezenia zatyka¬ niu przewodu, uzywa sie wstepnie wypienionego tworzywa o granulacji dostosowanej do srednicy rury dajacej sie wprowadzic do. konstrukcji. W tym celu nalezy przesiac wstepnie wypieniony i wysuszony- granulat przez sita. Wypelnienie pu¬ stej przestrzeni podzielonej na komory poprzecz¬ nymi przegrodami odbywa sie stopniowo (etapa¬ mi) Przegrody w komorach posiadaja otwory do od¬ plywu powietrza.Istnieja dwa warianty sposobu wypelniania — wprowadza sie scisle odmierzone objetosci wstep¬ nie wypienionego granulatu do poszczególnych ko¬ mór albo tez nieograniczone ilosci do momentu zatrzymania ruchu wprowadzanych granulek.W przypadku pierwszym, po zapelnieniu jednej komory przesuwa sie rure na odpowiednia dlu¬ gosc i wprowadza granulat do nastepnej. Tak po¬ stepujac zapelnia sie cala przestrzen. W przypad¬ ku drugim, z chwila zatrzymania ruchu granulatu, wyniklego z zablokowania rury, rure cofa sie, od¬ blokowuje najbardziej odpowiednia metoda, po czym rozpoczyna sie dalsze wprowadzenie granu¬ lek. Po zapelnieniu pustych przestrzeni wstepnie wypienionym granulatem rozpoczyna sie proces wypieniania granulatu.Istota sposobu wypieniania jest bezposrednie wprowadzenie pary o cisnieniu od 0,6 do 3 atn do spienionego srodka przez rury zaslepione z jed¬ nego konca z nawierconymi promieniscie otwora¬ mi. Rury umieszcza sie w komorach przed zasy¬ paniem granulatu, a w miare postepujacego pro¬ cesu wypieniania, wycofuje sie. Ilosc rur i ich rozmieszczenie uzaleznione jest od gabarytów i ksztaltu przestrzeni, w której nastepuje wyplenia¬ nie. Wskaznikiem wypieniania tworzywa w da¬ nym rejonie jest temperatura zewnetrznych po¬ wierzchni wyplenionych komór, która powinna byc wyzsza od 50°C.Jezeli przestrzen nie jest trudnodostepna zasyp moze byc wykonany bez inzektora i rury, lecz wy¬ plenianie nalezy wykonac wyzej podanym sposo¬ bem. W przypadku komór, których wysokosc w przekroju nie przekracza 160 mm, jak np. stery wypornosciowe malych jednostek* wypienienie wy¬ konuje sie przez zanurzenie calej konstrukcji we wrzacej wodzie.W przypadku stosowania drugiego rodzaju wy¬ pelniania, istota sposobu jest wprowadzenie skata- 30 lizowanej kompozycji zywicy chemoutwardzalnej z wypelniaczami lekkimi, sposobem cisnieniowym za pomoca specjalnego zbiornika cisnieniowego oraz rury. Kompozycje nalezy skatalizowac wedlug zna- 5 nych metod tak, aby w warunkach pracy czas uzytkowania umozliwil calkowite wykorzystanie przygotowanej porcji kompozycji przed rozpocze¬ ciem procesu jej zelowania.Przygotowana kompozycje umieszcza sie w zbior- io niku cisnieniowym, z którego podawana jest do miejsc przeznaczenia za pomoca sprezonego po¬ wietrza o cisnieniu do 8 atn. W celu dobrego po¬ wiazania utwardzonej kompozycji ze scianami ko¬ mory powierzchnie wewnetrzne powinny byc suche 15 i niezatluszczone. W przypadku komór o skompli¬ kowanym ksztalcie z poprzecznymi przegrodami itp., do których wprowadzanie rur jest bardzo trudne lub wrecz niemozliwe, rury umieszcza sie w odpowiednim polozeniu przed ostatecznym 20 zamknieciem konstrukcji.Korzysci wynikajace ze stosowania wyzej wy¬ mienionego sposobu przy wypelnianiu przestrzeni lekkim tworzywem sa nastepujace: mozliwosc wy¬ pelnienia wszystkich trudnodostepnych przestrzeni 25 lekkim tworzywem, które wplywa na znaczne zmniejszenie ciezaru calej konstrukcji, z czego wy¬ nikaja dalsze korzysci