MENU
MENU

Γάστρες. Από τον σχεδιασμό στην πράξη. Μέρος Ι.

Κείμενο - φωτογραφίες : Δημήτρης Καραγεωργίου

Θα προσπαθήσουμε να μπούμε στη λογική των ασφαλιστών, εμπειρογνωμόνων, επιθεωρητών και ερευνητών, κατά την έρευνα μιας βλάβης, αστοχίας, ζημιάς στον πολυεστερικό οργανισμό ενός σκάφους. Κάτι τέτοιο, βλάβη, ζημιά, αβαρία, μπορεί να οφείλεται σε μια πλειάδα λόγων και σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να καταλογίζουμε τις ευθύνες μόνο στον κατασκευαστή. Δεν θα πρέπει να φαίνεται παράδοξο για κάθε ενδιαφερόμενο, ότι η βιομηχανία κατασκευής σκαφών, όπως και η αυτοκινητοβιομηχανία, μετά από περισσότερα από 70 χρόνια μαζικής παραγωγής, υποστηρίζεται με τεράστιους οικονομικούς πόρους και τεχνογνωσία, εξακολουθεί να είναι γεμάτη με συχνά ελαττώματα σχεδιασμού. Αλλά σε αντίθεση με την αυτοκινητοβιομηχανία, τα σκάφη δεν κατασκευάζονται σε μονάδες που αριθμούν εκατομμύρια, μάλλον 10 και 100 στην καλύτερη περίπτωση. Στη χώρα μας, όπως πολλοί γνωρίζουν, έχουν εμφανιστεί μοντέλα σκαφών που δεν ευδοκίμησαν να αριθμήσουν αντίτυπα περισσότερα των δακτύλων μιας παλάμης και που σε πολλές περιπτώσεις, αποτέλεσαν την ‘έμπνευση’ για κάποια άλλα …
 

Ο ακατάλληλος σχεδιασμός λοιπόν, αλλά και η ακατάλληλη επιλογή και χρήση των υλικών είναι η κύρια αιτία των περισσότερων δομικών αστοχιών που δεν σχετίζονται με ζημιές. Σε αντίθεση με την κοινή πεποίθηση, τα πραγματικά κατασκευαστικά ελαττώματα σπάνια περιλαμβάνονται σε δομικές αποτυχίες. Εξαιτίας αυτού, τα ελαττώματα σχεδιασμού κατανέμονται σε ένα πολύ ευρύ φάσμα διαφορετικών κατασκευαστών και δεκάδες χιλιάδες διαφορετικά μοντέλα κατά τη διάρκεια των ετών, έτσι ώστε σπάνια γίνουν μεγάλα λάθη σχεδιασμού και να αποτελούν σημεία αναφοράς. Επί της ουσίας, υπάρχουν πολύ λίγες πιθανότητες για τη διάδοση τέτοιων πληροφοριών και ουσιαστικά κανείς που διατηρεί οποιοδήποτε είδος βάσης δεδομένων σχετικά με τέτοια περιστατικά. Αυτό, οφείλεται σε δύο κυρίως λόγους. Οι κατασκευαστές θα τα αποκρύψουν για λόγους εμπορικούς και όχι μόνο, οι ιδιοκτήτες για λόγους εμπορικούς επίσης αλλά αποκλειστικά του δικού τους σκάφους. Και από όσο γνωρίζω, κανείς δεν έχει ασχοληθεί για να δημιουργήσει μία ‘τράπεζα πληροφοριών’ όχι για να δυσφημίσει κάποιον κατασκευαστή αποκλειστικά, αλλά για να ενημερώσει για τέτοια περιστατικά την αγορά. Έτσι, ο κάθε ένας, απλά προσπαθεί να απαλλαγεί από το πρόβλημα ...
 

Διαρθρωτικές αρχές.
 

Πριν προχωρήσουμε στην σκιαγράφηση των προβλημάτων, είναι σημαντικό να επανεξετάσουμε πρώτα τις βασικές αρχές του σχεδιασμού του κύτους. Από την άποψη της μηχανικής, τα σκάφη με οργανισμό από fiberglass, έχουν ομοιότητες τόσο με γέφυρες όσο και αεροσκάφη. Μια αναζήτηση αυτών των ομοιοτήτων, θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τις δυνάμεις που δρουν σε ένα κύτος σκάφους, και τις διαρθρωτικές παρεμβάσεις που απαιτούνται για την κατασκευή του.
 

