DE60011969T2

DE60011969T2 - Boot und Herstellungsverfahren unter Einsatz des Kunstharz-Transfergiessens

Info

Publication number: DE60011969T2
Application number: DE60011969T
Authority: DE
Inventors: Ronald C. Randall Sahr; Michael D. Little Falls Nelson; Robert L. Long Prairie Retka
Original assignee: VEC Industries Minneapolis LLC; VEC Industries LLC
Current assignee: VEC INDUSTRIES, L.L.C., MINNEAPOLIS, MINN., US
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2020-09-23
Also published as: US20020174819A1; EP1086890A2; US7533626B2; US20080314309A1; EP1086890A3; AU6124400A; US7156043B2; US20060075956A1; EP1086890B1; ATE270637T1; US20100025893A1; US7373896B2; AU776225B2; US6994051B2; DE60011969D1; US20070209568A1; US6367406B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Schiffe. Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf Schiffe, welche Rümpfe mit Verstärkungen aus Faserverstärkungsmaterial aufweisen und Verfahren zur Herstellung solcher Schiffe aufweisen.
Hintergrund der Erfindung
Schiffsrümpfe wurden historisch aus verschiedenen Arten von Material, wie Aluminium, Stahl oder Holz hergestellt. Ein anderes gebräuchliches Material, das in der Herstellung von Schiffsrümpfen verwendet wird, ist Laminatmaterial, das aus Fiberglas-verstärktem Harz hergestellt ist.
Offene Gießformen werden häufig verwendet, um Fiberglasrümpfe herzustellen. Um einen Rumpf mit einer offenen Gießform herzustellen, wird häufig zunächst eine Lage von Gelbeschichtung auf der Gießform angebracht. Als nächstes wird häufig eine Trennschicht auf die Gelbeschichtung aufgebracht. Zuletzt wird eine Schicht aus Fiberglas-verstärktem Harz auf die Trennschicht aufgebracht. Wenn der Rumpf aus der Form entfernt wird, sorgt das Gel für eine glatte, ästhetisch gefällige äußere Oberfläche des Rumpfes. Die Trennschicht hindert das Fiberglas daran durch die Gelbeschichtung zu drucken oder zu drücken. Das Fiberglas versorgt die Hülle mit einer strukturellen Steifigkeit. Zusätzliche Steifigkeit wird typischerweise an der Hülle durch Spanten und Bodenstrukturen eingebracht, die anschließend innerhalb des Rumpfes montiert werden.
Beispielsweise ist US-A-3 848 284 auf ein Spantensystem gerichtet, welches einen Boden eines Schiffes abstützt und den Rumpf und den Bogenträger des Schiffes versteift.
JP 57-018586A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Schiffskörpers mit reichem Auftrieb, in dem ein verstärktes Fibergewebe vollständig in einer Gießform angeordnet wird, ein Schwimmer von kleinerer spezifischer Schwerkraft an einer vorgeschriebenen Position lokalisiert wird und die Luft in die Gießform mit einer Vakuumpumpe gesaugt wird, während der Kunststoff injiziert wird.
Herkömmliche Techniken zur Herstellung von Fiberglasschiffen beziehen eine Anzahl von verschiedenen zeitaufwändigen Prozessschritten ein. Was benötigt wird ist ein effizienterer Prozess zur Herstellung von Schiffen, welche aus fasrigem Verstärkungsmaterial hergestellt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schiffes. Das Schiff beinhaltet eine Backbordseite, die gegenüber einer Steuerbordseite angeordnet ist. Das Schiff beinhaltet ebenso einen Boden und Spantenstützen, die innerhalb des Rumpfes positioniert sind. Das Verfahren beinhaltet die Bereitstellung einer Einlage, welche zwei voneinander beabstandete längliche Abschnitte aufweist, die untereinander durch wenigstens zwei voneinander beabstandete Querabschnitte verbunden sind, die sich zwischen den länglichen Abschnitten erstrecken. Die länglichen Abschnitte sind so bemessen und relativ positioniert, dass sich einer der länglichen Abschnitte entlang der Backbordseite des Rumpfes erstreckt und der andere der länglichen Abschnitte sich entlang der Steuerbordseite des Rumpfes erstreckt. Das Verfahren beinhaltet ebenso, dass die Einlage in einer Kammer eingefügt wird, die zwischen einem Stempel und einer Matrize vorgegeben wird. Das Verfahren beinhaltet weiterhin die Bereitstellung von fasrigem Verstärkungsmaterial, welches die Einlage inner halb der Kammer umgibt. Das fasrige Verstärkungsmaterial beinhaltet Abschnitte, die zwischen dem Stempel und der Matrize positioniert sind und beinhaltet ebenso Abschnitte, die zwischen der Matrize und der Einlage positioniert sind. Das Verfahren beinhaltet die Überführung von Harz in die Kammer zwischen dem Stempel und der Matrize, so dass das Harz das fasrige Verstärkungsmaterial einhüllt und Aushärten des Harzes innerhalb der Kammer. Während das Harz aushärtet, härtet das eingehüllte faserförmige Verstärkungsmaterial aus, um den Rumpf, den Boden und die Stützspanten des Schiffes zu bilden.