ciezarowe, prócz tego wy¬ pelnienie lekkim i zwartym tworzywem zapobiega uszkodzeniom konstrukcji pod wplywem wysokie¬ go cisnienia spowodowanego parciem hydrodyna¬ micznym wody oraz dziala tlumiaco na drgania.Jezeli wypelnianiu podlegaja przestrzenie, od których wymaga sie dobrych wlasnosci izolacyj- 35 nych (termicznych lub akustycznych) opisany spo¬ sób wypelniania pozwala na uzyskanie jednolitego wypelniania przestrzeni z licznymi nawet elemen¬ tami konstrukcyjnymi jak usztywniania, wezlówki itp. Sposób ten eliminuje pracochlonne dopasowa- 40 nie i mocowanie plytek z tradycyjnych materialów izolacyjnych takich jak korek, plyty styropianowe itp. Opisane wypelnienie zabezpiecza równiez w duzym stopniu przed przeniknieciem wilgoci i przed kondensacja atmosferyczna na -zimnych ele- 45 mentach konstrukcji.Zastosowanie sposobu wedlug wynalazku objas¬ nia przyklad wykonania elementu konstrukcyjnego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rozmie¬ szczenie przewodów sluzacych do zasypywania ter- 50 imoplastycznego granulatu ekspandujacego i prze¬ wodów sluzacych do doprowadzenia pary do wy¬ pieniania granulatu oraz przewodów sluzacych do wprowadzenia kompozycji zywicy chemoutwardzal¬ nej z wypelniaczami lekkimi w polowie plata dzio- 55 bowego wodolotu, a fig. 2 przedstawia konstruk¬ cje w przekroju poprzecznym. Plat jest podzielo¬ ny na 20 komór od nr 4 do 23. Waskie komory przy krawedzi splywu 4 i na krawedzi, natarcia 5 zapelnia sie kompozycja zywicy chemoutwardzal- 60 nej z mikrobalonami — fenolowoformaldehydowy- mi, zas pozostale komory od nr 6 do 23 styropia¬ nem. Rury sluzace do wprowadzania styropianu 1 kompozycji 2 i pary 3 zaklada sie przed ostatecz¬ nymi zmontowaniem i zespawaniem konstrukcji pla- 65 ta'58686 6 Wprowadzenie granulatu do komór plata odby¬ wa sie za pomoca specjalnego pistoletu inzektoro- wego. Odmierzona uprzednio objetosc granulatu wprowadza sie za pomoca sprezonego powietrza rura 1 do najdalej polozonej komory 6. Nastepnie wycofuje sie rure 1 o odcinek odpowiadajacy dlu¬ gosci sasiedniej blizszej komory 7, po czym zapel¬ nia sie ja w taki sam sposób. Czynnosci te pow¬ tarza sie az do zapelnienia wszystkich komór le¬ zacych w jednym rzedzie, po czym przystepuje sie do zapelnienia komór nastepnych rzedów.Po zapelnieniu komór od 6 do 23 granulatem i komór 4 i 5 kompozycja, przystepuje sie do os¬ tatecznego wypieniania styropianu wewnatrz kon¬ strukcji. W tym celu rurami 3s (fig. 1 i 2) o sred¬ nicy 10 mm, zaopatrzonymi w odpowiednie otwo¬ ry, wprowadza sie nasycona lub lekko przegrzana pare wodna o cisnieniu ok. 1,3 atn, kontrolujac jednoczesnie temerature zewnetrznej powierzchni plata. Z chwila, gdy temperatura ta dojdzie do okolo 50°C rozpoczyna sie wycofywanie rur (jest to jeden z mozliwych sposobów kontroli procesu zestalania), tak aby temperatura zewnetrznej po¬ wierzchni plata sukcesywnie osiagala 50°C, na ca¬ lej dlugosci wyipienionej komory. Po zakonczeniu tych operacji otwory, którymi wprowadzono rury do wypelniania i wypieniania, nalezy zabezpieczyc przed penetracja wody, zgodnie z dokumentacja konstrukcyjna.Odmiana wyzej podanego sposobu jest wypel¬ nianie malych elementów konstrukcyjnych, nie- 10 przekraczajacych w przekroju 160 mm, które w ce¬ lu zestalenia termoplastycznego granulatu ekspan¬ dujacego zanurza sie w wodzie o temperaturze 98°C w czasie okolo 1 godziny. PL