Τα σκάφη είναι παρόμοια με τις γέφυρες, δεδομένου ότι το κύτος πρέπει να έχει ένα σύστημα διαμόρφωσης για να το υποστηρίξει, γιατί το ίδιο το κύτος, όπως μια γέφυρα, κινείται και επιδρά σε μια ρευστή ουσία. Ενώ μια γέφυρα εκτείνεται στον αέρα, ένα κύτος εκτείνεται στο νερό και ενώ το νερό είναι πιο πυκνό και με πολλές βορές μεγαλύτερο μοριακό βάρος, εξακολουθεί να είναι ένα περιβάλλον που προσφέρει μικρότερα μέσα στήριξης, από ότι το στερεό έδαφος. Έχετε προσέξει βέβαια, πως όταν ένα σκάφος φθάνει σε κάποια μονάδα επισκευής – συντήρησης, τότε τοποθετείται σε δίδυμα στηρίγματα πίσω και αντίστοιχα μπροστά. Το κύτος τότε, κυριολεκτικά γίνεται μια γέφυρα που εκτείνεται σε ανοιχτό αέρα.

 

Μπορούμε να προσθέσουμε σε αυτό το γεγονός, ότι τα σκάφη είναι δυναμικά αντικείμενα, που ταξιδεύουν συχνά με υψηλές ταχύτητες πάνω από τραχιά νερά, πολλές φορές και σε ‘χαμηλές πτήσεις’, που για πολλούς είναι και κάτι σαν επίδειξη. Έτσι, οι πιέσεις σε μία γάστρα δεν είναι μόνο πολύ μεγαλύτερες από μόνο της βαρύτητας και της μάζας, αλλά πολλαπλασιάζονται με την ταχύτητα και επιδεινώνεται από το slamming, τον συνδυασμό πιέσεων που δέχεται η πλώρη κατά την επαφή της με το νερό. Και σύμφωνα με τον πολύ γνωστό νόμο της φυσικής, όπου τα υγρά είναι ασυμπίεστα και επιστρέφουν – μεταδίδουν τις πιέσεις που δέχονται ισομερώς, το νερό γίνεται σκληρό σαν τσιμέντο, όταν ένα ευρύ, επίπεδο αντικείμενο πέφτει επάνω του.
 

Οι περισσότερες γέφυρες δεν αποτελούνται από ένα επίπεδο κατάστρωμα που υποστηρίζεται από δοκούς κάτω. Αντίθετα, οι περισσότερες γέφυρες είναι είτε με τη μορφή ενός επιπέδου, είτε αναστέλλονται από επάνω από έναν συνδυασμό άκαμπτων και εύκαμπτων υποστηριγμάτων. Ένα σκάφος είναι επίσης παρόμοιο με αυτή την αρχή, δεδομένου ότι ο πυθμένας του κύτους και οι πλευρές δεν αποτελούν από μόνες τους ολόκληρο το δομικό πλαίσιο. Οι γάστρες που στερούνται ενισχύσεων, είναι πολύ ασθενέστερες δομικά, από αντίστοιχες που έχουν αυτές τις πρόσθετες δομές. Έτσι, τα καταστρώματα και οι υπερκατασκευές αποτελούν επίσης σημαντικά δομικά στοιχεία των περισσότερων σκαφών και πλοίων.
 

Και εδώ είναι ότι τα σκάφη από fiberglass, παρουσιάζουν ομοιότητες με τα σύγχρονα αεριωθούμενα αεροσκάφη. Τα αεροσκάφη χρησιμοποιούν την αρχή της μονοκοκικής κατασκευής. Δηλαδή, το σώμα του αεροσκάφους δεν έχει ένα πλαίσιο, αλλά ουσιαστικά είναι το πλαίσιο. Το περίβλημα του αεροσκάφους και το σύστημα διαμόρφωσης είναι τόσο στενά ενσωματωμένα που ουσιαστικά γίνονται μια δομή και είναι δύσκολο να πει κανείς πού τελειώνει το ένα και που αρχίζει το άλλο. Τα σύγχρονα αεριωθούμενα αεροσκάφη πετούν ουσιαστικά με τα φτερά τους και ‘κάθονται’ πάνω στον αέρα.
 