Eine Vielzahl von Vorteilen der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung gegeben werden und wird zum Teil aus der Beschreibung klar werden oder kann durch Ausführung der Erfindung gelernt werden. Es ist ebenso zu verstehen, dass sowohl die vorangehende Beschreibung im Allgemeinen und die folgende Beschreibung im Einzelnen beispielhaft sind und lediglich erklärend und nicht beschränkend für die beanspruchte Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, welche eingeschlossen sind in und einen Teil dieser Beschreibung bilden, veranschaulichen verschiedene Aspekte der Erfindung und zusammen mit der Beschreibung dienen sie der Erklärung der Grundlagen der Erfindung. Eine kurze Beschreibung dieser Zeichnungen ist wie folgt:
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schiffes, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
2 zeigt eine Schnittansicht, genommen entlang der Schnittlinie 2-2 von 1;
3 veranschaulicht einen Stempel, eine Matrize und eine vorgeformte Einlage, die daran angepasst ist zwischen den Gießformstücken positioniert zu werden;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Unterseite des Stempels aus 3;
5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Harzüberführungsgießzelle, die für die Verwendung zur Durchführung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung geeignet ist; und
6 zeigt eine Explosionsansicht von Abschnitten des Stempels und der Matrize aus 5 mit faserförmigem Verstärkungsmaterial und der vorgeformten Einlage, die zwischen den Gießformstücken positioniert ist.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun Bezug genommen auf beispielhafte Aspekte der vorliegenden Erfindung, welche in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo immer möglich werden die gleichen Bezugszeichen in allen Zeichnungen verwendet, um ähnliche oder gleiche Teile zu bezeichnen.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schiffes 20, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Das Schiff 20 beinhaltet einen Rumpf 22, der einen Bogen 24 beinhaltet, der gegenüber einem Heck 26 positioniert ist. Der Kiel 28 erstreckt sich zwischen dem Bogen 24 und dem Heck 26. Kimmen 30 und Stringer 27 (am besten gezeigt in 2) sind an Backbord- und Steuerbordseiten des Rumpfes 22 angeordnet. Das Schiff 20 beinhaltet ebenso eine Stützstruktur 29, die innerhalb des Rumpfes 22 positioniert ist. Die Stützstruktur 29 beinhaltet eine allgemein planare horizontale Plattform oder einen Boden 31. Die Stützstruktur 29 beinhaltet ebenso erste und zweite Querstützen 41 und 42. Die Stützen 41 und 42 erstrecken sich breitseitig über den Rumpf 22 und sind konfiguriert, um eine strukturelle Verstärkung des Rumpfes 22 zur Verfügung zu stellen. Die Stützstruktur 29 beinhaltet weiterhin längliche Stringerstützen. Zum Beispiel beinhaltet die Stützstruktur Backbord- und Steuerbord-Stringerstützen in der Form von senkrechten Wänden 33, die sich entlang der Länge des Rumpfes 22 in einer Richtung allgemein parallel zum Kiel 28 erstrecken. Die Begriffe "Stringer" und "Stützstringer" sind bestimmt, um jegliche Art von Bauteil zu beinhalten, das sich längs entlang des Rumpfes 22 er streckt, um eine longitudinale Verstärkung oder Abstützung für den Rumpf 22 zu bieten.
Immer noch mit Bezug auf 1 gibt die Stützstruktur 29 ebenso eine Vielzahl von internen Abteilen vor. Zum Beispiel gibt die Stützstruktur 29 ein Frontspeicherabteil 44 vor, welches vorderhalb der zweiten Querstütze 42 positioniert ist, ein mittleres Kraftstofftankabteil 46, das zwischen den ersten und zweiten Stützen 41 und 42 positioniert ist, ein hinteres Motorabteil 48, das hinter der ersten Stütze 41 positioniert ist. Die senkrechten Wände 33 der Stützstruktur 29 geben Seitenwände der Abteile 44, 46 und 48 vor. Zum Beispiel geben die senkrechten Wände 33, die in 2 gezeigt sind, Seitenwände des mittleren Kraftstofftankabteils 46 vor. Die Front- und Mittelabteile 44 und 46 können bevorzugt mit entfernbaren Paneelen (nicht gezeigt) abgedeckt werden.
