Гидрофойл для серфинга – современная разработка доски для занятий серфингом. Самые совершенные модели дополняются ещё и электрическим мотором. По сути, на практике используются уже готовые изделия такого рода, выполненные в заводских условиях. Однако, в любом случае, всегда остаётся вариант самостоятельного изготовления любого продукта, включая инновационную серфинг доску на подводных крыльях. Рассмотрим ниже – как построить гидрофойл для серфинга в домашних условиях с упором на полученный опыт. Правда, конструкция стандартная — без мотора, но доработать в будущем – не проблема.
СТРУКТУРА СТАТЬИ :
Методика строительства гидрофойла для серфинга своими руками
Метод строительства, использованный в данном случае, предполагает создание внутренней конструкции (каркаса) из нержавеющей стали. На каркас крепятся армированные стеклопластиком подводные крылья. Также изготавливается «сэндвич» структура из дерева и пенопласта непосредственно под серфинг доску. Вся работа фактически разделяется на четыре процесса:
- Изготовление каркаса из лёгкой трубной нержавейки.
- Создание пресс-форм для крыльев на станке с ЧПУ.
- Нанесение покрытия пресс-форм вакуумной технологией.
- Изготовление серфинг доски.
Стыки всех деталей каркаса из трубной нержавейки выполняются электродуговой сваркой посредством 2-миллиметровых электродов марки «Castolin» или аналогичных. Для получения хорошего контакта все трубчатые детали тщательно подгоняют в точках соединений.
С целью исключения деформации соединений (насколько это возможно) перпендикулярные соединения усиливаются посредством пластин. Кроме того, в местах соединения стеклопластиковых деталей и внутренней конструкции, привариваются укороченные элементы-фиксаторы.
Как видно на картинке выше, верхняя горизонтальная и надводная часть каркаса сделана из трубы прямоугольного сечения. Основная функция этой части конструкции — придание жёсткости серфинг доске. Здесь же приварены два коротких боковых элемента из того же материала под крепление серфинг доски. Нижняя часть каркаса выполнена на основе труб круглого сечения.
Соединения перпендикулярно расположенных деталей усилены диагональными полосами из той же нержавеющей стали. На картинке ниже показана готовая конструкция каркаса с уже присоединённой хвостовой частью подводного крыла.
Разработка и выполнение пресс-форм видится наиболее важной и сложной частью строительства гидрофойла в домашних условиях. Пресс-формы должны точно отражать геометрию системы. Обработка поверхности пресс-форм также имеет значение, так как оказывает влияние на характеристики серфинг доски на подводных крыльях.
Проектирование и создание пресс-форм инструментом «Fusion 360»
Первым шагом строительства гидрофойла для серфинга в домашних условиях является проектирование пресс-форм посредством комплексного инструмента промышленного дизайна «Fusion 360». Однако необходимо учитывать некоторые ограничения. В частности, размеры применяемого станка с ЧПУ, а также используемый материал заготовки.
Максимальный размер 500*500*120 мм не позволяет обработать на станке с ЧПУ целое крыло за раз, поскольку размах крыла составляет около одного метра. Чтобы решить эту задачу, пресс-форму крыла приходится делить на две части. Исходным материалом для изготовления пресс-форм, в данном случае, выступает традиционная МДФ плита.
Материал недорогой, легко обрабатывается, допускает шлифовку до очень хорошего качества поверхности. Между тем, самое глубокое сечение пресс-формы верхнего крыла составляет 28 мм. То есть требуется достаточно толстая плита МДФ. Как правило, такой толщины плиты редкость, поэтому логично склеить две плиты по 16 мм толщины каждая.
В качестве клея для заделки стыков рекомендуется столярный клей марки «Ceys» или аналогичный. Размеры исходного материала под изготовление пресс-формы составляют 500х500х32мм. Фигура формы хвостовой части гидрофойла домашнего изготовления показана на картинке ниже.
Все операции станка с ЧПУ требуется выполнять на максимальной скорости подачи 3000 мм/мин. Обусловлено это тем, что плита МДФ обрабатывается качественно лишь на высокой скорости резания поверхности. Если точная скорость вращения головки станка с ЧПУ неизвестна, параметр регулируется до момента, пока не получена качественная стружка.
Последним этапом подготовки пресс-форм является нанесение четырёх слоев воска марки «Liberon» или аналогичного. Обработка воском обеспечивает лёгкое извлечение из формы готового продукта и предотвращает прилипание смолы к стенкам формы. Все четыре слоя воска наносят хлопчатобумажной тканью.
Несущие поверхности на каркас гидрофойла для серфинга
В данном случае, изготовление осуществляется композитными материалами, учитывая актуальность этой технологии. Композитный материал способен принимать практически любую форму, а после отверждения отмечаются высокие механические свойства. Композит также допускает работу под водой без каких-либо серьёзных ограничений, за исключением подбора смолы соответствующего типа.