Τα σύγχρονα σκάφη κατασκευασμένα από fiberglass, κάνουν χρήση αυτής της αρχής της μονοκοκικής κατασκευής και με αυτόν τον τρόπο συνδέονται στενότερα με τα αεροσκάφη από ό, τι είναι στους προγόνους τους ξύλινων σκαφών από τους οποίους εξελίχθηκαν. Μια ξύλινη βάρκα είναι το άθροισμα πολλών μερών του υλικού κατασκευής της, ενώ ένα κύτος fiberglass, είναι ουσιαστικά ένα συστατικό. Ο συνδυασμός του φορμαρισμένου κύτους και του καταστρώματος που ενώνονται, δημιουργεί ένα ενοποιημένο σύνολο που είναι πολύ ισχυρότερο από το άθροισμα των μερών του ενός προς ένα. Ωστόσο, τα σκάφη είναι αναλογικά πολύ βαρύτερα από τα αεροσκάφη και υφίστανται διαφορετικές πιέσεις. Τα αεροσκάφη δεν πετούν από τις κορυφές των κυμάτων, κάτι που τα σκάφη σκάφη το κάνουν. Ενώ τα κατώτατα σημεία του κύτους παίρνουν το σημαντικό βάρος των καταπονήσεων και πρέπει να σχεδιαστούν για να τους αντέξουν, η κατασκευή monocoque διαδραματίζει ακόμα έναν σημαντικό ρόλο στην παροχή δυναμικής αντοχής στη γενική δομή.

 

 

Δυναμική του στρες hull. Δυναμικές πίεσης στη γάστρα.
 

Οι συνηθισμένοι τύποι γάστρας, είναι ουσιαστικά τροποποιημένα ορθογώνια με ένα ρηχό 'V' στο κατώτατο σημείο. Όταν ένα σκάφος πέφτει, ή χτυπά κάτω σε ένα κύμα, η γάστρα προσκρούει στο νερό και επιβραδύνεται έως σταματά ξαφνικά η καθοδική του κίνηση. Αυτή η ξαφνική επιβράδυνση, στέλνει τα κύματα κλονισμού επάνω στις πλευρές της γάστρας, που μεταδίδονται έπειτα στο κατάστρωμα και οποιεσδήποτε άλλες κατασκευές τυχόν υπάρχουν. Εν τω μεταξύ, ενώ το κύτος σταματά ξαφνικά την προς τα κάτω την κίνησή του, τα πάντα μέσα στο κύτος, το κατάστρωμα και οι υπόλοιπες δομές – κατασκευές, εξακολουθούν να πιέζουν προς τα κάτω, δημιουργώντας ακόμη μεγαλύτερη πίεση και καταπόνηση στον οργανισμό.
 

Η πρόσκρουση με το νερό δεν είναι ποτέ ομοιόμορφη κατά μήκος του κύτους, έτσι ώστε το ένα άκρο, ή η μία πλευρά, του κύτους είναι πιο στρεσαρισμένο από το άλλο. Ακόμη και τα πολύ μεγάλα ωκεανοπόρα, μπορεί να σπάσουν και αυτό γίνεται σχεδόν πάντα στη μέση, είτε γιατί ισορροπούν πλώρα πρύμα πάνω σε δύο τεράστια κύματα, είτε γιατί το καράβι βρίσκεται πάνω σε ένα τέτοιο, με τα δύο ακραία του τμήματα να αιωρούνται. Το αποτέλεσμα είναι το ίδιο, σαν να προσπαθήσουμε να σπάσουμε ένα ραβδί στη μέση. Άλλο αποτέλεσμα είναι να υποκλιθεί το κύτος πλευρικά προς τα μέσα ή προς τα έξω, συνέπεια της κάμψης κατά μήκος του οριζόντιου επιπέδου. Ακόμα ένα, αναλόγως συνθηκών, είναι η συστροφή ή στρέψη σε όλο το μήκος του κύτους.
 