Immer noch mit Bezug auf 2 ist eine Schaumkammer 540 zwischen der Stützstruktur 29 und dem Rumpf 22 vorgegeben. Die Schaumkammer 540 hat die Größe und die Form, welcher einer vorgeformten schwimmenden Einlage 90 (gezeigt in 3) entspricht. Wie in 2 gezeigt, beinhaltet die Schaumkammer 540 Steuerbord- und Backbordbereiche 55 und 57, die an gegenüberliegenden Seiten des Kiels 28 positioniert sind. Die Steuerbord- und Backbordbereiche 55 und 57 haben jeweils allgemein dreieckförmige Querschnitte. Der Rumpf 22, der Boden 29 und die senkrechten Wände 33 arbeiten zusammen, um die Steuerbord- und Backbordbereiche 55 und 57 der Kammer 540 vorzugeben.
In einer bestimmten, nicht beschränkenden Ausführungsform des Rumpfes 22 besitzt der Rumpf eine äußere Gelbeschichtungslage von 0,024 Zoll und eine zwischenliegende Trennlage von ungefähr 0,035 Zoll und eine innere Fiberglaslage von ungefähr 0,25 bis 0,375 Zoll. Die Trennschicht hindert das Fiberglas daran, durch die Gelbeschichtung durchzudrücken.
Die Stützstruktur 29 und der Rumpf 22 sind bevorzugt aus einem einzigen einheitlichen oder monolithischen Stück geformt, so dass keine Nähte oder Unregelmäßigkeiten zwischen den zwei Strukturen angeordnet sind. Zum Beispiel, wie in 2 gezeigt, verbindet sich benachbart den Kimmen 30, der Boden 31 mit dem Rumpf 22, um eine nahtlose Verbindung bereitzustellen. In ähnlicher Weise verbinden sich die senkrechten Wände 33 (d.h. die longitudinalen Stringer) bevorzugt mit dem Rumpf 22, um eine nahtlose Verbindung bereitzustellen. Vorzugsweise sind keine separaten Befestiger oder Klebstoff an den Verbindungsstellen bereitgestellt. Stattdessen sind der Rumpf 22 und die Stützstruktur 29 bevorzugt aus einem fiberverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt und die Verbindungsstellen bestehen bevorzugt aus fortlaufenden ununterbrochenen Stärken des fiberverstärkten Kunststoffmaterials. Der Begriff "nahtlos" ist bestimmt, um zu bedeuten, dass die Verbindungsstellen mit fortlaufenden ununterbrochenen Abschnitten vom fasrigem verstärkten Kunststoffmaterial bereitgestellt werden.
Bevorzugt sind die Stützstrukturen 29 und der Rumpf 22 simultan während eines Gestaltungsprozesses, wie einem Spritzgießverfahren oder einem Harzübertragungsgießverfahren gebildet. Der Ausdruck "Harzübertragungsgießen" ist dazu bestimmt, jede Art von Gießverfahren zu beinhalten, wobei fasriges Verstärkungsmaterial innerhalb einer Gießform positioniert wird, in welche nachfolgend Harz eingebracht wird. Die US-Anmeldung mit der Seriennr. 08/715,533, eingereicht am 18. September 1996 und mit "Gerät zum Gießen von Komposit-Artikeln" überschrieben, welche hiermit als Referenz einbezogen wird, offenbart ein beispielhaftes Harzübertragungsgießverfahren.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Harztransfer-Gießverfahren zur Herstellung eines Schiffes, wie dem Schiff 20 aus 1. Allgemein beinhaltet das Verfahren die Platzierung einer vorgeformten schwimmenden Einlage in die Gießkammer. Bevorzugt ist die Einlage umschlossen, abgedeckt oder umrundet mit Lagen oder Abschnitten von faserförmigem Verstärkungsmaterial. In ähnlicher Weise sind wenigstens Teile der Gießform mit faser förmigem Verstärkungsmaterial ausgelegt. Das Verfahren beinhaltet ebenso die Übertragung von Harz in die Gießkammer, so dass das Harz das faserförmige Verstärkungsmaterial einhüllt. Durch Verwendung einer vorgeformten Einlage innerhalb der Gießform können die Stützstruktur 29 und der Rumpf 22 des Schiffes 20 gleichzeitig als einzelnes Stück innerhalb der Gießvertiefung gegossen werden.