Авангардной технологией считается армированный углеродным волокном пластик. Тем не менее, в данном случае используется стекловолокно. Причина очевидна — слишком высокая стоимость углеродного волокна и сопутствующей смолы. Конечно же, модель из углеродного волокна получается легче. Но масса стекловолокна по сравнению с массой всей доски для серфинга, включая пользователя, составляет очень низкий процент и никак не компенсирует увеличения стоимости.
Итак, для гидрофойла домашнего изготовления потребуется примерно 10 м2 стекловолокна плотностью 300 г/м2. Такой величины ковёр имеет короткие волокна, примерно 100 мм каждое, случайно распределённые по всей площади ткани. Механические свойства ниже, чем у тканого полотна, но, опять же, цена тканых материалов существенно выше, а снижение веса не компенсирует увеличения стоимости.
В качестве смолы используется изофталевая полиэфирная смола, подходящая для применения в морских условиях. Для домашнего гидрофойла достаточно двух килограммов смолы, дополненной соответствующим отвердителем — пероксидом метилэтилкетона. Отвердитель смешивается с полиэфирной смолой в массовом соотношении 2,5%.
Методология вакуумное формование + гидрофойл для серфинга
Методология вакуумное формование заключается в использовании атмосферного давления для плотного ровного прижима слоёв волокна непосредственно к стенкам пресс-формы. Технология вакуума гарантированно обеспечивает требуемую конфигурацию, а также удаление избыточной смолы.
Порядок расположения различных слоев следующий:
- внутренняя поверхность пресс-формы,
- средство для съёма продукта,
- пропитанный композит,
- перфорированная полиэтиленовая плёнка,
- бумага для поглощения избыточной смолы,
- вакуумный мешок.
Воздух внутри вакуумного мешка удаляется с помощью вакуумного насоса. Но как изготовить вакуумный мешок своими руками? Для этого на пресс-форму нужно всего лишь поместить слой полиэтиленовой плёнки и по периметру проклеить двусторонним скотчем. Для крепления вакуумной трубки к мешку использован переходник для 3D принтера.
Вот таким выглядит самодельный адаптер переходник под вакуумный насос и вакуумный мешок, используемые для плотного облегания пресс-формы стеклотканьюАдаптер имеет плоскую ровную поверхность, на которую можно закрепить полосу двусторонней ленты. Также здесь имеется отверстие, через которое обеспечивается проход воздуха. На картинке ниже показан вариант адаптера.
Этап вакуумного формования начинается с подготовки и укладки композитного материала. Для этой части процесса нужно подготовить 200 граммов смолы. Затем каждый слой размещается на форме, пропитывается смолой с помощью валика. Валиком также удаляются пузырьки воздуха, а также обеспечивается позиционирование стеклоткани.
Перфорированная плёнка укладывается поверх абсорбирующей бумаги. Далее момент применения вакуумного мешка, которым полностью закрывается обрабатываемая область. Подключается вакуумный насос для откачки остающегося под стекловолокном воздуха. Благодаря такому процессу, удаётся плотно и ровно посадить стеклоткань на пресс-форме. Таким методом получают одну половину подводного крыла, тогда как в общей сложности требуется шесть половин.
Для извлечения застывшей структуры из формы может потребоваться шпатель, но как показала практика, продукт извлекается легко. Масса куска, извлечённого из формы, составила 165 граммов, тогда как масса применённого стекловолокна составляла 95 граммов. То есть массовое соотношение волокна и смолы, полученное по этой методике, составляет 58%.
Кроме того, толщина четырехслойного композитного материала составила 1,5 мм. Эти два значения важны, поскольку дают информацию о свойствах и требуемых слоях, необходимых для выдерживания нагрузок. Эти результаты показывают, что каждый слой стекловолокна будет увеличивать толщину в среднем на 0,375 мм.
Соединение изготовленных половин крыльев в единое целое
После того, как шесть половин трёх подводных крыльев готовы, эти половины соединяются между собой и с каркасом из нержавеющей стали. Все части необходимо тщательно выровнять перед соединением. Для этого правильное положение деталей измеряется с помощью уровня. Соединяются детали подводных крыльев эпоксидным клеем для склеивания пластика.
На каркас накладываются полосы из стекловолокна с целью создания прочного соединения между композитными деталями и конструкцией каркаса из нержавеющей стали. Сначала верхние половины соединяются с элементами каркаса, затем нижние.
На следующем этапе заполняется внутренняя полость полиуретановой изоляционной пеной. Для этого через небольшую дырочку вставляется распылительная трубка. Пена хорошо расширяется и принимает любую форму, поэтому вполне достаточно одной точки ввода. Структура стекловолокна просвечиваема, поэтому можно визуально контролировать процесс заполнения пеной. Излишки пены убираются шлифовкой после застывания.
При помощи информации: UPC