Σε πραγματική λειτουργία υπό βαριές συνθήκες, οι πλευρές του κύτους των περισσότερων σκαφών θα εκτραπούν σε μεγαλύτερους ή μικρότερους βαθμούς ανάλογα με το πόσο καλά έχουν σχεδιαστεί. Αυτό είναι το αποτέλεσμα της φόρτωσης, κατανομής βαρών, κάμψης και στρέψης που προκαλείται από την υψηλή ταχύτητα πέρα από τα κύματα και τις ταλαντώσεις. Εάν έχετε παρατηρήσει πως υπάρχουν αρκετές αβαρίες όπου η γάστρα έχει αποκολληθεί από την κουβέρτα, ή έχει διολισθήσει το ένα μέρος με το άλλο, χωρίς απαραίτητα να σημειωθεί αποκόλληση, αυτό δεν οφείλεται σε χτυπήματα στους ντόκους, αλλά σε κακή σχεδίαση και εφαρμογή των υλικών και της τεχνικής συγκόλλησης των δύο μερών. Πολλοί κατασκευαστές, για να συνδέσουν τα δύο τμήματα, χρησιμοποιούν βίδες ή πριτσίνια και – συνήθως – στόκο. Η πίεση που μεταφέρεται από το κατώτατο σημείο κύτους στις πλευρές κύτους και από εκεί στην ένωση με την υπόλοιπη κατασκευή, είναι που αναγκάζει τις βίδες που ενώνουν αυτά τα μέρη μεταξύ τους να παραδώσουν το πνεύμα. Η τοποθέτηση μόνο των βιδών στο φίμπεργκλας είναι ένα μέσο σύνδεσης που από μόνο του είναι αδύνατο να λειτουργήσει αποτελεσματικά. Οι υπερκατασκευές που είναι συχνά αναπόσπαστες με το κατάστρωμα, είναι δηλαδή ενιαίες από το καλούπι κατασκευές και απορροφούν μεγάλο μέρος του φορτίου που αρχικά προκλήθηκε στο κύτος. Αυτό αντιπροσωπεύει επίσης ένα μεγάλο μέρος της ζημίας και των ρωγμών που τυχόν βρέθηκαν μέσα και γύρω από τις διάφορες δομές της κατασκευής. Μια διεδρική κατασκευή, είναι περισσότερο ευάλωτη από μία τριεδρική. Εξ’ αυτού, θα πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα, ώστε να εξασφαλίζεται και τρίτη έδρα, έστω και αθέατη, στο εσωτερικό μέρος του οργανισμού.
 

Σε γενικές γραμμές, αυτές είναι οι επιπτώσεις της πίεσης στο εξωτερικό κύτος και τη δομή των σκαφών. Αλλά η πίεση δεν τελειώνει εκεί, γιατί δεν έχουμε σκεφτεί ακόμα το σύστημα διαμόρφωσης του κύτους. Το σύστημα διαμόρφωσης αποτελείται από stringers, διαφράγματα και πλαίσια σε πιο συμβατική κατασκευή. Ωστόσο, όλο και περισσότερο οι κατασκευαστές, επιδιώκουν να μειώσουν το κόστος και να εξορθολογίσουν την παραγωγή με την εξάλειψη μεγάλου μέρος των εργασιών λεπτομέρειας που εμπλέκονται στο σύστημα διαμόρφωσης. Κάνουν αυτό με τη χρησιμοποίηση ενός συστήματος προκατασκευασμένου πλέγματος ενισχύσεων, που τοποθετείται και προσαρμόζεται στη γάστρα, πριν από το ‘κούμπωμα’ της κουβέρτας. Εξυπακούεται, πως όχι μόνο λόγω του προορισμού της θέσης και χρήσης του συστήματος αυτού, η προσαρμογή και το δέσιμο με την υπόλοιπη κατασκευή, θα πρέπει να γίνει με την δέουσα προσοχή και φροντίδα, όχι μόνο για τα προσδοκώμενα αποτελέσματα, αλλά και γιατί τυχόν παρέμβαση στο συγκεκριμένο σημείο, είναι πολύ δύσκολη έως αδύνατη. Αυτή η τεχνοτροπία, είναι αρκετά νέα και βρίσκεται αφομοιωμένη σε νεότερες μελέτες και σχεδιασμούς σκαφών. Προς το παρόν, η μεγάλη πλειοψηφία των κατασκευαστών, χρησιμοποιεί το συμβατικό σύστημα stringer, μέθοδος που χρησιμοποιείται από περίπου το 90% των σκαφών πάνω από 30 πόδια.
 