3 zeigt eine Gießform 50, die einen Satz von Stempeln und Matrizen 52 und 54 enthält, die geeignet sind zur Verwendung bei der Herstellung eines Schiffes, wie dem Schiff aus 1. Der Stempel 52 steckt innerhalb der Matrize 54. Die Matrize 54 hat eine obere Oberfläche 56, die als Gegenstück der Unterseite des Schiffes geformt ist, und der Stempel 52 hat eine Bodenoberfläche 58, die als Gegenstück der Oberseite des Schiffes 20 geformt ist. 4 zeigt eine schematische vereinfachte Ansicht der Bodenoberfläche 58 des Stempels 52. Wie gezeigt in 4 beinhaltet der Stempel 52 einen stirnseitigen Vorsprung 60, welcher das Gegenstück des Frontspeicherabteils 44 ist, einen mittleren Vorsprung 62, der das Gegenstück des mittleren Kraftstofftankabteils ist, und einen hinteren Vorsprung 64, der das Gegenstück des hinteren Motorabteils 48 ist. Ein erster Schlitz oder Spalt 66, der der ersten Querstütze 41 des Schiffes 20 entspricht, ist zwischen dem hinteren Vorsprung 64 und dem mittleren Vorsprung 62 angeordnet. Ein zweiter Schlitz oder Spalt 68, der der zweiten Querstütze 42 des Schiffes 20 entspricht, ist zwischen dem mittleren Vorsprung 62 und dem Frontvorsprung 60 angeordnet. Seitenwände 65 der Vorsprünge 60, 62 und 64 entsprechenden den senkrechten Wänden 33 der Stützstruktur 29 des Schiffes. Eine planare Oberfläche 63 entspricht dem Boden 31 der Stützstruktur 29.
3 zeigt ebenso eine Einlage 90, die zur Verwendung in der Herstellung des Schiffes aus 1 geeignet ist. Die Einlage 90 ist bevorzugt aus schwimmendem Material (d.h. dazu in der Lage, auf Wasser zu schwimmen) so wie Schaum gebildet. Bevorzugt ist die Einlage 90 abgedeckt, eingeschlossen, oder anderweitig umrundet durch faserförmiges Verstärkungsmaterial 91. Das faserförmige Ver stärkungsmaterial kann an der Einlage 90 befestigt werden (d.h. mit Klebstoff) oder lose yngelegt oder um die Einlage 90 herumgelegt werden.
Bevorzugt ist die Einlage 90 vorgeformt, um erste und zweite voneinander beabstandete längliche Abschnitte 92 und 94 zu beinhalten. Der erste längliche Abschnitt 92 ist so bemessen, dass er sich entlang dem Steuerbordbereich 55 der Schaumkammer 54 des Rumpfes 22 erstreckt.
In ähnlicher Weise ist der zweite längliche Abschnitt 94 so bemessen, dass er sich entlang dem Backbordbereich 57 der Schaumkammer 54 des Rumpfes 22 erstreckt. Jeder der ersten und zweiten länglichen Abschnitte 92 und 94 hat bevorzugt im Allgemeinen einen dreieckförmigen Querschnitt. Die länglichen Abschnitte 92 und 94 beinhalten ebenso einwärts gegenüberliegende Oberflächen 95, die einander gegenüberliegen. Die einwärts gegenüberliegenden Oberflächen 95 sind in einer Aufwärtsorientierung ausgerichtet. Wie in 2 gezeigt, sind die einwärts gegenüberliegenden Oberflächen 95 so ausgerichtet, dass sie sich entlang senkrechten Wänden 33 der Stützstruktur 29 erstrecken, nachdem das Schiff 20 aus 1 hergestellt wurde. Planare obere Oberflächen 97 der länglichen Abschnitte 92 und 94 sind im rechten Winkel ausgerichtet in Bezug auf die einwärts gegenüberliegenden Oberflächen 95. Wie in 2 gezeigt, sind die oberen Oberflächen 97 unterhalb des Bodens 31 positioniert, nachdem das Schiff 20 hergestellt wurde.
Immer noch mit Bezug auf 3 sind die ersten und zweiten länglichen Abschnitte 92 und 94 durch erste und zweite voneinander beabstandete Querabschnitte 96 und 98 miteinander verbunden, die sich zwischen den einwärts gegenüberliegenden Oberflächen 95 der länglichen Abschnitte 92 und 94 erstrecken. Wenn das Schiff 20 aus 1 hergestellt wurde, sind die Abschnitte 96 und 98 jeweils innerhalb der ersten und zweiten Stützen 41 und 42 des Schiffes 20 positioniert (d.h. die Querabschnitte 96 und 98 sind in ein fiberverstärktes Kunststoffmaterial eingeschlossen, um die Stützen 41 und 42 bereitzustellen). Wie in 3 gezeigt, weist die Einlage 90 eine zweistückige Konstruktion auf, mit zwei Stücken, die durch eine Zunge und eine vertiefungsartige Verbindung verbunden sind. Jedoch kann es in alternativen Ausführungsform begrüßt werden, dass die Einlage 90 aus einem einzigen Stück aus schwimmfähigem Material hergestellt werden kann.