Ενισχύσεις
 

Στα μηχανοκίνητα σκάφη, τα stringers παρέχουν την πλειοψηφία της διαμήκους αντίστασης κύτους στην κάμψη στο κάθετο επίπεδο. Η κορυφή του vee στο κάτω μέρος ή καρίνα προσθέτει επιπλέον δύναμη. Αυτό χαρακτηρίζεται από το αν το κατάστρωμα έχει επίσης σχεδιαστεί για να δώσει το κύτος διαμήκη ακαμψία. Ανάλογα με το σχέδιο, μερικά καταστρώματα, π.χ. σκαφών με καμπίνα, η συνολική διαμόρφωση εμφανίζεται με καλύτερο δείκτη από ότι ένα ίδιο σκάφος τύπου open. Από την άλλη, τα τυπικά αμερικάνικα σκαριά τύπου fishing με flybridge και το μακρύ foredeck του, τα σχετικά μικρά παράθυρα και τα ισχυρά πλευρικά αναπτύγματα, προσθέτουν πολλή ακαμψία σε ένα κύτος. Βέβαια, το σχέδιο και η εφαρμογή στους τρείς τύπους σκαφών που αναφέραμε, απέχει πολύ ενδιάμεσα και πρέπει κατά την κατασκευή να δοθεί πολύ μεγάλη σημασία στις λεπτομέρειες, την ίδια που πρέπει να αποδοθεί και κατά τη σχεδίαση.
 

Λάθη που αφορούν στη σχεδίαση και κατασκευή των stringer, έχουν δυστυχώς αναδειχθεί πολλά. Και όμως οι αρχές για τη δημιουργία ενός αποτελεσματικού συστήματος stringer είναι πολύ απλές και εύκολο να εφαρμοστούν. Σίγουρα δεν υπάρχουν πολλοί σχεδιαστές ή κατασκευαστές που δεν το καταλαβαίνουν αυτό. Τα προβλήματα προκύπτουν συνήθως ως αποτέλεσμα άλλων εκτιμήσεων σχεδίων και τεχνικών κατασκευής. Τυπικότερο παράδειγμα, οι ‘εμπνεύσεις’ των κατασκευαστών, που είτε βρήκαν μια γάστρα, είτε αντέγραψαν κάποια άλλη, είτε ‘πάντρεψαν κάποια τμήματα αμιγώς πολυεστερικής κατασκευής με κάτι σε φουσκωτό – συνήθως γίνεται αυτό και όχι το αντίστροφο. Άλλα παραδείγματα, όταν μια σχεδίαση για εξωλέμβιο – ους κινητήρες, ο ευφυής κατασκευαστής την μετατρέπει σε τοποθέτηση εσω – εξω, με ότι αυτό συνεπάγεται, θυσιάζοντας αποθηκευτικούς χώρους για μηχανοστάσια, παραποιώντας συγκεκριμένα δεδομένα σχεδίασης, κατανομής βαρών, μελέτης ενισχύσεων, δείκτες στέψης κλπ.

 

Στο φουσκωτό μου, ένα EAGLE 785 ΟΠΕΝ, Ο κατασκευαστής του για χρόνια τοποθετούσε ένα αμερικάνικο (?) πολυεστερικό μπρακέτο, μη ενεργό – μάλιστα σε όχι σταθερή θέση τοποθέτησης, όπου το μόνο που προκαλούσε ήταν σοβαρά προβλήματα σε αργή πλεύση, επιβάρυνση στην κατανάλωση, τη λειτουργία του trim κ.α. Η πρωτογενής κατασκευή, προέβλεπε τοποθέτηση κινητήρα εσω – εξω, ενός. Οι πωλήσεις, ήταν 90 – 10 υπέρ των εξωλέμβιων. Κανείς δεν ήθελε να ‘χάσει’ το τεράστιο πρυμνιό ταμπούκι. Ζεύγος εξωλέμβιων, τοποθέτησε μόνο ένας ιδιοκτήτης, ο οποίος το μετάνιωσε οικτρά. Πριν από πέντε χρόνια, αποτάθηκα σε άλλο κατασκευαστή, ο οποίος μου κατασκεύασε ένα δυναμικό μπρακέτο, στο ίδιο μήκος με το παλιό – 60 εκ. και προοπτική για δύο κινητήρες, τους οποίους τοποθέτησα δύο χρόνια αργότερα. Το αποτέλεσμα, θα μπορούσε να καταχωριστεί στο λεξικό του Μπαμπινιώτη σαν η ‘πρακτική’ ερμηνεία του … μέρα με τη νύχτα.
 