5 veranschaulicht den Stempel und die Matrize 52 und 54, die innerhalb der Gießzelle 70 eingeschlossen sind. Die Zelle 70 beinhaltet ein im Wesentlichen starres äußeres Stützgehäuse 72, welches einen Bodenabschnitt 74 und einen entfernbaren Deckenabschnitt 76 aufweist. Der Stempel 52 ist am Deckenabschnitt 76 des Gehäuses 72 gesichert und die Matrize 54 ist am Bodenabschnitt 74 des Gehäuses 72 gesichert. Eine obere Fluidkammer 78 ist zwischen dem Deckenabschnitt 76 und dem Stempel 52 vorgegeben und eine untere Fluidkammer 80 ist zwischen dem Bodenabschnitt 74 und der Matrize 54 vorgegeben. Wenn der Deckenabschnitt 76 des Gehäuses auf dem Bodenabschnitt 74 des Gehäuses montiert ist, wie in 5 gezeigt, ist eine Gießkammer 82 zwischen dem Stempel 52 und der Matrize 54 vorgegeben.
In der Ausführungsform von 5 sind Stempel und Matrize 52 und 54 bevorzugt halbfeste Membranen, welche dazu in der Lage sind, wenigstens teilweise nachzugeben, wenn unter Druck gesetztes Harz in die Gießkammer 82 injiziert wird.
In einer speziellen Ausführungsform sind der Stempel und die Matrize 52 und 54 aus Metallblechen hergestellt. In anderen Ausführungsformen können der Stempel und die Membran 52 und 54 aus anderen Materialien wie Fiberglas, Kunststoff verstärktem Nylon usw. hergestellt werden. Um den Stempel 52 und die Matrize 54 daran zu hindern, sich während des Gießprozesses übermäßig zu verformen, sind die oberen und unteren Fluidkammern 78 und 80 bevorzugt mit einer nicht komprimierbaren Flüssigkeit wie Wasser gefüllt. In dieser Hinsicht beinhalten die oberen und unteren Fluidkammern 78 und 80 bevorzugt Einlässe 73 zur Befüllung solcher Kammern 78 und 80 mit der nicht komprimierbaren Flüssigkeit. Die Einlässe werden bevorzugt von Ventilen 75 geöffnet und verschlossen. Durch Befüllung der oberen und unteren Fluidkammern 78 und 80 mit nicht komprimierbarer Flüssigkeit und anschließender Versiegelung der Kammern 78 und 80 sorgt die Flüssigkeit, die innerhalb der Kammern 78 und 80 zurückgehalten wird, für Hilfsabstützung des Stempels und der Membran 52 und 54, so dass der Verformung von Stempel und Matrize 52 und 54 Widerstand entgegengebracht wird.
Die Zelle 70 beinhaltet ebenso eine Struktur zur Einbringung von Harz in die Gießkammer 82. Zum Beispiel, wie gezeigt in 5, beinhaltet die Zelle 70 einen Spritzgießtrichter 86, der sich durch den Deckenabschnitt 76 des Gehäuses 72 erstreckt, zur Einspritzung von Harz in die Gießkammer 82. Bevorzugt ist der Gießtrichter 86 in Fluidverbindung mit einer Harzquelle 88 platziert (d.h. einer Quelle von flüssigem Duroplast-Harz), so dass Harz von der Harzquelle 88 durch den Gießtrichter 86 in die Gießkammer 82 gepumpt werden kann. Während ein einziger Gießtrichter 86 in 5 gezeigt wurde, wird es verstanden werden, dass mehrere Gießtrichter sowohl am Deckenabschnitt und Bodenabschnitt 76 und 74 des Stützgehäuses 72 bereitgestellt werden können, um gleichförmigen Harzfluss durch die Gießkammer 82 hindurch bereitzustellen.
Es wird verstanden werden, dass die Zelle 70 eine Vielzahl von zusätzlichen Strukturen zur Verbesserung des Gießprozesses beinhalten kann. Zum Beispiel kann die Zelle 70 einen Heiz/Kühlmechanismus beinhalten zur Steuerung der Temperatur des Fluids, das in den oberen und unteren Fluidkammern 78 und 80 enthalten ist. Zusätzlich können die oberen und unteren Fluidkammern 78 und 80 verschließbare Ventile beinhalten, um es Luft zu gestatten aus den Fluidkammern 78 und 80 auszutreten, während die Fluidkammern mit Flüssigkeit gefüllt werden. Außerdem kann die Gießkammer 82 Ventile beinhalten zur Ausblutung von Harz aus der Gießkammer 82, wenn die Gießkammer 82 mit Harz gefüllt wurde.
Um das Schiff unter Verwendung der Zelle 70 herzustellen, wird die Zelle 70 geöffnet und die Einlage 90 von 1 wird innerhalb der Gießkammer 82 platziert. Bevorzugt wird faserförmiges Verstärkungsmaterial 91 bereitgestellt, das die Einlage 90 umgibt oder abdeckt. Bevorzugt wird faserförmiges Verstärkungsmaterial 91 ebenso unterhalb der Einlage 90 entlang der oberen Oberfläche 56 der Matrize 54 gelegt und oberhalb der Einlage 90 entlang der unteren Oberfläche 58 des Stempels 52. Zum Beispiel zeigt 6 eine Explosionsansicht von Abschnitten des Stempels und der Matrize 52 und 54, wobei ein erster Abschnitt des faserförmigen Materials 91 zwischen der Einlage 90 und dem Stempel 52 positioniert ist, und ein zweiter Abschnitt des faserförmigen Verstärkungsmaterials 91 zwischen der Einlage 90 und der Matrize 54 positioniert ist. Nachdem die Einlage 90 und das faserförmige Material 91 in der Zelle 70 positioniert wurden, wird die Zelle 70 verschlossen, so dass die Einlage und das faserförmige Verstärkungsmaterial 91 innerhalb der Gießkammer 82 eingeschlossen sind. Danach wird Harz injiziert oder anderweitig in die Gießkammer 82 durch den Gießtrichter 86 übertragen.
Vor dem Harzeinspritzungsprozess werden die oberen und unteren Fluidkammern 78 und 80 der Zelle 70 bevorzugt mit nicht komprimierbarer Flüssigkeit gefüllt. Die gefüllten Kammern 78 und 80 sorgen für Hilfsabstützung von Stempel und Matrize 52 und 54, so dass der Verformung von Stempel und Matrize 52 und 54 während des Einspritzprozesses von unter Druck gesetztem Harz Widerstand entgegengebracht wird.
Wenn die Zelle 70 geschlossen wird, passen die Querabschnitte 96 und 98 der Einlage 90 jeweils die ersten und zweiten Zwischenräume 66 und 68 vorgegeben zwischen dem Stempel 52. Darüber hinaus sind die ersten und zweiten länglichen Abschnitte 92 und 94 der Einlage 90 bevorzugt entlang Backbord- und Steuerbordseiten der vorderen, mittleren und hinteren Vorsprünge 62, 64 und 66 des Stempels 52 positioniert. Außerdem liegen die inwärts gegenüberliegenden Oberflächen 95 der Einlage 90 den Seitenwänden 65 oder Vorsprünge 60, 62 und 64 des Stempels 52 gegenüber. Außerdem liegt die planare Oberfläche 63 des Stempels 52 den planaren Oberflächen 97 der Einlage 90 gegenüber.
Nachdem die Zelle 70 verschlossen wurde und die Hilfskammern 78 und 80 mit Flüssigkeit gefüllt wurden, wird das Harz injiziert oder anderweitig in die Gießkammer 82 übertragen. Während das Harz in die Gießkammer 82 eintritt, hüllt das Harz das Verstärkungsmaterial 91 ein, welches innerhalb der Gießkammer 82 enthalten ist, und imprägniert es. Wenn die Gießkammer 82 mit Harz gefüllt wurde, wird es dem Harz innerhalb der Kammer 82 gestattet, innerhalb der Zelle 70 auszuhärten. Während das Harz aushärtet, härtet das umhüllte faserförmige Verstärkungsmaterial aus, um die Stützstruktur 29 und den Rumpf 22 des Schiffes aus 1 zu bilden. Zum Beispiel härtet das Harz umhüllte faserförmige Material 91 entlang der oberen Oberfläche 56 der Matrize 54 aus, um den Rumpf 22 zu bilden. Ebenso bildet Harz umhülltes faserförmiges Verstärkungsmaterial, das zwischen den einwärts gegenüberliegenden Oberflächen 95 der Einlage 90 und den Seitenwänden 65 der Vorsprünge 60, 62 und 64 des Stempels 52 positioniert ist, die senkrechten Seitenwände 33 der Stützstruktur 29. Weiterhin bildet Harz umhülltes faserförmiges Verstärkungsmaterial, das zwischen der planaren Oberfläche 63 des Stempels 52 und den planaren oberen Oberflächen 97 der Einlage 90 positioniert ist, den Boden 31 der Stützstruktur 29. Außerdem bildet Harz umhülltes faserförmiges Verstärkungsmaterial, das die Querabschnitte 96 und 98 der Einlage 90 umhüllt, die ersten und zweiten Stützen 41 und 42 der Stützstruktur 29.