Το ανέφερα αυτό, σαν προσωπική εμπειρία του πόσο εύκολο είναι να γίνει κάποια αστοχία και κακή εκτίμηση σε κάποια δεδομένα. Ο κατασκευαστής, ήταν ευχαριστημένος με το προϊόν του. Ας μη πω περισσότερα για αυτό …
 

Οι αρχές του σωστού και αποδοτικού σχεδιασμού stringer είναι απλές. Πρέπει να τρέχουν χωρίς διακοπή από τη μία άκρη του κύτους στην άλλη. Πρέπει να είναι επαρκούς αναλογίας ύψους προς πλάτος, δηλαδή δομικού συντελεστή, για να αντιστέκονται στη φόρτωση πίεσης εξ’ αιτίας της πρόσκρουσης στο κύτος, να έχουν επαρκή αντοχή για να μεταφέρουν το φορτίο του κινητήρα, να σταθεροποιούνται έναντι της πλευρικής κίνησης εάν είναι υψηλού προφίλ και να συνδέονται με ασφάλεια στο κύτος έτσι ώστε να μην παρουσιάσουν προβλήματα. Το προφίλ, ή το επάνω μέρος του stringer, θα πρέπει να εκτελείται σε ευθεία γραμμή. Εάν υπάρχουν αλλαγές στο προφίλ, τότε πρέπει να προστεθούν ειδικές ενισχύσεις κατά το σχεδιασμό.
 

Κακή σχεδίαση ή εφαρμογή των stringer, έχει σαν αποτέλεσμα τις αναταράξεις σε κάθε πρόσκρουση σε κύμα, με κίνδυνο πρόκλησης βλάβης σε άξονα και κιβώτιο μετάδοσης. Μια άλλη συχνή περίπτωση αβαρίας, όπου εμφανίζονται ρωγμές πίεσης – τα γνωστά αραχνιάσματα, είναι η θραύση λόγω καταπόνησης των stringer εξ’ αιτίας της πίεσης από τα ρεζερβουάρ. Άλλη αιτία για παρεμφερή φαινόμενα, είναι η ανεξέλεγκτη πολλές φορές πρωτοβουλία για διατρήσεις όπου είναι βολικό, για την τοποθέτηση διάφορων συστημάτων και ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Αυτού του τύπου οι παρεμβάσεις, πρέπει να γίνονται καθ’ υπόδειξη και όχι κατ’ εκτίμηση. Μια τέτοια παρέμβαση, προφανώς, δεν θα δημιουργήσει άμεσα πρόβλημα, θα είναι εκεί όμως, για να τη θυμηθούμε, όταν κάποια στιγμή ο οργανισμός φτάσει σε κάποια όρια του. Αυτό που πρέπει να γίνεται και το έχω δει σε κατασκευαστές που σέβονται τον εαυτό και τον πελάτη τους, είναι η καταγραφή όλων των σημείων που πρέπει να γίνουν τέτοιου τύπου παρεμβάσεις, να καταγραφούν και να επιμεληθούν κατά τα στάδια κατασκευής γάστρας – καταστρώματος.

 

 

Συνεχίζεται ...
 

Powered by Blog - Widget
Τα cookies είναι σημαντικά για την εύρυθμη λειτουργία του psarema-skafos.gr και για την βελτίωση της online εμπειρία σας.
Επιλέξτε «Αποδοχή» ή «Ρυθμίσεις» για να ορίσετε τις επιλογές σας.