Durch Durchführung des oben beschrieben Verfahrens können die Stützstruktur 29 und der Rumpf 22 simultan in einem einzigen nahtlosen Stück innerhalb der Gießkammer 82 ausgebildet werden. Durch Ausbildung des Rumpfes und der Stützstruktur 29 als einziges Stück können viele Prozessschritte, welche typischerweise bei Herstellungstechniken nach dem Stand der Technik benötigt werden, eliminiert werden, wodurch die Herstellungseffizienz stark erhöht wird.
Um die ästhetische Erscheinung des Schiffes zu verbessern, werden die Stempel und die Matrize 52 und 54 bevorzugt mit einer Lage von Gelbeschichtung beschichtet, bevor die Einlage 90 und das faserförmige Verstärkungsmaterial 91 innerhalb der Zelle 70 eingeschlossen wird. Zusätzlich werden ebenso Sperrschichtlagen bevorzugt über den Lagen der Gelbeschichtung bereitgestellt, um zu verhindern, dass das faserförmige Verstärkungsmaterial 91 durch die Gelbeschichtungslagen durchdrückt oder durchpresst. Eine beispielhafte Trennschichtlage ist eine Lage aus Vinylester, welche eine Dicke von ca. 0,025 Zoll aufweist. Allgemein können die Gelbeschichtungslagen jeweils eine Dicke von ca. 0,020 bis 0,024 Zoll aufweisen.
Es wird anerkannt werden, dass zusätzliche Strukturen/Verstärkungen ebenso innerhalb der Gießkammer 82 platziert werden können, bevor darin Harz eingespritzt wird. Zum Beispiel können Verstärkungen wie Bleche oder Montagesitze, Motormontagestützen und andere Verstärkungen, die üblicherweise in der Schiffherstellungsindustrie verwendet werden, an vorbestimmten Stellen innerhalb des Gießkammer positioniert werden, bevor Harz darin eingespritzt wird. Bevorzugt sind die Verstärkungen an der vorgeformten Einlage 90 befestigt und innerhalb der Gießform während des Gießprozesses positioniert. Jedoch können die Verstärkungen ebenso am Schiff 20 befestigt werden, nachdem der Rumpf und die Stützstruktur 29 gegossen wurden. Diese Art von Post-Gießanbringungsprozess wird typischerweise bedeuten, dass bestimmte Stellen des Schiffes 20 gefräst werden müssen, um die Anbringung der Verstärkungen zu erleichtern.
Wie in 3 gezeigt, ist die Einlage 90 abgedeckt mit einem faserförmigen Verstärkungsmaterial, das an der Einlage 90 befestigt ist, bevor die Einlage 90 in der Zelle 70 platziert wurde. Es wird anerkannt werden, dass in alternativen Ausführungsformen die Einlage 90 mit faserförmigem Verstärkungsmaterial abgedeckt werden kann, indem faserförmiges Verstärkungsmaterial um die verschiedenen Merkmale der Einlage 90 innerhalb der Zelle 70 platziert oder herumgelegt wird. Ebenso wird es anerkannt werden, dass die verschiedenen Materialdicken, welche in 6 gezeigt sind, diagrammatisch sind (d.h. nicht im Maßstab), und dass die tatsächliche Praxis der Materialdicke an verschiedenen Stellen innerhalb der Zelle variiert werden kann, um das sich ergebende Schiff mit gewünschten Stärkeeigenschaften auszustatten. Zum Beispiel kann in verschiedenen Ausführungsformen eine dickere Lage von faserförmigem Verstärkungsmaterial für den Abschnitt des Rumpfes 22 verwendet werden, der unterhalb der Wasserlinie (d.h. unterhalb der Kimmen 30) angeordnet ist, im Vergleich zum Abschnitt des Rumpfes 22 oberhalb der Wasserlinie. In ähnlicher Weise kann die Dicke des faserförmigen Verstärkungsmaterials ebenso für verschiedene Bauteile der Stützstruktur 29 variiert werden.
Während jede Anzahl verschiedener Arten von Harzen bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden könnte, ist ein bevorzugtes Duroplast-Harz ein gemischtes Polyesterharz, das durch Reichold Manufacturing vertrieben wird. Zusätzlich kann das faserförmige Verstärkungsmaterial jede Anzahl von verschiedenen Arten von Materialien wie Glas, Grafit, Aramid usw. beinhalten. Außerdem kann das faserförmige Verstärkungsmaterial eine zerhackte Konfiguration, eine fortlaufende Konfiguration, eine Plattenkonfiguration, eine zufällige Konfiguration, eine geschichtete Konfiguration, oder eine orientierte Konfiguration aufweisen.
Mit Bezug auf die vorangehende Beschreibung sollte es verstanden werden, dass im Einzelnen Veränderungen durchgeführt werden können, insbesondere in Angelegenheiten der Konstruktionsmaterialien, die eingesetzt werden und der Gestalt, der Größe und Anordnung von Teilen, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel wird es anerkannt werden, dass die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung sich auf Harzübertragungsgießtechniken beziehen, die sowohl feste Gießformen als auch halbfeste Gießformen verwenden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die beschriebenen Aspekte lediglich als beispielhaft angesehen werden sollen, wobei der wahre Schutzbereich der Erfindung durch die weite Bedeutung der vorliegenden Ansprüche angezeigt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Boots (20), wobei das Boot eine Backbordseite aufweist, die gegenüber einer Steuerbordseite des Boots (20) angeordnet ist, welche ebenso eine Plattform (31) und Stützbalken (33) aufweist, welche innerhalb des Rumpfes (22) angeordnet sind, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellung einer Einlage (90), welche zwei voneinander beabstandete längliche Abschnitte (92, 94) aufweist, welche durch wenigstens zwei voneinander beabstandete Querabschnitte (96, 98) verbunden sind, welche sich zwischen den länglichen Abschnitten (92, 94) erstrecken, wobei die länglichen Abschnitte so bemessen sind und relativ positioniert sind, dass sich einer der länglichen Abschnitte (92, 94) entlang der Backbordseite des Rumpfes (22) erstreckt und der andere der länglichen Abschnitte (92, 94) sich entlang der Steuerbordseite des Rumpfes (22) erstreckt; Anordnung der Einlage (90) in einer Kammer (82) vorgegeben zwischen einem männlichen Gießformstück (52) und einem weiblichen Gießformstück (54); Bereitstellung von faserförmigem Verstärkungsmaterial (91), welches den Einsatz (90) innerhalb der Kammer (82) umgibt, wobei das faserförmige Verstärkungsmaterial (91) Abschnitte beinhaltet, welche zwischen dem männlichen Gießformstück (52) und dem Einsatz (90) angeordnet sind, wobei das faserförmige Verstärkungsmaterial (91) ebenso Abschnitte zwischen dem weiblichen Gießformstück (54) und dem Einsatz (90) beinhaltet; Einbringung von Harz in die Kammer (82) zwischen den männlichen (52) und den weiblichen (54) Gießformstücken, so dass das Harz das faserförmige Verstärkungsmittel (91) einhüllt; und Aushärten des Harzes innerhalb der Kammer (82), so dass das Harz umhüllte faserförmige Verstärkungsmaterial (91) aushärtet, um den Rumpf (22), die Plattform (31) und die Stützbalken (33) des Bootes (20) zu formen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Plattform (31), der Rumpf (22) und die Stützbalken (33) aus einem einzigen nahtlosen Stück geformt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Plattform (31), der Rumpf (22) und die Stützbalken gleichzeitig innerhalb der Kammer (82) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Harz umhüllte faserförmige Verstärkungsmaterial (91) aushärtet, um wenigstens ein Paar von Querstützen (41, 42) zu bilden, welche sich über die Breite des Rumpfes (22) entlang der länglichen Abschnitte (96, 98) des Einsatzes (90) erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Stützbalken (33) und die Querstützen (41, 42) zusammenwirken, um innere Abteile (44, 46, 48) innerhalb des Bootes (20) zu bilden.
Boot (20) beinhaltend; einen Rumpf (22), und eine Stützstruktur (29), angeordnet innerhalb des Rumpfes (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (29) beinhaltet: i) eine Plattform (31), welche einen äußeren Umfang aufweist, der mit dem Rumpf (22) durch eine nahtlose Verbindung verbunden ist; ii) Stützbalken (33), welche obere Enden haben, welche mit der Plattform (31) durch nahtlose Verbindungen verbunden sind und untere Enden, welche mit dem Rumpf (22) durch nahtlose Verbindungen verbunden sind; und iii) Querstützen (41, 42), welche sich über die Breite des Rumpfes (22) zwischen den Stützbalken (33) erstrecken; und wobei das Boot weiter einen tragenden Einsatz (90) umfasst, der angeordnet ist zwischen dem Rumpf (22) und der Stützstruktur (29).
Boot nach Anspruch 6, wobei die Stützungsbalken (33) und die Querstützen (41, 42) zusammenwirken, um innere Abteile (44, 46, 48) innerhalb des Bootes (20) auszubilden.